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(qiáng)度計(jì)算準(zhǔn)則和選擇材料與熱處理的根據(jù)。
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(shí)首先應(yīng)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(jī)的齒輪,要滿足質(zhì)量小、傳遞功率大和可靠性高的要求,因此必須選擇力學(xué)性能高的合金鋼,如要求齒輪尺寸盡可能小,應(yīng)采用表面硬化處理的高強(qiáng)度合金鋼。礦山機(jī)械中的齒輪傳動(dòng),一般功率很大、工作速度較低、周?chē)h(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(jī)械的功率很小,但要求傳動(dòng)平穩(wěn)、低噪聲或無(wú)噪聲,以及能在少潤(rùn)滑或無(wú)潤(rùn)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(yīng)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(shí),可選用圓鋼做毛坯。
常見(jiàn)鍛件類(lèi)型:
鍛件幾何形體結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度差異,決定其模鍛工藝和模具設(shè)計(jì)有明顯區(qū)別,明確鍛件結(jié)構(gòu)類(lèi)型是進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)的必要前提。業(yè)內(nèi)將一般鍛件分為3類(lèi),每類(lèi)中再細(xì)分為3組,共9組。
第Ⅰ類(lèi)——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(zhuǎn)體居多、方形或近似形狀)的鍛件。該類(lèi)鍛件模鍛時(shí)通常會(huì)用到鐓粗工步。根據(jù)成形難度差異細(xì)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(wàn)向節(jié)叉、十字軸等。
Ⅰ-3組:以復(fù)合擠壓方式成形的鍛件,如輪轂軸等。
第Ⅱ類(lèi)——主體軸線臥置于模膛成形,水平方向一維尺寸較長(zhǎng)的直長(zhǎng)軸類(lèi)鍛件。根據(jù)垂直主軸線的斷面積的差別程度細(xì)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(shè)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(shè)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(shè)計(jì)預(yù)鍛工步,如套管叉等。
第Ⅰ、Ⅱ類(lèi)鍛件一般為平面分?;?qū)ΨQ曲面分模,非對(duì)稱曲面分模增加了鍛件的復(fù)雜程度。
第Ⅲ類(lèi)——主體軸線曲折,臥置于模膛成形的鍛件。根據(jù)主體軸線走向細(xì)分為3組。
Ⅲ-1組主體軸線在鉛垂面內(nèi)彎曲(分模面為起伏平緩的曲面或帶落差),但平面圖為直長(zhǎng)軸形(類(lèi)似第Ⅱ類(lèi)),一般無(wú)須設(shè)計(jì)專(zhuān)門(mén)的彎曲工步即可成形的鍛件。
Ⅲ-2組主體軸線在水平面內(nèi)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(duì)稱曲面分模)的鍛件。
還有兼?zhèn)鋬深?lèi)或三類(lèi)結(jié)構(gòu)特征,復(fù)雜程度更高的鍛件,如多數(shù)汽車(chē)轉(zhuǎn)向節(jié)鍛件。
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