齿轮的用处运用

塑料齿轮

跟着科学的开展，齿轮现已慢慢由金属齿轮转变为塑料齿轮。因为塑料齿轮更具有润滑性和耐磨性。能够减小噪音，下降成本，下降冲突。

常用的塑料齿轮资料有：PVC,POM,PTFE,PA,尼龙，PEEK等。

轿车齿轮

我国中重型载货轿车齿轮用钢商标较多，首要是为适应引入其时国外先进轿车技能的要求。50年代我国从原苏联里哈乔夫轿车厂引入其时苏联中型载货轿车(即“解放”牌原车型)出产技能的一起，也引入了原苏联出产轿车齿轮的20CrMnTi钢种。

改革开放今后，跟着我国经济建设的高速开展，为了满意我国交通运输的快速开展需求，从80年代开端，我国有计划地引入工业发达国家的各类先进机型，各类国外先进中重型载货轿车也不断引入。一起，我国大轿车厂同国外着名轿车大公司进行合作，引入国外先进轿车出产技能，其中包含轿车齿轮的出产技能。与此一起，我国钢铁锻炼技能水平也在不断进步，选用钢包二次锻炼及成分微调和连铸连轧等先进锻炼技能，使得钢厂能出产出高纯净度、淬透功能带缩窄的齿轮用钢材，从而完成了引入轿车齿轮用钢的国产化，使我国齿轮用钢的出产水平上了一个新台阶。合适于我国国情的国产重型轿车齿轮用含镍高淬透功能钢也得到了运用，取得了较好作用。轿车齿轮的热处理技能也从原50-60年代选用井式气体渗碳护开展到当前遍及选用由计算机操控的接连式气体渗碳自动线和箱式多用炉及自动出产线(包含低压(真空)渗碳技能)、齿轮渗碳预氧化处理技能，齿轮淬火操控冷却技能(因为专用淬火油和淬火冷却技能的运用)、齿轮锻坯等温正火技能等。这些技能的选用不只使齿轮渗碳淬火畸变得到了有用操控、齿轮加工精度得到进步、运用寿数得到延伸，并且还满意了齿轮的现代化热处理的大批量出产需求。

有关文献指出，轿车齿轮的寿数首要由两大指标查核，一是齿轮的触摸疲惫强度，二是齿轮的弯曲疲惫强度。前者首要由渗碳淬火质量决定，后者首要由齿轮资料决定。为此，有必要对轿车齿轮用渗碳钢的要求、功能及其热处理特色有一个较全面的了解。

铬锰钛钢和硼钢

长期以来，我国载货轿车齿轮运用最遍及的钢种是20CrMnTi。这是上世纪50年代我国从原苏联引入的中型的轿车齿轮18XTr钢种(即20CrMnTi钢)。该钢晶粒细，渗碳时晶粒长大倾向小，具有杰出的渗碳淬火功能，渗碳后可直接淬火。文献指出，在1980年曾经，我国的渗碳合金结构钢(包含20CrbinTi钢)在钢材出厂时只保证钢材的化学成分和用样品测定的力学功能，可是在轿车出产时常常呈现化学成分和力学功能合格的钢材，因为淬透功能动摇范围过大而影响产品质量的状况。例如若20CrMnTi渗碳钢的淬透性过低，则制成的齿轮渗碳淬火后，心部硬度低于技能条件规则的数值，疲惫实验时，齿轮的疲惫寿数下降一半；若淬透功能过高，则齿轮渗碳淬火后内孔缩短量过大而影响齿轮装配。

