Den idealen Werkstoff für Zahnräder finden

Bei der Konstruktion und Herstellung von Zahnrädern hängen die verwendeten Materialien davon ab, welche Art von Zahnrad hergestellt wird und wie und wo es eingesetzt 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 wichtigsten Werkstoffkategorien sind Kupferlegierungen, Eisenlegierungen, Aluminiumlegierungen und Thermoplaste.

1. Kupferlegierungen

⚙️WannEntwurf eines Getriebesdas einer korrosiven Umgebung ausgesetzt ist oder nicht magnetisch sein darf, ist eine Kupferlegierung normalerweise die beste Wahl.

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

⚙️Die Zahnräder bestehen üblicherweise aus Messinglegierungen.Stirnräderund Racks und wird in Umgebungen mit geringer Belastung verwendet.

⚙️Phosphorbronze verbessert die Verschleißfestigkeit und Steifigkeit der Legierung. Dank ihrer höheren Korrosions- und Verschleißfestigkeit eignen sich Phosphorbronzelegierungen hervorragend für Antriebskomponenten mit hoher Reibung. Beispiel:Schneckengetriebe

⚙️Aluminiumbronze ist die dritte Kupferlegierung, die in Zahnrädern verwendet wird. Aluminiumbronzelegierungen weisen eine höhere Verschleißfestigkeit als Phosphorbronzelegierungen auf und sind zudem korrosionsbeständiger. Typische Zahnräder aus Aluminiumbronzelegierungen sind schrägverzahnte Zahnräder (Schrägverzahnungen) und Schneckenräder.

2. Eisenlegierungen

⚙️Wenn einGetriebedesignWenn eine hohe Materialfestigkeit erforderlich ist, sind Eisenlegierungen die beste Wahl. Grauguss kann in seiner Rohform gegossen und zu Zahnrädern verarbeitet werden.

⚙️Stahllegierungen werden in vier Hauptbezeichnungen unterschieden: Kohlenstoffstahl, legierter Stahl, Edelstahl und Werkzeugstahl. Kohlenstoffstahllegierungen werden für fast alle Arten von Zahnrädern verwendet, da sie leicht zu bearbeiten, verschleißfest, härtbar, leicht verfügbar und relativ günstig sind.

⚙️Kohlenstoffstahllegierungen lassen sich weiter in Weichstahl, mittelharten Stahl und hochharten Stahl unterteilen. Weichstahllegierungen haben einen Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,30 %. Hochharte Stahllegierungen haben einen Kohlenstoffgehalt von mehr als 0,60 %, und die Stähle mit mittlerem Kohlenstoffgehalt liegen dazwischen. Diese Stähle eignen sich gut 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 hohen Temperaturen verwendet werden, da sie sich bei 200 °C zu verformen beginnen. Die gängigsten Aluminiumlegierungen für Getriebe sind 2024, 6061 und 7075.

⚙️Alle drei Aluminiumlegierungen können wärmebehandelt werden, um ihre Härte zu verbessern. Zahnräder aus Aluminiumlegierungen umfassenStirnräder, Schrägverzahnungen, gerade verzahnte Kegelräder, und Zahnstangen.

4. Thermoplaste

⚙️Thermoplaste sind die beste Wahl für Zahnräder, bei denen das Gewicht das wichtigste Kriterium ist. Zahnräder aus Kunststoff lassen sich wie Metallzahnräder bearbeiten; einige Thermoplaste eignen sich jedoch besser für die Herstellung im Spritzgussverfahren. Einer der am häufigsten im Spritzgussverfahren hergestellten Thermoplaste ist Acetal. Dieses Material ist auch als (POM) bekannt. Zahnräder können aus beiden Polymeren hergestellt werden. Diese können seinStirnräder, Schrägverzahnungen, Schneckenräder, Kegelräder, und Zahnstangen.