齒輪的用處運(yùn)用

塑料齒輪

跟著科學(xué)的開展，齒輪現(xiàn)已慢慢由金屬齒輪轉(zhuǎn)變?yōu)樗芰淆X輪。因?yàn)樗芰淆X輪更具有潤滑性和耐磨性。能夠減小噪音，下降成本，下降沖突。

常用的塑料齒輪資料有：PVC,POM,PTFE,PA,尼龍，PEEK等。

轎車齒輪

我國中重型載貨轎車齒輪用鋼商標(biāo)較多，首要是為適應(yīng)引入其時(shí)國外先進(jìn)轎車技能的要求。50年代我國從原蘇聯(lián)里哈喬夫轎車廠引入其時(shí)蘇聯(lián)中型載貨轎車(即“解放”牌原車型)出產(chǎn)技能的一起，也引入了原蘇聯(lián)出產(chǎn)轎車齒輪的20CrMnTi鋼種。

改革開放今后，跟著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速開展，為了滿意我國交通運(yùn)輸?shù)目焖匍_展需求，從80年代開端，我國有計(jì)劃地引入工業(yè)發(fā)達(dá)國家的各類先進(jìn)機(jī)型，各類國外先進(jìn)中重型載貨轎車也不斷引入。一起，我國大轎車廠同國外著名轎車大公司進(jìn)行合作，引入國外先進(jìn)轎車出產(chǎn)技能，其中包含轎車齒輪的出產(chǎn)技能。與此一起，我國鋼鐵鍛煉技能水平也在不斷進(jìn)步，選用鋼包二次鍛煉及成分微調(diào)和連鑄連軋等先進(jìn)鍛煉技能，使得鋼廠能出產(chǎn)出高純凈度、淬透功能帶縮窄的齒輪用鋼材，從而完成了引入轎車齒輪用鋼的國產(chǎn)化，使我國齒輪用鋼的出產(chǎn)水平上了一個新臺階。合適于我國國情的國產(chǎn)重型轎車齒輪用含鎳高淬透功能鋼也得到了運(yùn)用，取得了較好作用。轎車齒輪的熱處理技能也從原50-60年代選用井式氣體滲碳護(hù)開展到當(dāng)前遍及選用由計(jì)算機(jī)操控的接連式氣體滲碳自動線和箱式多用爐及自動出產(chǎn)線(包含低壓(真空)滲碳技能)、齒輪滲碳預(yù)氧化處理技能，齒輪淬火操控冷卻技能(因?yàn)閷Ｓ么慊鹩秃痛慊鹄鋮s技能的運(yùn)用)、齒輪鍛坯等溫正火技能等。這些技能的選用不只使齒輪滲碳淬火畸變得到了有用操控、齒輪加工精度得到進(jìn)步、運(yùn)用壽數(shù)得到延伸，并且還滿意了齒輪的現(xiàn)代化熱處理的大批量出產(chǎn)需求。

有關(guān)文獻(xiàn)指出，轎車齒輪的壽數(shù)首要由兩大指標(biāo)查核，一是齒輪的觸摸疲憊強(qiáng)度，二是齒輪的彎曲疲憊強(qiáng)度。前者首要由滲碳淬火質(zhì)量決定，后者首要由齒輪資料決定。為此，有必要對轎車齒輪用滲碳鋼的要求、功能及其熱處理特色有一個較全面的了解。

鉻錳鈦鋼和硼鋼

長期以來，我國載貨轎車齒輪運(yùn)用最遍及的鋼種是20CrMnTi。這是上世紀(jì)50年代我國從原蘇聯(lián)引入的中型的轎車齒輪18XTr鋼種(即20CrMnTi鋼)。該鋼晶粒細(xì)，滲碳時(shí)晶粒長大傾向小，具有杰出的滲碳淬火功能，滲碳后可直接淬火。文獻(xiàn)指出，在1980年曾經(jīng)，我國的滲碳合金結(jié)構(gòu)鋼(包含20CrbinTi鋼)在鋼材出廠時(shí)只保證鋼材的化學(xué)成分和用樣品測定的力學(xué)功能，可是在轎車出產(chǎn)時(shí)常常呈現(xiàn)化學(xué)成分和力學(xué)功能合格的鋼材，因?yàn)榇阃腹δ軇訐u范圍過大而影響產(chǎn)品質(zhì)量的狀況。例如若20CrMnTi滲碳鋼的淬透性過低，則制成的齒輪滲碳淬火后，心部硬度低于技能條件規(guī)則的數(shù)值，疲憊實(shí)驗(yàn)時(shí)，齒輪的疲憊壽數(shù)下降一半；若淬透功能過高，則齒輪滲碳淬火后內(nèi)孔縮短量過大而影響齒輪裝配。

