Материалы для зубчатых колес и термическая обработка.

Зубчатые колеса изготовляют из углеродных и легированных сталей, могут применяться – чугун, пластмассы, бронза, композиционные материалы.

Цилиндрические зубчатые колеса 5–6 степени точности для силовых и точных кинематических передач станков изготавливают из сталей 12ХН3А, 20Х, 25ХГТ (для нитроцементации), 18 ХГТ (для цементации), 40Х, 40ХФА, 45 (для закалки).

Литые стальные колеса изготавливают из углеродных сталей марок 40Л, 50Л или легированных сталей марок 40ГЛ, ХГСЛ и др.

Зубчатые колеса для тихоходных малонагруженных передач изготавливают из серых и модифицированных чугунов (СЧ15, СЧ20).

Для передачи небольших нагрузок и обеспечения бесшумной работы зубчатые колеса изготавливают из полимерных материалов: текстолита, поликарбоната, полиамидов и др.

Материал зубчатых колес должен обладать однородной структурой, способствующей стабильности размеров после термообработки (ТО). Нестабильность размеров возникает после цементации и закалки, т.к. в заготовке сохраняется остаточный аустенит.

Равновесие внутренних напряжений в металле нарушается после снятия большого припуска при механической обработке, при большой температуре резания.

Для снятия внутренних напряжений рекомендуется чередовать механическую обработку с операциями ТО, применять стали с мелким зерном и более низким содержанием углерода. Точность колеса после ТО снижается на 0,5…1,0 степень.

Последовательность механических и термических операций при изготовлении зубчатых колес 6-ой степени точности из стали 18ХГТ (среднесерийное (СС) и мелкосерийное (МС) производство):

1. Получение штамповок или поковок.

2. Предварительная токарно-револьверная обработка.

3. ТО: Нормализация для измельчения структуры и уменьшения деформации при последующей ТО.

4. Механическая обработка (включая зубонарезание), мойка, контроль.

5. ТО: Цементация, закалка, отпуск.

Цементация: глубина упрочнения – 0,7–1,0 мм.

Нитроцементация – 0,05–0,8 мм.

Азотирование – 0,35–0,50 мм.

Закалка ТВЧ – 0,7–1,0 мм.

6. Чистовая механическая обработка (предварительное шлифование наружного диаметра и торца, отверстия и второго торца, зубьев).

7. Искусственное старение – в электрической масляной ванне t =150 10°C, = 8–10 час.

8. Отделочная механическая обработка (окончательное шлифование наружного диаметра венца и торца, отверстия и торца).

9. Чистовое зубошлифование, контроль.

Твердость рабочих поверхностей зубьев – до HRC 58–63 (сталь 20Х, 20ХНМ, 12ХН3А).

Цементуемые колеса подвергают, как правило, нормализации, не цементуемые – улучшению НВ 220…260.