因为钢材淬透功能对轮齿心部的硬度和畸变都有极端严峻的影响，1985年冶金部公布了我国的保证淬透性结构钢技能条件(GB5216-85)，在此技能条件中列入了包含20CxMnTiH、20MnVBH钢在内的10种渗碳钢的化学成分、淬透功能数据。标准中规则：用于制作齿轮的20CrMnTi钢的淬透功能指标为距水冷端9咖处的硬度为30-42HRC。在此之后，选用20CrMnTi钢出产齿轮的齿心部硬度过低和畸变过大的问题根本上得到了解决。可是不论齿轮模数大小和钢材截面粗细均选用同一钢号20CrMnTi钢显然是不合理的。因为我国钢材锻炼技能水平的进步，和合金结构钢供给状况的改进，现已有条件把齿轮钢的淬透功能带进一步缩窄，并根据不同产品(如变速器齿轮与后桥齿轮等)的要求开发新的钢种以满意其要求。

通过与钢厂协商，1997年长春一汽先后与出产齿轮钢厂的出产厂家签定了将20CrMnTi钢淬透功能分挡供给的协议，例如“解放”牌5t载货轿车上用于制作截面尺度较小的变速器榜首轴、中心轴齿轮和截面尺度较大的后桥主、从动圆锥齿轮用20CrMnTiH钢淬透功能组别别离为I和Ⅱ，对应淬透功能别离为J9：30—36HRC和J9=36～42HRC。

1960年前后，因为我国镍、铬钢的供给紧张，影响了我国含镍、铬钢材的出产。而其时我国的轿车工业是从原苏联引入的技能，苏联很多运用含镍、铬的钢材。因而，其时我国轿车工业大力开展了硼钢的开发、研制工作，用20MnVB和20Mn2TiB钢代替20CrMnTi渗碳钢制作齿轮。这是因为在结构钢中加入微量硼(0.0001%-0.0035%)能够显着地进步钢材的淬透功能，因而钢中加入微量硼能够代替必定数量的锰、镍、铬、钼等贵重合金元素，因而硼钢得到广泛的运用。长春一汽曾在“解放”牌轿车齿轮出产中运用过20MnTiB和20Mn2TiB钢。

春风轿车公司出产的“春风”牌5，载货轿车变速器和后桥齿轮别离选用20CrMnTi和20MnVB钢制作。相同，也与钢厂签定了把钢材淬透功能带缩窄并分档供给的协议。变速器和后桥主、从动圆锥齿轮用钢别离为20CrMnTiH(3)和20MnVBH(2)、20MnVBH(3)，对应淬透功能别离为J9=32～39HRC和J9=37～44HRC、J9=34～42HRC。

我国綦江齿轮厂引入了德国公司的重型轿车变速器齿轮出产技能，在国内按德国Ⅲ公司的标准试制了该公司的Cr-Mn-B系含硼齿轮钢取得成功。其齿轮资料的淬透功能为J10=31～39HRC

当然，20CrMnTi钢及20MnTiB钢、20MVB钢等含硼钢也存在缺乏。一般以为20CrMnTi等渗碳钢是本质细晶粒钢，渗碳后晶粒不会粗化，可直接淬火。但实践上因为钢材锻炼质量的影响，常常在正常条件下发生晶粒粗化现象。对多批资料的实践晶粒度实验，发现恰当部分实践晶粒度只需2—3级(930℃保温3h条件下)。文献以为，20CrMnTi因为Ti含量较高，钢中TiN夹杂物多，尤其是大块的TiN夹杂是齿轮疲惫时的疲惫源，它的存在会下降齿轮的触摸疲惫功能。这种夹杂物呈立方结构，受力时易发生解理开裂，导致齿轮早期失效。另一个问题是该钢的淬透功能有限，不能满意大直径大模数齿轮的要求，渗碳有用硬化层深度和心部硬度均不能满意重型齿轮的要求。此外，在热处理过程中20CrMnTi钢易发生内氧化和非马氏体安排而下降齿轮的疲惫寿数。但在我国齿轮渗碳钢中还没有哪一种钢在渗碳工艺上有20CrMnTi钢这样成熟和牢靠。所以，它仍是目前国内运用最遍及的渗碳钢种。20MnVB、20MnTiB和20Mn2TiB等硼钢也存在一些缺点，如在锻炼时因为脱氧去氮欠好而使硼不能起到增加淬透功能的作用，因而，使硼钢的功能不安稳，渗碳淬火后的齿轮畸变增大而影响产品的质量。一起因为混晶和晶粒易于粗大，致变形不易操控和韧性较差，且硼钢齿轮根部易发生托氏体安排和碳氮共渗齿轮的黑网、黑带。因而，很多工厂间断运用该钢种。可是由此决不能就此得出硼钢不适宜作齿轮渗碳钢的定论。含硼的渗碳钢在国外还有运用。例如，德国着名的Ⅳ齿轮厂，一直运用由其本厂拟订的保留钢种ZF7，这是一种含硼的低碳铬锰钢。该钢首要的化学成分(质量分数，%)为0.15～0.20C，0.15～0.40S，1.0～1.3Cr，1.0～1.3Mn，0.001～0.003B。美国轿车变速器齿轮和后桥主、从动齿轮有的也选用含硼渗碳钢，如50B15、43BVl4和94B17。因而，只需钢厂锻炼技能跟上去，硼钢的上述问题是能够解决的。

