Materials für Zahnräder

Grundsätzlich kann man annehmen, dass die Elemente eines Zahnradpaars am besten aus verschiedenen Materials, oder besser gesagt, von Materials mit unterschiedlicher Materialhärte gewählt werden können.

Beispiele: ein Ritzel von schwerem oder thermisch behandeltem Stahl mit Gusseisen oder halb harten Stahlrad – ein Ritzel von Kunstharz mit Gusseisen-Rad – eine Schnecke von gehärtetem Stahl mit Schneckenrad aus Gusseisen oder Bronze.

Es ist nur in Zahnradpaaren bestehend aus Elementen von ungefähr die gleichen Abmessungen und für die Übertragung von großen Kräften, dass man ähnliche, aber gehärtete Materialien wählt.

In diesem Fall angesichts der großen Härte und (möglicherweise) der geschliffenen Zahn-Oberflächen, ist die Reibung auf ein Minimum beschränkt und ist der Verschleiß sehr gering. Beispiele: Getriebe für Werkzeugen, Fahrzeuge usw….

Für die aktuelle Zahnradkonstruktion, werden normalerweise die folgenden Materialien verwendet nach der zu übertragen Leistung:

  • Ritzel aus weichem Stahl oder kunstharz, Nylon oder PVC mit Gusseisen Rad (kleine Kräfte).
  • Ritzel aus halb harten oder hartes Stahl mit gusseisen Rad (durchschnittliche Kräfte).
  • Ritzel aus zementiertem und gehärtetem Stahl, mit einem Rad aus Gusseisen oder Gussstahl (durchschnittliche Kräfte und hohe Geschwindigkeiten).
  • Ritzel aus Wärme behandeltes Stahl mit Rad aus Gusseisen oder Schmiedstahl (hohe Kräften).
  • Schnecke aus halb harten Stahl, harten Stahl oder gehärteter Stahl, mit Schneckenrad aus Gusseisen, Phosphorbronze oder Aluminiumbronze.
  • Ritzel und Räder kleineren Größen, von gehärtetem Legierstahl, für die Übertragung von großen Kräften auf hohe Drehzahlen.

Die richtige Wahl des Materials für Ritzel und Rad kann abgeleitet werden vom Erfahrung aus der Praxis oder die Festigkeitsberechnung von Zahnrädern, abhängig von den ausgewählten Eigenschaften. Aus wirtschaftlichen Gründen ist es ratsam, an normalen verfügbaren Materialarten einzuhalten.

Die folgenden Tabellen zeigen die Bezeichnung nach den Normen NBN und DIN, der Bruchwiderstand, die Materialhärte, die zulässige Biegespannung und der Festigkeitsfaktor gegen Verschleiß, verwendet in den Festigkeitsberechnungen.

In vielen Fällen führt eine Änderung in den Materials zur Verbesserung der Widerstand gegen Verschleiß und Grübchen, eines vorhandenen Zahnradpaars, deren physikalischen Eigenschaften erhalten bleiben.

Ein einfacher Vergleich der zulässigen Spannungen und die Festigkeitsfaktoren gegen Verschleiß erlaubt es die Zahnradauslegung zu erweitern.

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