在選擇齒輪鍛件的使用材料中考慮的因素也很多。一般情況下,齒輪鍛件的工作條件不同,輪齒的破壞形式不同,是確定齒輪強度計算準則和選擇材料與熱處理的根據。
齒輪鍛件的材料首先要滿足工作條件的要求。工作條件的要求是選擇齒輪鍛件材料時首先應考慮的因素,合金鋼常用于制作高速、重載并在沖擊載荷下工作的齒輪鍛件,如用于飛機的齒輪,要滿足質量小、傳遞功率大和可靠性高的要求,因此必須選擇力學性能高的合金鋼,如要求齒輪尺寸盡可能小,應采用表面硬化處理的高強度合金鋼。礦山機械中的齒輪傳動,一般功率很大、工作速度較低、周圍環(huán)境中粉塵含量極高,則往往選擇鑄鋼或鑄鐵等材料。家用及辦公用機械的功率很小,但要求傳動平穩(wěn)、低噪聲或無噪聲,以及能在少潤滑或無潤滑狀態(tài)下正常工作,因此常選用工程塑料作為齒輪材料。
選擇齒輪鍛件材料應考慮齒輪尺寸的大小、毛坯成形方法及熱處理工藝。大尺寸的齒輪一般采用鑄造毛坯,可選用鑄鋼或鑄鐵作為齒輪材料。中等或中等以下尺寸要求較高的齒輪常選用鍛造毛坯,可選擇鍛鋼制作。尺寸較小而又要求不高時,可選用圓鋼做毛坯。
常見鍛件類型:
鍛件幾何形體結構復雜程度差異,決定其模鍛工藝和模具設計有明顯區(qū)別,明確鍛件結構類型是進行工藝設計的必要前提。業(yè)內將一般鍛件分為3類,每類中再細分為3組,共9組。
第Ⅰ類——主體軸線立置于模膛成形,水平方向二維尺寸相近(圓形/回轉體居多、方形或近似形狀)的鍛件。該類鍛件模鍛時通常會用到鐓粗工步。根據成形難度差異細分為3組。
Ⅰ-1組:以鐓粗并略帶壓入方式成形的鍛件,如輪轂和輪緣之間高度變化不大的齒輪。
Ⅰ-2組:以擠壓并略帶鐓粗方式及兼有擠壓、壓入和鐓粗方式成形的鍛件,如萬向節(jié)叉、十字軸等。
Ⅰ-3組:以復合擠壓方式成形的鍛件,如輪轂軸等。
第Ⅱ類——主體軸線臥置于模膛成形,水平方向一維尺寸較長的直長軸類鍛件。根據垂直主軸線的斷面積的差別程度細分為3組。
Ⅱ-1組垂直主軸線的斷面積差別不大(最大斷面積與最小斷面積之比<1.6,可不用其他設備制坯)的鍛件。
Ⅱ-2組垂直主軸線的斷面積差別較大(最大斷面積與最小斷面積之比>1.6,前方需要其他設備制坯)的鍛件,如連桿等。
Ⅱ-3組端部(一端或兩端)為叉形/枝丫形的鍛件,除按以上兩組確定是否需要制坯外,必須合理設計預鍛工步,如套管叉等。
第Ⅰ、Ⅱ類鍛件一般為平面分?;驅ΨQ曲面分模,非對稱曲面分模增加了鍛件的復雜程度。
第Ⅲ類——主體軸線曲折,臥置于模膛成形的鍛件。根據主體軸線走向細分為3組。
Ⅲ-1組主體軸線在鉛垂面內彎曲(分模面為起伏平緩的曲面或帶落差),但平面圖為直長軸形(類似第Ⅱ類),一般無須設計專門的彎曲工步即可成形的鍛件。
Ⅲ-2組主體軸線在水平面內彎曲(分模面一般為平面),必須安排彎曲工步才能成形的鍛件。
Ⅲ-3組主體軸線為空間彎曲(非對稱曲面分模)的鍛件。
還有兼?zhèn)鋬深惢蛉惤Y構特征,復雜程度更高的鍛件,如多數汽車轉向節(jié)鍛件。
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