20CrMnTiH、20MnVBH和20MnTiBH钢齿轮锻坯在接连式等温正火炉内进行处理能够保证得到均匀散布的片状珠光体+铁素体。这样能够使齿轮的热处理畸变大大减小，使齿轮的精度进步，运用寿数延伸。

齿轮锻坯等温正火硬度为156～207HB。

铬锰钼钢和铬钼钢

22CrMnMo、20CrMnMoH和20CrMoH钢因为有着较高淬透性而用于中型轿车齿轮。此类钢可选用渗碳后直接淬火工艺。因为铬锰钼钢和铬钼钢中含有铬和钼等构成碳化物的元素，在渗碳过程中将促进轮齿外表碳含量增加，简单在渗碳层安排中呈现很多碳化物，使渗碳层功能恶化。因而，齿轮选用铬锰钼钢和铬钼钢渗碳时，宜选用弱渗碳气氛，以防止构成过量碳化物。22CrMnMo和20CrMnMoH齿轮锻坯正火后在650～670℃进行高温回火处理，金相安排为细片状珠光体+少数铁素体，硬度为171～229HB。20CrMnH齿轮锻坯最好在接连式等温正火炉中处理，935～945℃加热，640～650℃先预冷后等温，可取得均匀的铁素体+珠光体安排，硬度为156～207HB。文献指出，20CrMoH钢锻炼工艺安稳，淬透性带较窄且易于操控，与20CrMnTi钢齿轮比较，具有热处理畸变小；渗层有杰出、安稳的淬透性；金相安排、渗碳淬火后的外表和心部硬度，均能较好地满意技能要求；疲惫功能好，比较合适轿车中小模数齿轮。归纳考虑齿轮的执役条件，既保证齿轮的疲惫寿数，又削减齿轮的热处理畸变，在用以制作变速箱齿轮时应为J9=30～36HRC，用以制作后桥齿轮时应为J9=37～42HRC。

