Como componente clave de los sistemas de transmisión industriales, la selección del material de una caja de cambios afecta directamente su capacidad de carga-, resistencia al desgaste, resistencia a la fatiga y adaptabilidad ambiental, lo que determina la estabilidad general y la vida útil de la máquina. Seleccionar científica y racionalmente los materiales y complementarlos con técnicas de procesamiento adecuadas en diferentes condiciones de trabajo y requisitos de rendimiento es el requisito previo fundamental para crear cajas de engranajes de alta-calidad.
Los engranajes son los componentes principales-que soportan la carga de una caja de cambios y requieren tanto una alta dureza superficial como una buena tenacidad del núcleo. La industria suele utilizar aceros estructurales de aleación de alta-calidad, como 20CrMnTi, 20CrMo y 18CrNiMo7-6. Después de cementar y templar, estos materiales pueden alcanzar una dureza superficial de 58~62HRC, lo que mejora significativamente la resistencia al desgaste y la corrosión por picaduras, mientras que el núcleo conserva suficiente tenacidad para soportar cargas de impacto. Para engranajes de módulo grande y de carga pesada-, a menudo se seleccionan aceros aleados que contienen níquel y cromo para mejorar la resistencia a la fatiga y la templabilidad, asegurando un rendimiento uniforme en áreas de sección gruesa. El acero de aleación de bajo-carbono, debido a su mínima deformación después del tratamiento térmico y su buena procesabilidad, se usa ampliamente en la fabricación de engranajes de alta precisión con módulos pequeños a medianos.
La carcasa de la caja de cambios, como esqueleto que soporta y protege los componentes internos de la transmisión, debe poseer alta rigidez, buena amortiguación de vibraciones y buena conformabilidad. El hierro fundido gris HT250 y HT300 se usa ampliamente en carcasas de cajas de engranajes para condiciones generales de operación debido a su excelente rendimiento de absorción de vibraciones, resistencia al desgaste y idoneidad de la fundición. En temperaturas medias-altas, cargas-pesadas o aplicaciones que requieren mayor resistencia, el hierro dúctil QT400-15 y QT500-7 pueden proporcionar mayor resistencia a la tracción y al impacto. Para requisitos especiales de aligeramiento o resistencia a la corrosión, se pueden seleccionar estructuras de acero soldadas o carcasas de aleación de aluminio, pero se debe compensar la rigidez insuficiente mediante nervaduras y tabiques de refuerzo, y se debe considerar el impacto de las diferencias de expansión térmica en la precisión del mallado.
Las piezas del eje soportan principalmente torsión y momento de flexión y comúnmente se fabrican con aceros templados y revenidos como el acero 45, 40Cr o 42CrMo. Después del templado y revenido, el material logra excelentes propiedades mecánicas integrales, lo que garantiza estabilidad dimensional y resistencia a la fatiga en condiciones de rotación de alta-velocidad y carga variable. Para cargas extremadamente pesadas-o componentes de ejes de alta-velocidad, se puede utilizar el endurecimiento de la superficie o la nitruración para mejorar la dureza de la superficie y la resistencia al desgaste y al mismo tiempo reducir la pérdida por fricción.
El material de los componentes auxiliares, como rodamientos y sujetadores, es igualmente crucial. Los rodamientos suelen utilizar acero para rodamientos con alto contenido de cromo-carbono, como GCr15, para garantizar una alta resistencia al desgaste y una larga vida útil a la fatiga de los elementos rodantes y las pistas de rodadura; El acero estructural de alta-resistencia se utiliza para fabricar sujetadores como pernos y pasadores, lo que garantiza conexiones confiables y durabilidad contra el aflojamiento en entornos de vibración e impacto.
En condiciones de funcionamiento especiales, como ambientes de alta-temperatura, altamente corrosivos o extremadamente bajos-temperatura, también se debe considerar la resistencia a la temperatura y a la corrosión del material. Por ejemplo, en plataformas marinas o equipos químicos, los engranajes o carcasas pueden estar revestidos o revestidos en la superficie de acero inoxidable; En equipos que operan en regiones frías, se deben seleccionar aceros aleados verificados para impacto a baja-temperatura para evitar el riesgo de fractura frágil a baja-temperatura.
En general, la selección de materiales para cajas de engranajes requiere una consideración exhaustiva de las características de carga, la temperatura de funcionamiento, los medios ambientales y los requisitos de procesamiento. Los engranajes están hechos de acero de aleación carburizado para lograr dureza y tenacidad. La carcasa de la caja de cambios equilibra la rigidez y la capacidad de fabricación entre hierro fundido, acero fundido y aleaciones ligeras, según las condiciones de funcionamiento. Los ejes están hechos de acero templado y revenido para garantizar la resistencia general, y los cojinetes y sujetadores están hechos de materiales especiales para garantizar la confiabilidad general. La combinación científica y razonable de materiales y el correspondiente proceso de tratamiento térmico son la base sólida para que el reductor alcance un alto rendimiento y una larga vida útil, y también proporciona un soporte de transmisión continuo y estable para equipos en diferentes campos.