齿轮材料疑问

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请教一个关于齿轮材料的问题。如下图红框a所示，1.是不是只要保证齿轮材料芯部硬度大于30HRC，它的σFlim就是500，不论材料是20MnCr5还是20CrMnTi或是其他?

2.芯部硬度是否有个上限，比如实际芯部硬度是40HRC，45HRC，它们的σFlim都是500么？
对于红框中的b，是否默认芯部硬度是在25HRC-30HRC之间？


问题的来源是这样的，我们公司生产一批齿轮，模数是1.7，芯部硬度320HV-420HV,材料是20MnCr5HH，强度校核时选用的σFlim是500。为了降成本，想把材料改为20CrMnTiHH。这样就带来了两个问题，第一，换成20CrMnTiHH后，芯部硬度是否还能达到320HV-420HV，如果能达到，σFlim是否还是500？


谢谢！

ybg

还要按MQ级控制材料

henrymao

你说的对，是不一样的。
这个数值是可以实验室测定的。
你可以找个实验室帮你们测定你们公司所用材料的齿轮疲劳极限数值。
除了齿轮疲劳极限，强度算法里面还有很多系数正确做法应该是实验测定的，而不是公式计算，如果你们仔细阅读可以发现他是说不能进行实验测量的情况下，那么采用公式计算替代。

这样做的问题是费用巨大，中国应该没有企业能承受。不信的可以去号称能做实验的实验室去问问价格。或者不考虑设备也可以去找找看测定方法，看看要多多少次寿命实验才能得到结果。就算不找实验室做，一个材料你们自己做那么多寿命测试你们领导能否答应。而得到的结果又非常容易被盗取，你还无法证明别人偷了你数据。毕竟结果只是一个数值，人家说我猜的，那又能怎么样。

所以根据现有齿轮强度计算理论方法，指望得到绝对值去判断齿轮是否有问题理论上是有方法的（各种测定是有标准的，有详细方法），但是经济上可行性几乎没有。
现在强度算法有用的就是趋势性是正确的，应该使用结果对比的方法去评价齿轮是否合格。你找一个合格的齿轮箱，去算各种系数，然后固定下来。那么同样的齿轮箱变变速比，材料不变的情况下用算法计算得到的强度不比他差就是安全的。
像你这样换材料的，算弯曲强度你可以去对比抗拉强度，按照比例估个σFlim，如果后期没问题，那么都使用这个值，有问题就提高安全系数重新设计齿轮，直到可以安全使用。这时把这个值和弯曲安全系数都记下来，下次设计使用这个σFlim，然后计算得到的弯曲安全系数不小于记录值就行了。这样的方法经济方面可行性是很高的。
接触强度相对更简单，联系表面硬度就行了。表面硬度不变，σHlim可以认为是一样的。
特别说明：上述方法仅适用同一家公司内同系列齿轮箱。你跨产品，跨行业用数据是不安全的，要去验证。企业要自己老实设定适合自家的指标，靠抄是会抄出问题的。

梦飞飞141414

可能行业不同，导致的具体指标不一样。我说说个人遇到的类似的问题。
1.材料转变问题：汽车变速箱行业，模数1.5-2.5。开始做的MT，材料用的20CrMnTi，后来做DCT，材料是20MnCr5。芯部硬度范围定的一样，实物都能达到，而且耐久试验都能通过。
2.芯部硬度问题：芯部硬度与材料淬透性，淬火工艺（淬火油，搅拌速度等），工件形状等息息相关。要问换材料能不能达到相同的芯部硬度，我说一定可以。因为本身两种材料相差不远，再控制一下其他热处理参数是没问题的。
3.强度计算的问题：贴的图应该是ISO 6336的，楼上说的很对，你要想获得某种材料真实的疲劳极限，那就得用实验值。6336也写得很清楚，如果没办法得到实验值，那就所有的渗碳材料都按这个图来。说白了就是仅供参考。如果要问换材料了会不会有问题，6336会说没问题。因为所有的渗碳齿轮都是这个疲劳极限来处理的。就像根据6336输出一个大于1的安全系数，没有人说大于1一定没有问题。有没有问题都是试验说了算。
4.芯部硬度上限的问题：6336对渗碳齿轮表面硬度写的很明确，直接给出了660-800HV的范围。相反芯部硬度就很笼统了，30HRC对应500的弯曲疲劳，那是不是只要大于30就行了？很少有厂家直接按30定的，很多国内外变速器厂家写的36-48这个范围。浙江双环有个热处理专家牛万斌有个文章里面说，齿轮芯部硬度处于38HRC附近时，具有最好的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度。

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ybg 发表于 2020-9-18 22:10
还要按MQ级控制材料

是的，材料还是MQ级不变的。

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henrymao 发表于 2020-9-19 08:18
你说的对，是不一样的。
这个数值是可以实验室测定的。
你可以找个实验室帮你们测定你们公司所用材料的齿 ...

学习了，谢谢你解答。

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梦飞飞141414 发表于 2020-9-21 09:54
可能行业不同，导致的具体指标不一样。我说说个人遇到的类似的问题。
1.材料转变问题：汽车变速箱行业，模 ...

学习了，谢谢你的解答。

天菲二号

芯部硬度在实际产品，特别是批量产品不宜过高，因为HRC大于28，对刀具太不友好了（成本），而且如果只是稍微降低一点芯部硬度然后产品寿命就不合格的话，那么设计的弯曲安全系数绝对要不得，需要改变参数或者材料来提高弯曲强度。 接触安全系数就只看表面硬度了，合金材料与高碳钢比要稍微好一点点，那是因为渗碳淬火会产生极少量的碳化合金，所有碳化物都是超高硬度和耐磨。   最后说点材料问题，只要热处理过关，你说的几种材料差别太小了，举个例子，我们以前把太阳轮材料由20CrMnTi换成进口18Cr2Ni4W ,结果减速器的使用寿命并没有翻天覆地的变化，还是两年多就坏，但是从设计参数上下功夫（如重合度、刚度变化、非标齿形，应力变化等）会使齿轮寿命提高好几倍。

zl3264507

天菲二号 发表于 2020-9-24 23:00
芯部硬度在实际产品，特别是批量产品不宜过高，因为HRC大于28，对刀具太不友好了（成本），而且如果只是稍 ...

拜托，芯部硬度指的是热处理后面的芯部硬度，与齿轮刀具没有关系

猫咪小新

zl3264507 发表于 2020-9-25 08:16
拜托，芯部硬度指的是热处理后面的芯部硬度，与齿轮刀具没有关系

挖个坟，应该指的是调质后的精车吧