Den idealen Werkstoff für Zahnräder finden

Bei der Entwicklung und Herstellung von Zahnrädern hängen die verwendeten Materialien davon ab, welche Art von Zahnrad hergestellt wird und wie und wo es verwendet wird.

Es gibt viele Arten von Rohstoffen, die üblicherweise in Getriebestrukturen verwendet werden, und jedes Material hat seine besten mechanischen Eigenschaften und ist die beste Wahl.Die Hauptmaterialkategorien sind Kupferlegierungen, Eisenlegierungen, Aluminiumlegierungen und Thermoplaste.

1. Kupferlegierungen

⚙️Wannein Zahnrad entwerfendas einer korrosiven Umgebung ausgesetzt ist oder nicht magnetisch sein muss, ist eine Kupferlegierung normalerweise die beste Wahl.

⚙️Die drei am häufigsten in Zahnrädern verwendeten Kupferlegierungen sind Messing, Phosphorbronze und Aluminiumbronze.

⚙️Die Zahnräder bestehen normalerweise aus einer MessinglegierungStirnräderund Racks und werden in Umgebungen mit geringer Last verwendet.

⚙️Phosphorbronze verbessert die Verschleißfestigkeit und Steifigkeit der Legierung. Aufgrund der höheren Korrosions- und Verschleißfestigkeit sind Phosphorbronzelegierungen eine ausgezeichnete Wahl für Antriebskomponenten mit hoher Reibung. Beispiel:Schneckengetriebe

⚙️Aluminiumbronze ist die dritte Kupferlegierung, die in Zahnrädern verwendet wird. Aluminiumbronzelegierungen weisen eine höhere Verschleißfestigkeit als Phosphorbronzelegierungen und auch eine überlegene Korrosionsbeständigkeit auf. Zu den typischen Zahnrädern aus Aluminiumbronzelegierungen gehören gekreuzte Schrägverzahnungen (Schrägverzahnungen) und Schneckengetriebe.

2. Eisenlegierungen

⚙️Wenn einGetriebedesignDa eine höhere Materialfestigkeit erforderlich ist, sind Eisenlegierungen die beste Wahl. In seiner Rohform kann Grauguss gegossen und zu Zahnrädern verarbeitet werden.

⚙️Es gibt vier Hauptbezeichnungen für Stahllegierungen: Kohlenstoffstahl, legierter Stahl, Edelstahl und Werkzeugstahl. Kohlenstoffstahllegierungen werden für fast alle Arten von Getrieben verwendet, da sie leicht zu bearbeiten sind, eine gute Verschleißfestigkeit aufweisen, gehärtet werden können, weit verbreitet sind und relativ kostengünstig sind.

⚙️Kohlenstoffstahllegierungen können weiter in Weichstahl, Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt und Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt eingeteilt werden. Weichstahllegierungen haben einen Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,30 %. Stahllegierungen mit hohem Kohlenstoffgehalt haben einen Kohlenstoffgehalt von mehr als 0,60 %, und Stähle mit mittlerem Gehalt liegen dazwischen. Diese Stähle sind eine gute Wahl fürStirnräder, Schrägverzahnungen, Zahnstangen,Kegelräder und Schnecken.

3. Aluminiumlegierungen

⚙️Aluminiumlegierungen sind eine gute Alternative zu Eisenlegierungen in Anwendungen, bei denen ein hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht erforderlich ist. Eine als Passivierung bekannte Oberflächenveredelung schützt Aluminiumlegierungen vor Oxidation und Korrosion.

⚙️Aluminiumlegierungen können nicht in Umgebungen mit hoher Hitze verwendet werden, da sie sich bei 400 °F zu verformen beginnen. Die häufigsten Aluminiumlegierungen für Getriebe sind 2024, 6061 und 7075.

⚙️Alle drei dieser Aluminiumlegierungen können zur Verbesserung ihrer Härte wärmebehandelt werden. Zu den Zahnrädern aus Aluminiumlegierungen gehörenStirnräder, Schrägverzahnungen, gerade verzahnte Kegelräderund Zahnstangen.

4. Thermoplaste

⚙️Thermoplaste sind die beste Wahl für Zahnräder, bei denen das Gewicht das wichtigste Kriterium ist. Zahnräder aus Kunststoff können wie metallische Zahnräder bearbeitet werden; Einige Thermoplaste eignen sich jedoch besser für die Herstellung im Spritzgussverfahren. Einer der am häufigsten spritzgegossenen Thermoplaste ist Acetal. Dieses Material ist auch als (POM) bekannt. Zahnräder können aus beiden Polymeren hergestellt werden. Das können seinStirnräder, Schrägverzahnungen, Schneckenräder, Kegelräderund Zahnstangen.