齿轮用钢的国产化

跟着国外先进车型的引入，各种齿轮钢的国产化使我国的齿轮钢水平上了一个新台阶。德国的Cr-Mn钢，日本的Cr-Mo系钢，和美国的SAE86钢满意了中小模数齿轮用钢。国产载货轿车齿轮有的选用美国商标SAE8822H钢，如8t和10t桥用圆锥齿轮选用SAE8822H，该钢的首要化学成分(质量分数，%)为0.19～0.25C，0.70～1.05Mn，0.15～0.35Si，0.35～0.75Ni，0.35～0.65Cr，0.30～0.40Mo。文献以为，操控淬透性是解决齿轮畸变问题的要害。为削减畸变应选用Jominy淬透性带宽在4HRC以下的H钢。选用H钢的齿轮热处理后精度(触摸区)比一般钢高70%～80%，运用寿数延伸。因而，工业发达国家先后规则了渗碳合金结构钢的淬透性带。根据需求将淬透性带约束在很窄的范围(4～5HRC)。1)在德国订购时，能够要求钢材的淬透功能在给定的范围内，也能够要求缩窄淬透功能的钢材。17CrNiM06非常合适制作大模数重负荷轿车齿轮，该钢首要化学成分(质量分数，%)为0.15～0.20C，0.40～0.60Mn，1.50～1.80Cr，0.25～0.35Mo，1.40～1.70Ni。此钢在我国已开端出产和运用。文献以为，在17CrNiM06钢齿轮渗碳过程中，在恰当下降渗碳后期碳势的一起加快渗碳后的冷却速度，由空冷改为风冷，阻挠大块碳化物的构成，然后在630cC进行高温回火，以析出部分合金碳化物，为的是在820℃二次加热淬火时削减残留奥氏体量，终究取得较好的金相安排。2)奥地利"Styer"重型轿车厂要求淬透性带宽为7HRC。3)日本中重型卡车，如“日野”牌KB222型载重9t轿车和“日产”牌CKL20DD型载货8t轿车的变速器齿轮及后桥齿轮广泛选用Cr-Mo系钢，如SCM420H和SCM822H钢，恰当于我国国产化20CrMnMoH和22CrMoH钢。

此类钢具有较高的淬透功能。在必定范围内，齿轮的弯曲疲惫寿数跟着淬透性的增加而进步。文献指出，长春一汽开端在出产“解放”牌9t载货轿车后桥齿轮时，选用20CrMnTiH钢，即使运用淬透功能为Ⅱ组的钢材(J9=36～42HRC)，热处理后齿轮轮齿心部硬度也只需22～24HRC，达不到齿轮技能条件规则的要求，轿车在运用时，后桥自动和从动圆锥齿轮发生早期损坏。因而不得不选用淬透功能更高的Ct-Mo钢，其首要成分参阅日本的SCM822H齿轮钢，该钢材的首要化学成分(质量分数，%)为：0.19～0.25C，0.55～0.90Mn，0.15～0.35Si，0.85～1.25Cr，0.35～0.45Mo。经与钢厂协商，出产出了国产化的新钢种22CrMoH钢，其淬透功能指标为J9=36～42HRC，较好地满意了轿车齿轮的运用要求。可是，该钢的工艺功能较差，齿轮锻坯要通过等温退火处理后才干进行切削加工，硬度为156～207HB，金相安排为先共析铁素体+伪共析珠光体。此钢淬透功能较高，一般正火简单发生粒状贝氏体，粒状贝氏体的呈现对切削加工极为不利，不只使刀具的运用寿数大幅度下降，并且因为反常安排的呈现，总是伴跟着金相安排的不均匀性，终究构成齿轮热处理畸变的增大。4)美国轿车制作厂商力求下降出产成本，一起，进步零件的牢靠性和耐久性，这就需求产品的几何尺度及力学功能的高度一致。对热处理的零件要改进产品功能的一致性，必须下降零件淬火后硬度的涣散程度，这就与钢的淬透功能带的宽窄程度有直接关系。齿轮心部硬度的一致性将削减热处理的畸变，从而进步齿轮的精度，并使轮齿表层的残余压应力散布愈加均匀。美国载货轿车变速器齿轮和后桥自动圆锥齿轮用钢有的选用SAE8620钢和SAFA820钢制作。美国SAE8620H、SAE8822H等商标钢在我国也已开端出产(如宝钢集团上钢五厂等)和运用，别离用于中型载货轿车变速器齿轮和后桥圆锥齿轮。

