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齿轮材料的合理选择(二)

发布日期:2010-11-11

齿轮材料的合理选择(二)

材料的经济性要求

所谓经济性是指最小的耗费取得最大的经济效益。在满足使用性能的前提下,选用齿轮材料还应注意尽量降低零件的总成本。我们可以从以下几方面考虑:

从材料本身价格来考虑。碳钢和铸铁的价格是比较低廉的,因此在满足零件机械性能的前提下选用碳钢和铸铁,不仅具有较好的加工工艺性能,而且可降低成本。从金属资源和供应情况来看,应尽可能减少材料的进口量及价格昂贵材料的使用量。

从齿轮生产过程的耗费来考虑。首先,采用不同的热处理方法相对加工费用也不一样,如12CrNi3A钢渗碳表面淬火的费用要比氮化处理的费用少得多,而碳氮共渗又具有生产周期短和成本低的特点。其次,通过改进热处理工艺也可以降低成本。如某齿轮工作时在高速、中载且承受中等冲击条件下,原选用中合金高级渗碳钢18cr2Ni4WA材料,其经过910-940℃渗碳,850℃淬火,180-200℃回火后机械性能的抗拉强度≥1177Mpa、屈服强度≥834Mpa、延伸率≥10%、断面收缩率≥45%,冲击韧性≥980kJ/m2,硬度为58-62HRC。虽能满足齿轮的使用性能和工艺性能,但零件的价格高。现选用价格相对便宜的低碳中合金、中淬透性渗碳钢20CrMnTi。经过910-940℃渗碳,870℃淬火,180-200℃回火后机械性能的抗拉强度≥1100Mpa、屈服强度≥850Mpa、延伸率≥10%、断面收缩率≥45%,冲击韧性≥680,硬度为58-62HRC。仅此一项改进,材料费用不仅大大降低,而且满足了其使用性能和工艺性能。第三,所选钢种应尽量少而集中,以便采购和管理。随着齿轮形状、尺寸和材料向着多品种、多系列和个性化的方向发展,尤其是在型号多、产量小时,在齿轮锻造、机加工和热处理等生产工艺方面,存在着设计量大,生产周期长、效率低、成本高、能耗大、管理难和质量不易保证等不利状况,因此在齿轮选材时精选、优选和压缩材料牌号和规格有利于提高选材通用化、系列化和标准化程度,提高材料的利用率,提高材料采购的计划性,以减少库存积压、加快资金流动,方便储存和保管以及降低材料的成本消耗。最后,我们还可以通过改进工艺来提高经济效益。如模锻件生产的模锻工艺已突破传统工艺的要求,在提供成型毛坯时,可利用少无切削工艺,模锻与机械精加工相结合,部分或全部取代切削加工直接生产零件,或在生产中采用成组技术与工艺,也可提高产品质量、生产效率和降低成本。

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