因?yàn)殇摬拇阃腹δ軐嘄X心部的硬度和畸變都有極端嚴(yán)峻的影響，1985年冶金部公布了我國的保證淬透性結(jié)構(gòu)鋼技能條件(GB5216-85)，在此技能條件中列入了包含20CxMnTiH、20MnVBH鋼在內(nèi)的10種滲碳鋼的化學(xué)成分、淬透功能數(shù)據(jù)。標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)則：用于制作齒輪的20CrMnTi鋼的淬透功能指標(biāo)為距水冷端9咖處的硬度為30-42HRC。在此之后，選用20CrMnTi鋼出產(chǎn)齒輪的齒心部硬度過低和畸變過大的問題根本上得到了解決?？墒遣徽擙X輪模數(shù)大小和鋼材截面粗細(xì)均選用同一鋼號20CrMnTi鋼顯然是不合理的。因?yàn)槲覈摬腻憻捈寄芩降倪M(jìn)步，和合金結(jié)構(gòu)鋼供給狀況的改進(jìn)，現(xiàn)已有條件把齒輪鋼的淬透功能帶進(jìn)一步縮窄，并根據(jù)不同產(chǎn)品(如變速器齒輪與后橋齒輪等)的要求開發(fā)新的鋼種以滿意其要求。

通過與鋼廠協(xié)商，1997年長春一汽先后與出產(chǎn)齒輪鋼廠的出產(chǎn)廠家簽定了將20CrMnTi鋼淬透功能分擋供給的協(xié)議，例如“解放”牌5t載貨轎車上用于制作截面尺度較小的變速器榜首軸、中心軸齒輪和截面尺度較大的后橋主、從動圓錐齒輪用20CrMnTiH鋼淬透功能組別別離為I和Ⅱ，對應(yīng)淬透功能別離為J9：30—36HRC和J9=36～42HRC。

1960年前后，因?yàn)槲覈嚒t鋼的供給緊張，影響了我國含鎳、鉻鋼材的出產(chǎn)。而其時(shí)我國的轎車工業(yè)是從原蘇聯(lián)引入的技能，蘇聯(lián)很多運(yùn)用含鎳、鉻的鋼材。因而，其時(shí)我國轎車工業(yè)大力開展了硼鋼的開發(fā)、研制工作，用20MnVB和20Mn2TiB鋼代替20CrMnTi滲碳鋼制作齒輪。這是因?yàn)樵诮Y(jié)構(gòu)鋼中加入微量硼(0.0001%-0.0035%)能夠顯著地進(jìn)步鋼材的淬透功能，因而鋼中加入微量硼能夠代替必定數(shù)量的錳、鎳、鉻、鉬等貴重合金元素，因而硼鋼得到廣泛的運(yùn)用。長春一汽曾在“解放”牌轎車齒輪出產(chǎn)中運(yùn)用過20MnTiB和20Mn2TiB鋼。

春風(fēng)轎車公司出產(chǎn)的“春風(fēng)”牌5，載貨轎車變速器和后橋齒輪別離選用20CrMnTi和20MnVB鋼制作。相同，也與鋼廠簽定了把鋼材淬透功能帶縮窄并分檔供給的協(xié)議。變速器和后橋主、從動圓錐齒輪用鋼別離為20CrMnTiH(3)和20MnVBH(2)、20MnVBH(3)，對應(yīng)淬透功能別離為J9=32～39HRC和J9=37～44HRC、J9=34～42HRC。

我國綦江齒輪廠引入了德國公司的重型轎車變速器齒輪出產(chǎn)技能，在國內(nèi)按德國Ⅲ公司的標(biāo)準(zhǔn)試制了該公司的Cr-Mn-B系含硼齒輪鋼取得成功。其齒輪資料的淬透功能為J10=31～39HRC

