蜗轮蜗杆的材料选择[1]

1、蜗杆传动的失效形式和齿轮传动的失效蜗杆传动的失效形式和齿轮传动的失效形式类似形式类似 1.1 蜗杆传动失效形式：蜗杆传动失效形式：第第1 节节 蜗轮蜗杆常用材料及热处理蜗轮蜗杆常用材料及热处理失效形式失效形式发生的难易程度发生的难易程度磨损磨损最常发生最常发生胶合胶合常发生常发生点蚀点蚀易发生易发生疲劳折断疲劳折断偶尔发生偶尔发生下面是一个蜗杆的磨损很情况下面是一个蜗杆的磨损很情况 v由于蜗杆传动类似于螺旋传动，啮合效率较由于蜗杆传动类似于螺旋传动，啮合效率较低、相对滑动速度较大，低、相对滑动速度较大，磨损磨损和和胶合胶合最易发最易发生，生，点蚀点蚀也会出现。也会出现。尤其当润滑不良，散热尤其

2、当润滑不良，散热不好时出现的可能性更大。不好时出现的可能性更大。v实践证明：在润滑良好的闭式传动中，若不实践证明：在润滑良好的闭式传动中，若不能及时散热，能及时散热，胶合胶合是其主要的失效形式。在是其主要的失效形式。在开式和润滑密封不良的闭式传动中，蜗轮轮开式和润滑密封不良的闭式传动中，蜗轮轮齿的齿的磨损磨损尤其显著。尤其显著。1.2 1.2 蜗轮蜗杆的材料选择蜗轮蜗杆的材料选择v由于蜗杆传动啮合摩擦较大，且由于蜗轮滚刀的轮齿尺寸不可能做得和蜗杆绝对相同，被加工出来的蜗轮齿形难以和蜗杆齿精确共轭，必须跑合才能逐渐理想；因此，材料副的组合必须具有良好的减磨和跑合性能以及抗胶合性能。所以蜗轮常采用

3、青铜或者铸铁做齿圈，并且可能与淬硬并经磨削的钢制蜗杆相匹配。1.2.1 1.2.1 蜗杆材料蜗杆材料v一般用一般用合金钢合金钢或或碳钢碳钢制成，大部分蜗杆的齿制成，大部分蜗杆的齿面经渗碳淬火等热处理获得较高的硬度，按面经渗碳淬火等热处理获得较高的硬度，按热处理的性质可以分为一下几种：热处理的性质可以分为一下几种： （1）渗碳钢）渗碳钢 表面淬硬在表面淬硬在5662HRC（硬度再高易出现裂纹），硬度再高易出现裂纹），牌号有牌号有16CrMn、16CrMn5（德国标准），（德国标准），20Cr、20CrMn、20CrMnTi、20CrNi3A等。含等。含镍镍渗碳钢还具渗碳钢还具有高的低温韧性，能适

4、合寒带地区使用。有高的低温韧性，能适合寒带地区使用。 （2）表面或者整体淬火钢）表面或者整体淬火钢经火焰或感应淬火经火焰或感应淬火4550HRC，如，如45、40Cr、40CrNi、35CrMo、34CrMo4及及42Cr、Mo4（德国）。（德国）。 （3）调质钢）调质钢表面硬度表面硬度3035HRC，如，如40Cr、 40CrNi、 42CrMo、 35CrMo、40CrMnMo等。对于等。对于一般的传动，也可以用一般的传动，也可以用45调质钢，调质钢，255270HBS（渗碳钢表面受短时冲击过载（渗碳钢表面受短时冲击过载时易出现裂纹，韧性稍差，此时常改用调质时易出现裂纹，韧性稍差，此时常改

