مقاله ی 7: مواد مورد استفاده برای چرخدندهها 1 / Article 7:Kind of Material for Gears 1
چرخ دنده تراشی با تیغه فرز
مواد مورد استفاده برای چرخدندهها
1 فولاد
انواع مختلف فولاد کاربرد فراوانی در ساخت چرخ دنده دارند که این به دلیل حیطه‌ی وسیع و تغییر پذیر مشخصات همراه با قابل دسترس بودن و توانایی ترکیب استحکام بالا و قیمت کم دارد. انواع وسیع فولاد بکار رفته از فولادهای کربنی ساده تا فولادهای پر آلیاژ درجه بندی می‌شوند. فولادهای بکاررفته نیز خود در مقدار کربن متفاوت‌اند. انتخاب نهایی، البته با توجه به فاکتورهایی چون مقدار استحکام، اندازه‌ی مورد نیاز چرخ دنده، شرایط کار و سایر ملاک‌های طراحی انجام می‌شود.
Materials used for gears
1Steel
Different types of steel are widely used in the construction of gear wheels, which is due to the wide and variable range of specifications along with availability and the ability to combine high strength and low price. The wide variety of steels used are graded from plain carbon steels to high alloy steels. The used steels also differ in the amount of carbon. The final choice, of course, is made according to factors such as the amount of strength, the required size of the gear wheel, working conditions and other design criteria
فاکتور بسیار مهم برای طراحی یک مجموعه چرخ دنده، سختی چرخ دنده های ترکیبی است که در مجموعه، تحت فشار قرار می‌گیرند. با تغییر دادن مقدار سختی چرخدندهها از کم به زیاد، امکان تقلیل حجم مجموعه به نصف میسر می‌شود و بدین وسیله وزن نیز به 8/1 مقدار اولیه می‌رسد که در نتیجه، طراحی خلاصه‌تر و صرفه جویی بیشتر و هزینه‌ها کمتر می‌گردد که شامل مواد و فضای مورد نیاز است.
A very important factor for the design of a gear set is the hardness of the combined gears that are under pressure in the set. By changing the hardness of the gears from low to high, it is possible to reduce the volume of the set by half, and thus the weight reaches 1/8 of the initial value, which results in a more concise design and more savings and lower costs, including materials and space. needed.
تا آنجایی که به سختی ارتباط دارد چرخ دنده‌های فولادی به دو گروه کلی تقسیم می شوند: آن‌هایی که تحت سخت کاری سطحی قرار گرفته‌اند و آن‌هایی که سخت سازی کامل شده‌اند. سخت‌کاری سطحی تنها سطح دندانه‌ها را سخت می‌کند و هسته‌ی چرخ‌دنده تقریباً نرم باقی می‌ماند. سخت‌کاری سطحی توسط پروسه‌های معمولی چون کربورایزینگ، نیتریدینگ، سخت‌کاری شعله‌ای و القایی انجام می‌شود. ظرفیت نیرویی مربوط به چرخدندهها اساساً به چیزی به نام دوام سطح وابسته است. دوام سطح را مقاومت در مقابل سایش نیز می‌گویند و آن توانایی مقاومت سطح چرخ دنده در مقابل یک نوع خستگی به نام پیتینگ (تخلخل سطحی) که در اثر تنش‌های تماسی بوجود می‌آید می‌باشد.
As far as hardness is concerned, steel gears fall into two general groups: those that have undergone surface hardening and those that have been fully hardened. Surface hardening only hardens the surface of the teeth and the gear core remains almost soft. Surface hardening is done by common processes such as carburizing, nitriding, flame and induction hardening. The power capacity of gears is mainly dependent on something called surface durability. Surface durability is also called resistance to wear, and it is the ability of the gear surface to resist a type of fatigue called pitting (surface porosity) caused by contact stresses.