當(dāng)然，20CrMnTi鋼及20MnTiB鋼、20MVB鋼等含硼鋼也存在缺乏。一般以為20CrMnTi等滲碳鋼是本質(zhì)細(xì)晶粒鋼，滲碳后晶粒不會粗化，可直接淬火。但實(shí)踐上因?yàn)殇摬腻憻捹|(zhì)量的影響，常常在正常條件下發(fā)生晶粒粗化現(xiàn)象。對多批資料的實(shí)踐晶粒度實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)恰當(dāng)部分實(shí)踐晶粒度只需2—3級(930℃保溫3h條件下)。文獻(xiàn)以為，20CrMnTi因?yàn)門i含量較高，鋼中TiN夾雜物多，尤其是大塊的TiN夾雜是齒輪疲憊時(shí)的疲憊源，它的存在會下降齒輪的觸摸疲憊功能。這種夾雜物呈立方結(jié)構(gòu)，受力時(shí)易發(fā)生解理開裂，導(dǎo)致齒輪早期失效。另一個問題是該鋼的淬透功能有限，不能滿意大直徑大模數(shù)齒輪的要求，滲碳有用硬化層深度和心部硬度均不能滿意重型齒輪的要求。此外，在熱處理過程中20CrMnTi鋼易發(fā)生內(nèi)氧化和非馬氏體安排而下降齒輪的疲憊壽數(shù)。但在我國齒輪滲碳鋼中還沒有哪一種鋼在滲碳工藝上有20CrMnTi鋼這樣成熟和牢靠。所以，它仍是目前國內(nèi)運(yùn)用最遍及的滲碳鋼種。20MnVB、20MnTiB和20Mn2TiB等硼鋼也存在一些缺點(diǎn)，如在鍛煉時(shí)因?yàn)槊撗跞サ泛枚古鸩荒芷鸬皆黾哟阃腹δ艿淖饔?，因而，使硼鋼的功能不安穩(wěn)，滲碳淬火后的齒輪畸變增大而影響產(chǎn)品的質(zhì)量。一起因?yàn)榛炀Ш途ЯＲ子诖执?，致變形不易操控和韌性較差，且硼鋼齒輪根部易發(fā)生托氏體安排和碳氮共滲齒輪的黑網(wǎng)、黑帶。因而，很多工廠間斷運(yùn)用該鋼種。可是由此決不能就此得出硼鋼不適宜作齒輪滲碳鋼的定論。含硼的滲碳鋼在國外還有運(yùn)用。例如，德國著名的Ⅳ齒輪廠，一直運(yùn)用由其本廠擬訂的保留鋼種ZF7，這是一種含硼的低碳鉻錳鋼。該鋼首要的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)為0.15～0.20C，0.15～0.40S，1.0～1.3Cr，1.0～1.3Mn，0.001～0.003B。美國轎車變速器齒輪和后橋主、從動齒輪有的也選用含硼滲碳鋼，如50B15、43BVl4和94B17。因而，只需鋼廠鍛煉技能跟上去，硼鋼的上述問題是能夠解決的。

20CrMnTiH、20MnVBH和20MnTiBH鋼齒輪鍛坯在接連式等溫正火爐內(nèi)進(jìn)行處理能夠保證得到均勻散布的片狀珠光體+鐵素體。這樣能夠使齒輪的熱處理畸變大大減小，使齒輪的精度進(jìn)步，運(yùn)用壽數(shù)延伸。

