蜗轮蜗杆的材料选择课件

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（4）氮化钢 • 表面硬度HV>850,如38CrMoAI、31CrMoV9,气体氮
化。
1.2.2 蜗轮材料
蜗轮轮齿一般用铜合金或者铸铁制成，其强度远远 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弱环节。
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材
典型
主要元素含量
料
牌号wk.baidu.com
铜锡铁 铝镍
• 实践证明：在润滑良好的闭式传动中，若不能及时 散热，胶合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，蜗轮轮齿的磨损尤其显著。
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1.2 蜗轮蜗杆的材料选择
• 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。
铸造锡青铜 铸锡锌青铜
ZCuSn10Pb1 ZCuSn10Zn2
89% 11%
铸造锡镍青铜
GZ-Sn12Ni
87% 12%
1%
铸造铝铁青铜
GCuAI10Fe
86%
1% 10%
铸铝铁镍青铜
GZ-CuAI10Ni
83%
4% 10% 2%
灰铸铁与球墨 HT-250、HT-300、
铸铁
QT400-15
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第1 节 蜗轮蜗杆常用材料及热处理
1.1 蜗杆传动失效形式：
蜗杆传动的失效形式和齿轮传动的失效
形式类似
失效形式 发生的难易程度
磨损
最常发生
胶合
点蚀
疲劳折断
偶尔发生 学习交流PPT
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下面是一个蜗杆的磨损很情况
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• 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，磨损和胶合最易发生，点蚀也会 出现。尤其当润滑不良，散热不好时出现的可能性 更大。
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1.2.1 蜗杆材料
• 一般用合金钢或碳钢制成，大部分蜗杆的齿面经渗 碳淬火等热处理获得较高的硬度，按热处理的性质 可以分为一下几种：
（1）渗碳钢 表面淬硬在56~62HRC（硬度再 高易出现裂纹），牌号有16CrMn、16CrMn5（德国 标准），20Cr、20CrMn、20CrMnTi、20CrNi3A等。 含镍渗碳钢还具有高的低温韧性，能适合寒带地区 使用。
• （5）铸铝铁镍青铜
德国牌号有G-CuAI10Ni（砂型），GZCuAI10Ni（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 牌号，
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（6）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 Vs<2m/s;球墨铸铁蜗轮常与淬硬钢蜗杆配对,用于低速 重载设备而不常开动的场合.
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（2）表面或者整体淬火钢
经火焰或感应淬火45~50HRC，如45、40Cr、40CrNi、 35CrMo、34CrMo4及42Cr、Mo4（德国）。
（3）调质钢
表面硬度30~35HRC，如40Cr、 40CrNi、 42CrMo、 35CrMo、40CrMnMo等。对于一般的传动，也可以 用45调质钢，255~270HBS（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 钢调质处理。
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• 下面详细介绍一下蜗轮的材料：
（1）铸造锡青铜，又名磷锡青铜或磷青铜，牌号 为ZCuSn10P1，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。以离心铸的力学性 能最好，晶粒细，致密均匀。 以砂模铸的性能最差。
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❖ 蜗轮可以制成整体的(图12-8a)。但为了节约贵重的有色金 属，对大尺寸的锅轮通常采用组合式结构，即齿圈用有色金 属制造，而轮芯用钢或铸铁制成(图12-8ab)。
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• （2）铸锡锌青铜 我国牌号为ZCuSn10Zn2，德国牌号也为
ZCuSn10Zn2，ISO标准牌号为CuSn10Zn2。
（3）铸造锡镍青铜 德国牌号为G-CuSn12Ni（砂型）、
GZ-Sn12Ni（离心铸）为最常用。
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• （4）铸造铝铁青铜
牌号为ZCuAl10Fe3，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75C°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，影响效率的提高。因 此仅适用于滑动速度Vs<4m/s的场合,相配的蜗杆硬 度必须>45HRC.