齿轮锻件的材料选择问题
锻造网
2025-07-01 12:32:13
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在选择齿轮锻件的使用材料中考虑的因素也很多。一般情况下,齿轮锻件的工作条件不同,轮齿的破坏形式不同,是确定齿轮强度计算准则和选择材料与热处理的根据。

齿轮锻件的材料首先要满足工作条件的要求。工作条件的要求是选择齿轮锻件材料时首先应考虑的因素,合金钢常用于制作高速、重载并在冲击载荷下工作的齿轮锻件,如用于飞机的齿轮,要满足质量小、传递功率大和可靠性高的要求,因此必须选择力学性能高的合金钢,如要求齿轮尺寸尽可能小,应采用表面硬化处理的高强度合金钢。矿山机械中的齿轮传动,一般功率很大、工作速度较低、周围环境中粉尘含量极高,则往往选择铸钢或铸铁等材料。家用及办公用机械的功率很小,但要求传动平稳、低噪声或无噪声,以及能在少润滑或无润滑状态下正常工作,因此常选用工程塑料作为齿轮材料。

选择齿轮锻件材料应考虑齿轮尺寸的大小、毛坯成形方法及热处理工艺。大尺寸的齿轮一般采用铸造毛坯,可选用铸钢或铸铁作为齿轮材料。中等或中等以下尺寸要求较高的齿轮常选用锻造毛坯,可选择锻钢制作。尺寸较小而又要求不高时,可选用圆钢做毛坯。

常见锻件类型:

锻件几何形体结构复杂程度差异,决定其模锻工艺和模具设计有明显区别,明确锻件结构类型是进行工艺设计的必要前提。业内将一般锻件分为3类,每类中再细分为3组,共9组。

第Ⅰ类——主体轴线立置于模膛成形,水平方向二维尺寸相近(圆形/回转体居多、方形或近似形状)的锻件。该类锻件模锻时通常会用到镦粗工步。根据成形难度差异细分为3组。

Ⅰ-1组:以镦粗并略带压入方式成形的锻件,如轮毂和轮缘之间高度变化不大的齿轮。

Ⅰ-2组:以挤压并略带镦粗方式及兼有挤压、压入和镦粗方式成形的锻件,如万向节叉、十字轴等。

Ⅰ-3组:以复合挤压方式成形的锻件,如轮毂轴等。

第Ⅱ类——主体轴线卧置于模膛成形,水平方向一维尺寸较长的直长轴类锻件。根据垂直主轴线的断面积的差别程度细分为3组。

Ⅱ-1组垂直主轴线的断面积差别不大(最大断面积与最小断面积之比<1.6,可不用其他设备制坯)的锻件。

Ⅱ-2组垂直主轴线的断面积差别较大(最大断面积与最小断面积之比>1.6,前方需要其他设备制坯)的锻件,如连杆等。

Ⅱ-3组端部(一端或两端)为叉形/枝丫形的锻件,除按以上两组确定是否需要制坯外,必须合理设计预锻工步,如套管叉等。

第Ⅰ、Ⅱ类锻件一般为平面分模或对称曲面分模,非对称曲面分模增加了锻件的复杂程度。

第Ⅲ类——主体轴线曲折,卧置于模膛成形的锻件。根据主体轴线走向细分为3组。

Ⅲ-1组主体轴线在铅垂面内弯曲(分模面为起伏平缓的曲面或带落差),但平面图为直长轴形(类似第Ⅱ类),一般无须设计专门的弯曲工步即可成形的锻件。

Ⅲ-2组主体轴线在水平面内弯曲(分模面一般为平面),必须安排弯曲工步才能成形的锻件。

Ⅲ-3组主体轴线为空间弯曲(非对称曲面分模)的锻件。

还有兼备两类或三类结构特征,复杂程度更高的锻件,如多数汽车转向节锻件。

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