Зуб испытывает изгиб у основания и контактные нагрузки на рабочих поверхностях. Для надёжной передачи важны свойства материала после обработки, а также смазка, точность, режим нагружения и температура. Название марки стали без требований к состоянию поставки и термообработке не задаёт готовую деталь.
Основные группы материалов
| Группа | Примеры | Задача |
|---|---|---|
| Цементуемые стали | 20Х, 20ХНМА, 12ХН3А | Твёрдая поверхность после цементации и закалки при требуемых свойствах сердцевины |
| Улучшаемые стали | 40Х, 40ХН | Закалка с отпуском; при необходимости — поверхностная закалка |
| Стали для азотирования | Марка выбирается под процесс и требования к слою | Упрочнение поверхности при сравнительно небольших деформациях |
| Бронзы | Марка зависит от нагрузки и скорости скольжения | Венцы червячных колёс в подходящей паре материалов |
| Конструкционные полимеры | POM, полиамиды и другие согласованные материалы | Малые массы, снижение шума и специальные условия эксплуатации |
Это примеры инженерного применения, а не перечень материалов в наличии. Доступность заготовки и производственного маршрута подтверждают для конкретного заказа. Замена марки требует согласования.
Как выбрать материал
- Определить момент, скорость, число циклов, пуски, реверсы и возможные перегрузки.
- Проверить прочность зубьев, свойства сердцевины и требуемую твёрдость поверхности.
- Выбрать термообработку с учётом геометрии, прокаливаемости и допустимых деформаций.
- Назначить требования к слою, финишной обработке и контролю.
Для новой передачи это часть проектирования. Для детали по готовому чертежу материал и требования не меняют без согласования с заказчиком.
Цементация
Поверхностный слой низкоуглеродистой стали насыщают углеродом, затем выполняют закалку и отпуск. Требования задают отдельно к твёрдости поверхности, эффективной глубине слоя и сердцевине. Деформации возможны, поэтому припуски и финишные операции определяют заранее.
Шлифование после цементации назначают по требованиям к точности и состоянию поверхности. Оно не должно удалить упрочнённый слой сверх допустимого остатка.
Азотирование и нитроцементация
При азотировании поверхность насыщают азотом. Нитроцементация и нитрокарбюризация предусматривают насыщение азотом и углеродом, но условия процессов и последующая обработка различаются. Термин «нитроупрочнение» без уточнений недостаточен для технического задания.
Азотирование обычно даёт меньшие деформации, чем процесс с последующей закалкой, но обещать полное отсутствие изменения размеров нельзя. Подробнее — сравнение процессов.
Закалка и отпуск
Закалка повышает твёрдость, отпуск формирует требуемое сочетание прочности и вязкости. Улучшением обычно называют закалку с высоким отпуском. Поверхностная индукционная закалка упрочняет выбранную область; глубина и форма слоя зависят от процесса и конструкции зуба.
Материал и режим нельзя назначать по одному модулю или диаметру. Смотрите закалку и поверхностное упрочнение.
Что указать в заказе
Марку и стандарт на материал, состояние заготовки, термообработку, твёрдость и место её контроля, требования к слою, поверхности и документам. Если марка не задана, приложите условия работы и данные пары — выбор необходимо обосновать расчётом.
Прочитайте также стали для редукторных шестерён и контроль качества.
Какие параметры согласовать
Возможность изготовления оценивают по детали целиком. Диаметр без модуля, ширины венца и требований к обработке не определяет производственный маршрут.
| Параметр | Что указать в задании |
|---|---|
| Геометрия зуба | Тип передачи, модуль, число зубьев, профиль, смещение, угол и направление наклона |
| Габариты и посадки | Наружный диаметр, ширина венца, отверстие или вал, базы и допуски |
| Материал | Марка, состояние заготовки, термообработка и требуемая твёрдость |
| Точность и контроль | Требования чертежа, стандарт оценки, измеряемые параметры и документы приёмки |
| Заказ | Количество, желаемый срок, условия работы и сопряжённая деталь |
Прозрачные условия изготовления
- 01Параметры и маршрут изготовления согласуют до начала работ
- 02Требования к приёмке фиксируют в техническом задании
- 03Стоимость рассчитывают по конструкции и объёму заказа
Обмер образца, проектирование и изготовление согласуют как отдельные этапы, если они необходимы.
Частые вопросы
Какая сталь лучше для шестерни редуктора?
Единой лучшей марки нет. Выбор зависит от нагрузок, размеров, требуемого ресурса, смазки и обработки. Для цементуемых деталей и улучшенных колёс используются разные группы сталей.
Можно ли заменить сталь аналогом?
Только по согласованию. Сопоставляют химический состав, свойства в нужном состоянии, прокаливаемость и требования к готовой детали; сходство обозначений не подтверждает взаимозаменяемость.
Нужно ли указывать глубину упрочнённого слоя?
Да, если она необходима по расчёту или задана документацией. Твёрдость поверхности не определяет глубину слоя; метод контроля и место измерения согласуют отдельно.