5、用调质钢调质处理。钢调质处理。 （4）氮化钢）氮化钢v表面硬度表面硬度HV850,如如38CrMoAI、31CrMoV9,气体氮化气体氮化。 1.2.2 1.2.2 蜗轮材料蜗轮材料 蜗轮轮齿一般用蜗轮轮齿一般用铜合金铜合金或者或者铸铁铸铁制成，其强制成，其强度远远不如钢制蜗杆，且蜗杆螺牙成螺旋状度远远不如钢制蜗杆，且蜗杆螺牙成螺旋状强度较大。因此蜗轮轮齿是蜗杆传动中的薄强度较大。因此蜗轮轮齿是蜗杆传动中的薄弱环节。弱环节。 材材料料典型典型牌号牌号主要元素含量主要元素含量铜锡铁铝镍铸造锡青铜ZCuSn10Pb189%11%铸锡锌青铜ZCuSn10Zn2铸造锡镍青铜GZ-Sn12Ni87%12

6、%1%铸造铝铁青铜GCuAI10Fe86%1%10%铸铝铁镍青铜GZ-CuAI10Ni83%4%10%2%灰铸铁与球墨铸铁HT-250、HT-300、QT400-15 v下面详细介绍一下蜗轮的材料：下面详细介绍一下蜗轮的材料： （1）铸造锡青铜）铸造锡青铜，又名磷锡青铜或磷青铜，牌号，又名磷锡青铜或磷青铜，牌号为为ZCuSn10P1，是较理想的蜗轮材料，它是由铜，是较理想的蜗轮材料，它是由铜和锡为主的软硬二相组成的合金材料。软组织易于和锡为主的软硬二相组成的合金材料。软组织易于磨合，硬组织用以承载。与钢蜗杆齿运转磨合后使磨合，硬组织用以承载。与钢蜗杆齿运转磨合后使接触表面相互适配，增加了支承面

7、积。铸造青铜分接触表面相互适配，增加了支承面积。铸造青铜分砂模铸、金属模铸和离心铸三种。以离心铸的力学砂模铸、金属模铸和离心铸三种。以离心铸的力学性能最好，晶粒细，致密均匀。性能最好，晶粒细，致密均匀。 以砂模铸的性能以砂模铸的性能最差。最差。 v（2）铸锡锌青铜）铸锡锌青铜 我国牌号为我国牌号为ZCuSn10Zn2，德国牌号也为，德国牌号也为ZCuSn10Zn2，ISO标准牌号为标准牌号为CuSn10Zn2。 （3）铸造锡镍青铜）铸造锡镍青铜 德国牌号为德国牌号为G-CuSn12Ni（砂型）、（砂型）、GZ-Sn12Ni（离心铸）为最常用。（离心铸）为最常用。 v（4）铸造铝铁青铜）铸造铝铁

8、青铜 牌号为牌号为ZCuAl10Fe3，这类含铝青铜铸成后有较，这类含铝青铜铸成后有较高的强度，但是抗胶合性能差，当温度超过高的强度，但是抗胶合性能差，当温度超过75C时，点蚀强度和磨损强度将显著下降，表面硬度也时，点蚀强度和磨损强度将显著下降，表面硬度也较高，跑合困难，接触适配性能差，影响效率的提较高，跑合困难，接触适配性能差，影响效率的提高。因此仅适用于滑动速度高。因此仅适用于滑动速度Vs45HRC.v（5）铸铝铁镍青铜 德国牌号有德国牌号有G-CuAI10Ni（砂型），（砂型），GZ-CuAI10Ni（离心铸）。常用于低滑动速度，重载场（离心铸）。常用于低滑动速度，重载场合，为齿轮加工机床分度蜗轮等。我国暂无相应的合，为齿轮加工机床分度蜗轮等。我国暂无相应的牌号，牌号，（6）灰铸铁与球墨铸铁）灰铸铁与球墨铸铁 灰铸铁用于不重要或手动操作的场合，用于滑动速度灰铸铁用于不重要或手动操作的场合，用于滑动速度Vs2m/s;球墨铸铁蜗轮常与淬硬钢蜗杆配对球墨铸铁蜗轮常与淬硬钢蜗杆配对,用于低用于低速重载设备而不常开动的场合速重载设备而不常开动的场合. v蜗轮可以制成