齒輪鍛坯等溫正火硬度為156～207HB。

鉻錳鉬鋼和鉻鉬鋼

22CrMnMo、20CrMnMoH和20CrMoH鋼因?yàn)橛兄^高淬透性而用于中型轎車齒輪。此類鋼可選用滲碳后直接淬火工藝。因?yàn)殂t錳鉬鋼和鉻鉬鋼中含有鉻和鉬等構(gòu)成碳化物的元素，在滲碳過程中將促進(jìn)輪齒外表碳含量增加，簡單在滲碳層安排中呈現(xiàn)很多碳化物，使?jié)B碳層功能惡化。因而，齒輪選用鉻錳鉬鋼和鉻鉬鋼滲碳時(shí)，宜選用弱滲碳?xì)夥眨苑乐箻?gòu)成過量碳化物。22CrMnMo和20CrMnMoH齒輪鍛坯正火后在650～670℃進(jìn)行高溫回火處理，金相安排為細(xì)片狀珠光體+少數(shù)鐵素體，硬度為171～229HB。20CrMnH齒輪鍛坯最好在接連式等溫正火爐中處理，935～945℃加熱，640～650℃先預(yù)冷后等溫，可取得均勻的鐵素體+珠光體安排，硬度為156～207HB。文獻(xiàn)指出，20CrMoH鋼鍛煉工藝安穩(wěn)，淬透性帶較窄且易于操控，與20CrMnTi鋼齒輪比較，具有熱處理畸變?。粷B層有杰出、安穩(wěn)的淬透性；金相安排、滲碳淬火后的外表和心部硬度，均能較好地滿意技能要求；疲憊功能好，比較合適轎車中小模數(shù)齒輪。歸納考慮齒輪的執(zhí)役條件，既保證齒輪的疲憊壽數(shù)，又削減齒輪的熱處理畸變，在用以制作變速箱齒輪時(shí)應(yīng)為J9=30～36HRC，用以制作后橋齒輪時(shí)應(yīng)為J9=37～42HRC。

齒輪用鋼的國產(chǎn)化

跟著國外先進(jìn)車型的引入，各種齒輪鋼的國產(chǎn)化使我國的齒輪鋼水平上了一個新臺階。德國的Cr-Mn鋼，日本的Cr-Mo系鋼，和美國的SAE86鋼滿意了中小模數(shù)齒輪用鋼。國產(chǎn)載貨轎車齒輪有的選用美國商標(biāo)SAE8822H鋼，如8t和10t橋用圓錐齒輪選用SAE8822H，該鋼的首要化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)為0.19～0.25C，0.70～1.05Mn，0.15～0.35Si，0.35～0.75Ni，0.35～0.65Cr，0.30～0.40Mo。文獻(xiàn)以為，操控淬透性是解決齒輪畸變問題的要害。為削減畸變應(yīng)選用Jominy淬透性帶寬在4HRC以下的H鋼。選用H鋼的齒輪熱處理后精度(觸摸區(qū))比一般鋼高70%～80%，運(yùn)用壽數(shù)延伸。因而，工業(yè)發(fā)達(dá)國家先后規(guī)則了滲碳合金結(jié)構(gòu)鋼的淬透性帶。根據(jù)需求將淬透性帶約束在很窄的范圍(4～5HRC)。1)在德國訂購時(shí)，能夠要求鋼材的淬透功能在給定的范圍內(nèi)，也能夠要求縮窄淬透功能的鋼材。17CrNiM06非常合適制作大模數(shù)重負(fù)荷轎車齒輪，該鋼首要化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)為0.15～0.20C，0.40～0.60Mn，1.50～1.80Cr，0.25～0.35Mo，1.40～1.70Ni。此鋼在我國已開端出產(chǎn)和運(yùn)用。文獻(xiàn)以為，在17CrNiM06鋼齒輪滲碳過程中，在恰當(dāng)下降滲碳后期碳勢的一起加快滲碳后的冷卻速度，由空冷改為風(fēng)冷，阻撓大塊碳化物的構(gòu)成，然后在630cC進(jìn)行高溫回火，以析出部分合金碳化物，為的是在820℃二次加熱淬火時(shí)削減殘留奧氏體量，終究取得較好的金相安排。2)奧地利"Styer"重型轎車廠要求淬透性帶寬為7HRC。3)日本中重型卡車，如“日野”牌KB222型載重9t轎車和“日產(chǎn)”牌CKL20DD型載貨8t轎車的變速器齒輪及后橋齒輪廣泛選用Cr-Mo系鋼，如SCM420H和SCM822H鋼，恰當(dāng)于我國國產(chǎn)化20CrMnMoH和22CrMoH鋼。

