§ 8.14. Материалы зубчатых колес

Выбор материала зубчатых колес зависит от назначения пе­редачи и условий ее работы. В качестве материалов колес приме­няют стали, чугуны и пластмассы.

Стали. Основными материалами для зубчатых колес служат термически обрабатываемые стали. В зависимости от твердости стальные зубчатые колеса делятся на две группы.

Первая группа — колеса с твердостью поверхностей зубьев Η <350 НВ. Применяются в слабо- и средненагруженных передачах. Материалами для колес этой группы служат углеро­дистые стали 35, 40, 45, 50, 50Г, легированные стали 40Х, 45Х, 40ХН и др. Термообработку — улучшение производят до нареза­ния зубьев. Колеса при твердости поверхностей зубьев <350 НВ хорошо прирабатываются и не подвержены хрупкому разрушению.

Для равномерного изнашивания зубьев и лучшей их прираба- тываемости твердость шестерни прямозубой передачи должна быть на (25...50) НВ больше твердости колеса.

Для косозубых передач твердость НВ рабочих поверхностей зубьев шестерни желательна возможно большая.

Вторая группа — колеса с твердостью поверхностей Η >350 НВ [1]. Высокая твердость рабочих поверхностей зубьев достигается объемной и поверхностной закалкой, цементацией, азотированием, цианированием. Эти виды термообработки позво­ляют в несколько раз повысить нагрузочную способность переда­чи по сравнению с улучшенными сталями.

Зубья колес с твердостью поверхностей Η > 350 НВ не при­рабатываются. Для неприрабатывающихся зубчатых передач
обеспечивать разность твердостей зубьев шестерни и колеса не требуется.

Поверхностная закалка зубьев с нагревом токами высокой частоты (т.в.ч.) целесообразна для шестерен с модулем мм, работающих с улучшенными колесами, ввиду хорошей приработки зубьев. При малых модулях мелкий зуб прокаливает­ся насквозь, что делает его хрупким и сопровождается коробле­нием. Для закалки т.в.ч. используют стали 45, 40Х, 40ХН, 35ХМ.

Цементацию применяют для колес, размеры которых должны быть минимальные (авиация, транспорт и т. п.). Для цементации используют стали 20Х, 12ХНЗА и др.

Азотирование обеспечивает особо высокую твердость поверхностных слоев зубьев. Для передач, в которых отсутствует абразивное изнашивание зубьев, можно применять азотирова­ние. Оно сопровождается малым короблением и позволяет полу­чать зубья 7-й степени точности без отделочных операций. Для повышения прочности сердцевины зуба заготовку колеса подвер­гают улучшению. Для азотирования применяют стали 40ХНМА, 40Х2НМА, 38ХМЮА, 38Х2Ю.