国内重型轿车齿轮用钢

我国齿轮钢根本满意国民需求和引入技能过程国产化的要求，而重型车传动齿轮及中重型车的后桥齿轮用钢，尚有待开发和出产。根据国内重型轿车的运用技能现状分析，超载运用和路况较差这两个问题较为严峻，并且短期内无法克服，这就使齿轮经常承受较大的过载冲击载荷。过载冲击载荷介于疲惫和开裂应力之间，它对齿轮运用寿数有很大影响，往往构成齿轮早期失效。从这一点来说，大模数重负荷轿车齿轮应选择Cr-Ni或Cr-Ni-Mo系钢，如德国的17CrNiM06钢最好，还有国产20CrNi3H、20CrNiMoH钢。大功率发动机的问世促进了新式Cr-Ni-Mo系列齿轮钢的开发和运用。如新式齿轮用钢20CrNi2Mo、17CrNiM06。一汽集团某轿车改装公司开发了一种新式载货轿车桥，其特色是匹配发动机的功率大。为保证齿轮的运用寿数，对齿轮的资料及质量有了更高的要求，原选用22CrMoH钢制成的后桥自动圆锥齿轮在运用过程中呈现早期失效，严峻时乃至呈现断齿现象。在热处理方面，因为齿轮资料热处理工艺有时不行安稳，部分齿轮的有用硬化层不行，齿轮心部和外表硬度偏低，这些都是导致齿轮早期失效的首要原因。并且，Cr简单构成晶间网状碳化物，有损渗层力学功能。分析发现，齿轮轮齿心部硬度低时，过渡层塑性变形会引起渗碳层发生过高应力，因而导致渗碳层构成裂纹，最后使整个轮齿开裂。为此，根据“斯太尔”轿车桥后桥自动圆锥齿轮运用20CrNi3H钢的杰出行车运用作用，应保证齿轮的有用硬化层深度在1.8～2.2mm，齿轮轮齿心部硬度在38～45HRC，齿轮外表硬度在60～64HRC，碳化物在1～3级，马氏体、残留奥氏体在1～4级，这样可使齿轮的运用寿数进步30%～40%。

冶金齿轮

粉末冶齿轮是少切屑、无切屑的高新技能的产物。

尽管粉末冶金齿轮在整个粉末冶金零件中难以单独统计，但无论是按分量还是按零件数量，粉末冶金齿轮在轿车、摩托车中所占的比例都远远大干其他领域中的粉末冶金零件。因而，从轿车、摩托车在整个粉末冶金零件中所占比例的上升能够看出，粉末冶金齿轮在整个粉末冶金零件中处于飞速开展的位置。如果按零件特色来分，齿轮归于结构类零件，而结构类零件在整个铁基零件中所占的肯定分量也远远大于其他几类，粉末冶金零件。

首要粉末冶金齿轮

(1)凸轮轴齿形带轮 凸轮轴齿形带轮是各种轿车发动机中遍及运用的粉末冶金零件，通过一次成形和精整工艺，不需求其他后处理工艺，能够完全达到尺度精度要求，尤其是齿形精度。因而，与用传统机械加工办法制作相比，在资料投入和制作上都大大削减，它是体现粉末冶金特色的典型产品。粉末冶金零件配套举例

配套类别零部件称号：轿车发动机；凸轮轴、曲轴正时带轮，水泵、油泵带轮，自动、从动齿轮，自动、从动链轮，凸轮，轴承盖，摇臂，衬套，止推板，气门导管，进、排气门阀座轿车变速箱；各种高低速同步器齿毂及组件，离合器齿轮，凸轮、凸轮轴，滑块，换挡杆，轴套，导块，同步环

摩托车零件；从动齿轮及组件，链轮，起动棘爪，棘轮，星形轮，双联齿轮，副齿轮，变速齿轮，推杆凸轮，轴套，滑动轴承，定心套，从动盘，进、排气门阀座

轿车、摩托车油泵；各种油泵齿轮、齿毂，各种油泵转子，凸轮环轿车、摩托车减振器各种活塞，底阀座，导向座压缩机各种活塞，缸体，缸盖，阀板，密封环农机产品 各种轴套，转子，轴承.

其他；分电器齿轮，行星齿轮，内齿盘，组合内齿轮，各种不锈钢螺母，磁极。