此類鋼具有較高的淬透功能。在必定范圍內(nèi)，齒輪的彎曲疲憊壽數(shù)跟著淬透性的增加而進(jìn)步。文獻(xiàn)指出，長春一汽開端在出產(chǎn)“解放”牌9t載貨轎車后橋齒輪時(shí)，選用20CrMnTiH鋼，即使運(yùn)用淬透功能為Ⅱ組的鋼材(J9=36～42HRC)，熱處理后齒輪輪齒心部硬度也只需22～24HRC，達(dá)不到齒輪技能條件規(guī)則的要求，轎車在運(yùn)用時(shí)，后橋自動和從動圓錐齒輪發(fā)生早期損壞。因而不得不選用淬透功能更高的Ct-Mo鋼，其首要成分參閱日本的SCM822H齒輪鋼，該鋼材的首要化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)為：0.19～0.25C，0.55～0.90Mn，0.15～0.35Si，0.85～1.25Cr，0.35～0.45Mo。經(jīng)與鋼廠協(xié)商，出產(chǎn)出了國產(chǎn)化的新鋼種22CrMoH鋼，其淬透功能指標(biāo)為J9=36～42HRC，較好地滿意了轎車齒輪的運(yùn)用要求?？墒牵撲摰墓に嚬δ茌^差，齒輪鍛坯要通過等溫退火處理后才干進(jìn)行切削加工，硬度為156～207HB，金相安排為先共析鐵素體+偽共析珠光體。此鋼淬透功能較高，一般正火簡單發(fā)生粒狀貝氏體，粒狀貝氏體的呈現(xiàn)對切削加工極為不利，不只使刀具的運(yùn)用壽數(shù)大幅度下降，并且因?yàn)榉闯０才诺某尸F(xiàn)，總是伴跟著金相安排的不均勻性，終究構(gòu)成齒輪熱處理畸變的增大。4)美國轎車制作廠商力求下降出產(chǎn)成本，一起，進(jìn)步零件的牢靠性和耐久性，這就需求產(chǎn)品的幾何尺度及力學(xué)功能的高度一致。對熱處理的零件要改進(jìn)產(chǎn)品功能的一致性，必須下降零件淬火后硬度的渙散程度，這就與鋼的淬透功能帶的寬窄程度有直接關(guān)系。齒輪心部硬度的一致性將削減熱處理的畸變，從而進(jìn)步齒輪的精度，并使輪齒表層的殘余壓應(yīng)力散布愈加均勻。美國載貨轎車變速器齒輪和后橋自動圓錐齒輪用鋼有的選用SAE8620鋼和SAFA820鋼制作。美國SAE8620H、SAE8822H等商標(biāo)鋼在我國也已開端出產(chǎn)(如寶鋼集團(tuán)上鋼五廠等)和運(yùn)用，別離用于中型載貨轎車變速器齒輪和后橋圓錐齒輪。