دوام سطح نتیجه‌ی استحکام فشاری است که این به نوبه‌ی خود بطور مستقیم با سختی در رابطه است. استحکام فشاری بالا ظرفیت بار را افزایش می‌دهد و به‌دلیل اینکه بار مجاز روی دندانه‌ها با توان دوم استحکام فشاری تغییر می‌کند، پس می‌توان نتیجه‌گیری کرد که استحکام فشاری با سختی متناسب است و همچنین دوام سطح بیشتر در گرو داشتن استحکام فشاری بالا است. از این رو طراحان باید بکوشند تا به سختی‌های بالا دست یابند اما در اینجا محدودیتی که وجود دارد این است که در سختی بالا فولاد ترد و شکننده می‌شود. طراحان باید میان سختی و انعطاف‌پذیری توازن برقرار کنند.
Surface durability is a result of compressive strength, which in turn is directly related to hardness. High compressive strength increases the load capacity and because the permissible load on the teeth changes with the second power of the compressive strength, then it can be concluded that the compressive strength is proportional to the hardness and also the durability of the surface depends on having a high compressive strength. Therefore, designers should try to achieve high hardness, but the limitation here is that the steel becomes brittle and brittle at high hardness. Designers must strike a balance between rigidity and flexibility.
غالباً چرخ‌دنده‌های سطح سخت شده، در مقایسه با چرخ دنده های کامل سخت شده تحمل بار بیشتری دارند اما چرخ‌دنده‌های کامل سخت شده در عمل آرام تر و بی صدا ترند و نیز دارای دوام بیشتر و هزینه‌ی کمتری هستنند ولی در عین حال در مقابل تغییر شکل آسیب پذیرند و برای حرکت‌های پرسرعت پیشنهاد نمی‌شوند. بعلاوه بدون سنگ‌زنی، این چرخدندهها نمی بایست در مواردی که دقت بسیار مهم است بکار روند. این چرخدندهها دارای استحکام مرکزی بیشتر به دلیل مقدار کربن بیشترند، اما به‌همین دلیل دارای چقرمگی و مقاومت به سایش کمتر هستند. سختی بطور معمول بین 30-55 راکول سی تغییر می‌کند. این چرخدندهها غالباً برای استحکام معتدل و مقاومت به ضربه مفیدند. در حرارت‌دهی دوباره، چرخ‌دنده‌های سخت شده‌ی فولادی تمپر می‌شوند تا ماشین‌کاری دندانه‌ها راحت‌تر صورت گیرد. بدین‌وسیله مقداری از سختی کاسته می‌شود اما سایر خواص، قشری و مرزی تغییر می‌کنند. بدلیل نرمی نسبی هسته، چرخ‌دنده‌های سطح‌سختی شده دارای چقرمگی داخلی‌اند که این مورد به چرخدندهها مقاومت در مقابل ضربه و شوک را می‌دهد.
Hardened surface gears often have a higher load capacity compared to fully hardened gears, but fully hardened gears are quieter and quieter in operation, and also have more durability and less cost, but at the same time, they are resistant to deformation and damage. are acceptable and are not recommended for high-speed movements. Also, without grinding, these gears should not be used where precision is critical. These gears have more central strength due to more carbon content, but for this reason, they have less toughness and wear resistance. The hardness usually varies between 30-55 Rockwell C. These gears are often useful for moderate strength and impact resistance. In reheating, the hardened steel gears are tempered so that the teeth can be machined more easily. In this way, some of the hardness is reduced, but other properties, crustal and boundary, are changed. Due to the relative softness of the core, surface-hardened gears have internal toughness, which gives the gears resistance to impact and shock.
در اینجا انواع روش‌های سخت‌سازی سطحی فقط نام برده می‌شود:
Here, the types of surface hardening methods are only mentioned:
1-کربورایزینگ
1Carburizing
2- نیتریدینگ
2Nitriding
3- القایی
3Induction
4- شعله‌ای
4Flame
