蜗轮蜗杆的材料选择
14页1、蜗杆传动的失效形式和齿轮传动的失效 形式类似1.1 蜗杆传动失效形式:第1 节 蜗轮蜗杆常用材料及热处理失效形式发生的难易程度 磨损最常发生 胶合常发生 点蚀易发生 疲劳折断偶尔发生下面是一个蜗杆的磨损很情况v由于蜗杆传动类似于螺旋传动,啮合效率较 低、相对滑动速度较大,磨损和胶合最易发 生,点蚀也会出现。尤其当润滑不良,散热 不好时出现的可能性更大。v实践证明:在润滑良好的闭式传动中,若不 能及时散热,胶合是其主要的失效形式。在 开式和润滑密封不良的闭式传动中,蜗轮轮 齿的磨损尤其显著。1.2 蜗轮蜗杆的材料选择v由于蜗杆传动啮合摩擦较大,且由于蜗轮滚 刀的轮齿尺寸不可能做得和蜗杆绝对相同, 被加工出来的蜗轮齿形难以和蜗杆齿精确共 轭,必须跑合才能逐渐理想;因此,材料副 的组合必须具有良好的减磨和跑合性能以及 抗胶合性能。所以蜗轮常采用青铜或者铸铁 做齿圈,并且可能与淬硬并经磨削的钢制蜗 杆相匹配。1.2.1 蜗杆材料v一般用合金钢或碳钢制成,大部分蜗杆的齿 面经渗碳淬火等热处理获得较高的硬度,按 热处理的性质可以分为一下几种:(1)渗碳钢 表面淬硬在5662HRC( 硬度再高易出现
2、裂纹),牌号有16CrMn、 16CrMn5(德国标准),20Cr、20CrMn、 20CrMnTi、20CrNi3A等。含镍渗碳钢还具 有高的低温韧性,能适合寒带地区使用。(2)表面或者整体淬火钢 经火焰或感应淬火4550HRC,如45、40Cr、 40CrNi、35CrMo、34CrMo4及42Cr、Mo4 (德国)。(3)调质钢 表面硬度3035HRC,如40Cr、 40CrNi、 42CrMo、 35CrMo、40CrMnMo等。对于一 般的传动,也可以用45调质钢, 255270HBS(渗碳钢表面受短时冲击过载 时易出现裂纹,韧性稍差,此时常改用调质 钢调质处理。(4)氮化钢v表面硬度HV850,如38CrMoAI、 31CrMoV9,气体氮化。1.2.2 蜗轮材料蜗轮轮齿一般用铜合金或者铸铁制成,其强 度远远不如钢制蜗杆,且蜗杆螺牙成螺旋状 强度较大。因此蜗轮轮齿是蜗杆传动中的薄 弱环节。材 料典型 牌号主要元素含量 铜锡铁铝镍 铸造锡青铜ZCuSn10Pb189%11% 铸锡锌青铜ZCuSn10Zn2铸造锡镍青铜GZ-Sn12Ni87%12%1% 铸造铝铁青铜GCuAI1
3、0Fe86%1%10% 铸铝铁镍青铜GZ-CuAI10Ni83%4%10%2% 灰铸铁与球墨 铸铁HT-250、HT-300、 QT400-15v下面详细介绍一下蜗轮的材料:(1)铸造锡青铜,又名磷锡青铜或磷青铜,牌号 为ZCuSn10P1,是较理想的蜗轮材料,它是由铜 和锡为主的软硬二相组成的合金材料。软组织易于 磨合,硬组织用以承载。与钢蜗杆齿运转磨合后使 接触表面相互适配,增加了支承面积。铸造青铜分 砂模铸、金属模铸和离心铸三种。以离心铸的力学 性能最好,晶粒细,致密均匀。 以砂模铸的性能 最差。v(2)铸锡锌青铜我国牌号为ZCuSn10Zn2,德国牌号也为 ZCuSn10Zn2,ISO标准牌号为CuSn10Zn2。(3)铸造锡镍青铜德国牌号为G-CuSn12Ni(砂型)、 GZ-Sn12Ni(离心铸)为最常用。v(4)铸造铝铁青铜 牌号为ZCuAl10Fe3,这类含铝青铜铸成后有较 高的强度,但是抗胶合性能差,当温度超过75C时 ,点蚀强度和磨损强度将显著下降,表面硬度也较 高,跑合困难,接触适配性能差,影响效率的提高 。因此仅适用于滑动速度Vs45HRC.v(5)铸铝铁镍青铜德国牌号有G-CuAI10Ni(砂型),GZ- CuAI10Ni(离心铸)。常用于低滑动速度,重载场 合,为齿轮加工机床分度蜗轮等。我国暂无相应的 牌号,(6)灰铸铁与球墨铸铁 灰铸铁用于不重要或手动操作的场合,用于滑动速度 Vs2m/s;球墨铸铁蜗轮常与淬硬钢蜗杆配对,用于低 速重载设备而不常开动的场合.v蜗轮可以制成整体的(图12-8a)。但为了节约贵重的 有色金属,对大尺寸的锅轮通常采用组合式结构, 即齿圈用有色金属制造,而轮芯用钢或铸铁制成(图 12-8ab)。
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