Пошук ідеального матеріалу для шестерень

Під час проектування та виготовлення шестерень використовувані матеріали залежатимуть від того, який тип шестерні виготовляється, а також як і де вона буде використовуватися.

Існує багато видів сировини, що зазвичай використовується в конструкціях зубчастих передач, і кожен матеріал має свої найкращі механічні властивості та є найкращим вибором.Основними категоріями матеріалів є мідні сплави, залізні сплави, алюмінієві сплави та термопласти.

1. Мідні сплави

⚙️Колипроектування шестерніякий буде піддаватися впливу корозійного середовища або повинен бути немагнітним, мідний сплав зазвичай є найкращим вибором.

⚙️Три найпоширеніші мідні сплави, що використовуються в шестернях, це латунь, фосфориста бронза та алюмінієва бронза.

⚙️ Шестерні зазвичай виготовлені з латунного сплавупрямозубі шестерніі стелажі, і використовуватимуться в середовищах з низьким навантаженням.

⚙️Фосфорна бронза покращує зносостійкість та жорсткість сплаву. Вища стійкість до корозії та зносу робить сплави фосфорної бронзи чудовим вибором для компонентів приводів з високим тертям. Приклад:черв'ячна передача

⚙️Алюмінієва бронза – третій мідний сплав, який використовується в шестернях. Сплави алюмінієвої бронзи мають вищу зносостійкість, ніж сплави фосфористої бронзи, а також чудову стійкість до корозії. Типові шестерні, виготовлені зі сплавів алюмінієвої бронзи, включають перехрещені косозубі шестерні (гвинтові шестерні) та черв'ячні шестерні.

2. Залізні сплави

⚙️Коликонструкція шестерніЯкщо потрібна висока міцність матеріалу, найкращим вибором є залізні сплави. У необробленому вигляді сірий чавун можна лити та обробляти на шестерні.

⚙️Існує чотири основні позначення сталевих сплавів: вуглецева сталь, легована сталь, нержавіюча сталь та інструментальна сталь. Сплави вуглецевої сталі використовуються майже для всіх типів зубчастих передач, оскільки вони легко обробляються, мають добру зносостійкість, їх можна загартувати, вони широко доступні та відносно недорогі.

⚙️Сплави вуглецевої сталі можна додатково класифікувати на м’яку сталь, середньовуглецеву сталь та високовуглецеву сталь. М’які сталеві сплави мають вміст вуглецю менше 0,30%. Високовуглецеві сталеві сплави мають вміст вуглецю більше 0,60%, а сталі із середнім вмістом вуглецю знаходяться посередині. Ці сталі є гарним вибором дляпрямозубі шестерні, гвинтові шестерні, зубчасті рейки,конічні шестерні та черв'яки.

3. Алюмінієві сплави

⚙️Алюмінієві сплави є гарною альтернативою залізним сплавам у сферах застосування, де потрібне високе співвідношення міцності до ваги. Поверхнева обробка, відома як пасивація, захищає алюмінієві сплави від окислення та корозії.

⚙️Алюмінієві сплави не можна використовувати в умовах високих температур, оскільки вони починають деформуватися при 400°F (200°C). Поширені алюмінієві сплави, що використовуються в зубчастих передачах, - це 2024, 6061 та 7075.

⚙️Усі три ці алюмінієві сплави можна термічно обробити для підвищення їхньої твердості. Шестерні, виготовлені з алюмінієвих сплавів, включаютьпрямозубі шестерні, гвинтові шестерні, конічні шестерні з прямими зубцями, та зубчасті рейки.

4. Термопластики

⚙️Термопластики – найкращий вибір для шестерень, де вага є найважливішим критерієм. Шестерні, виготовлені з пластмас, можна обробляти як металеві шестерні; однак деякі термопласти краще підходять для виготовлення методом лиття під тиском. Одним з найпоширеніших термопластів, виготовлених методом лиття під тиском, є ацеталь. Цей матеріал також відомий як (POM). Шестерні можуть бути виготовлені з будь-якого полімеру. Це можуть бутипрямозубі шестерні, гвинтові шестерні, черв'ячні колеса, конічні шестерні, та зубчасті рейки.