國內(nèi)重型轎車齒輪用鋼

我國齒輪鋼根本滿意國民需求和引入技能過程國產(chǎn)化的要求，而重型車傳動齒輪及中重型車的后橋齒輪用鋼，尚有待開發(fā)和出產(chǎn)。根據(jù)國內(nèi)重型轎車的運(yùn)用技能現(xiàn)狀分析，超載運(yùn)用和路況較差這兩個問題較為嚴(yán)峻，并且短期內(nèi)無法克服，這就使齒輪經(jīng)常承受較大的過載沖擊載荷。過載沖擊載荷介于疲憊和開裂應(yīng)力之間，它對齒輪運(yùn)用壽數(shù)有很大影響，往往構(gòu)成齒輪早期失效。從這一點(diǎn)來說，大模數(shù)重負(fù)荷轎車齒輪應(yīng)選擇Cr-Ni或Cr-Ni-Mo系鋼，如德國的17CrNiM06鋼最好，還有國產(chǎn)20CrNi3H、20CrNiMoH鋼。大功率發(fā)動機(jī)的問世促進(jìn)了新式Cr-Ni-Mo系列齒輪鋼的開發(fā)和運(yùn)用。如新式齒輪用鋼20CrNi2Mo、17CrNiM06。一汽集團(tuán)某轎車改裝公司開發(fā)了一種新式載貨轎車橋，其特色是匹配發(fā)動機(jī)的功率大。為保證齒輪的運(yùn)用壽數(shù)，對齒輪的資料及質(zhì)量有了更高的要求，原選用22CrMoH鋼制成的后橋自動圓錐齒輪在運(yùn)用過程中呈現(xiàn)早期失效，嚴(yán)峻時(shí)乃至呈現(xiàn)斷齒現(xiàn)象。在熱處理方面，因?yàn)辇X輪資料熱處理工藝有時(shí)不行安穩(wěn)，部分齒輪的有用硬化層不行，齒輪心部和外表硬度偏低，這些都是導(dǎo)致齒輪早期失效的首要原因。并且，Cr簡單構(gòu)成晶間網(wǎng)狀碳化物，有損滲層力學(xué)功能。分析發(fā)現(xiàn)，齒輪輪齒心部硬度低時(shí)，過渡層塑性變形會引起滲碳層發(fā)生過高應(yīng)力，因而導(dǎo)致滲碳層構(gòu)成裂紋，最后使整個輪齒開裂。為此，根據(jù)“斯太爾”轎車橋后橋自動圓錐齒輪運(yùn)用20CrNi3H鋼的杰出行車運(yùn)用作用，應(yīng)保證齒輪的有用硬化層深度在1.8～2.2mm，齒輪輪齒心部硬度在38～45HRC，齒輪外表硬度在60～64HRC，碳化物在1～3級，馬氏體、殘留奧氏體在1～4級，這樣可使齒輪的運(yùn)用壽數(shù)進(jìn)步30%～40%。

冶金齒輪

粉末冶齒輪是少切屑、無切屑的高新技能的產(chǎn)物。

盡管粉末冶金齒輪在整個粉末冶金零件中難以單獨(dú)統(tǒng)計(jì)，但無論是按分量還是按零件數(shù)量，粉末冶金齒輪在轎車、摩托車中所占的比例都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大干其他領(lǐng)域中的粉末冶金零件。因而，從轎車、摩托車在整個粉末冶金零件中所占比例的上升能夠看出，粉末冶金齒輪在整個粉末冶金零件中處于飛速開展的位置。如果按零件特色來分，齒輪歸于結(jié)構(gòu)類零件，而結(jié)構(gòu)類零件在整個鐵基零件中所占的肯定分量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他幾類，粉末冶金零件。

首要粉末冶金齒輪

(1)凸輪軸齒形帶輪 凸輪軸齒形帶輪是各種轎車發(fā)動機(jī)中遍及運(yùn)用的粉末冶金零件，通過一次成形和精整工藝，不需求其他后處理工藝，能夠完全達(dá)到尺度精度要求，尤其是齒形精度。因而，與用傳統(tǒng)機(jī)械加工辦法制作相比，在資料投入和制作上都大大削減，它是體現(xiàn)粉末冶金特色的典型產(chǎn)品。粉末冶金零件配套舉例

配套類別零部件稱號：轎車發(fā)動機(jī)；凸輪軸、曲軸正時(shí)帶輪，水泵、油泵帶輪，自動、從動齒輪，自動、從動鏈輪，凸輪，軸承蓋，搖臂，襯套，止推板，氣門導(dǎo)管，進(jìn)、排氣門閥座轎車變速箱；各種高低速同步器齒轂及組件，離合器齒輪，凸輪、凸輪軸，滑塊，換擋桿，軸套，導(dǎo)塊，同步環(huán)

摩托車零件；從動齒輪及組件，鏈輪，起動棘爪，棘輪，星形輪，雙聯(lián)齒輪，副齒輪，變速齒輪，推桿凸輪，軸套，滑動軸承，定心套，從動盤，進(jìn)、排氣門閥座

轎車、摩托車油泵；各種油泵齒輪、齒轂，各種油泵轉(zhuǎn)子，凸輪環(huán)轎車、摩托車減振器各種活塞，底閥座，導(dǎo)向座壓縮機(jī)各種活塞，缸體，缸蓋，閥板，密封環(huán)農(nóng)機(jī)產(chǎn)品 各種軸套，轉(zhuǎn)子，軸承.

其他；分電器齒輪，行星齒輪，內(nèi)齒盤，組合內(nèi)齒輪，各種不銹鋼螺母，磁極。