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Beste Materialien für Wellen: Kohlenstoffstahl, legierter Stahl, Sphäroguss

Zuletzt aktualisiert:
Juni 2, 2024
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Inhaltsverzeichnis

Die gängigen Werkstoffe für Wellen sind Kohlenstoffbaustahl, legierter Stahl und Sphäroguss. Stahlwellenrohlinge sind meist gewalzter Rundstahl oder Schmiedestücke.

I. Kohlenstoffstahl

Hochwertiger Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt (30~50) wird üblicherweise für relativ wichtige oder stark belastete Wellen verwendet, wobei Stahl 45 am weitesten verbreitet ist. Bei diesen Werkstoffen können die mechanischen Eigenschaften durch Wärmebehandlungsverfahren wie Vergüten oder Normalisieren verbessert und erhöht werden.

Gewöhnlicher Kohlenstoffstahl Q235, Q275 usw. kann für unbedeutende Wellen mit geringer Belastung und niedriger Geschwindigkeit oder für allgemeine Antriebswellen verwendet werden.

II. Legierter Stahl

Legierter Stahl verfügt über umfassendere mechanische Eigenschaften und bessere Wärmebehandlungseigenschaften. Daher kann für wichtige Wellen, die eine große Last tragen und in Gewicht und Größe begrenzt sind oder die hohe Anforderungen an Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit stellen, legierter Stahl verwendet und bestimmten Wärmebehandlungen unterzogen werden.

Es ist zu beachten:

  • Legierter Stahl reagiert empfindlicher auf Spannungskonzentrationen und ist teurer;
  • Da der Elastizitätsmodul von Kohlenstoffstahl und legiertem Stahl bei normalen Temperaturen fast gleich ist, kann die Verwendung von legiertem Stahl anstelle von Kohlenstoffstahl nicht den Zweck der Verbesserung der Steifigkeit der Welle erfüllen;
  • Verschiedene Wärmebehandlungen, chemische Behandlungen und Oberflächenveredelungen (z. B. Kugelstrahlen, Walzen usw.) können die Ermüdungsfestigkeit oder die Verschleißfestigkeit der Welle erheblich verbessern, haben aber nur geringe Auswirkungen auf ihre Steifigkeit.

III. Sphäroguss

Sphäroguss eignet sich für die Herstellung von Wellen mit komplexen Formen wie Kurbelwellen, Nockenwellen usw. und hat die Vorteile, dass es kostengünstig ist, eine relativ hohe Festigkeit, gute Verschleißfestigkeit, Vibrationsdämpfung, Bearbeitbarkeit und eine geringere Empfindlichkeit gegenüber Spannungskonzentrationen aufweist. Allerdings ist die Qualität der Gussteile nicht leicht zu kontrollieren, und die Zuverlässigkeit ist relativ gering.

Die gängigsten Werkstoffe für Wellen und ihre wichtigsten mechanischen Eigenschaften sind in der nachstehenden Tabelle aufgeführt.

Tabelle: Gängige Materialien für Wellen und ihre wichtigsten mechanischen Eigenschaften

MaterialWärmebehandlungRohling Durchmesser/mmHärte HBWMechanische Eigenschaften/MPaBemerkungen
KategorieKlasseBruchfestigkeit σbFließgrenze σsBiegeermüdungsgrenze σ-1Schererschöpfungsgrenze τ-1
Konstruktionsstahl aus KohlenstoffQ235Luftgekühlt nach dem Warmwalzen oder Schmieden≤100 -400~420225170105Wird für Wellen verwendet, die nicht wichtig sind oder eine geringe Last tragen
>100~250 -375~390215
45Normalisierung≤100170~217600300275140Am weitesten verbreitet
Anlassen≤200217 ~ 255650360300155
Legierter Stahl40CrAnlassen≤100241 ~ 266750550350200Für wichtige Schächte, die größere Lasten ohne nennenswerte Stöße tragen
>100 ~ 300241 ~ 266700550340185
35SiMn
(42SiMn)
Anlassen≤100229 ~ 286800520400205Leistung nahe 40Cr, verwendet für mittlere und kleine Wellen
>100 ~ 300217 ~ 269750450350185
40MnBAnlassen251000800485280Leistung nahe an 40Cr, verwendet für wichtige Wellen
≤200241 ~ 286750500335195
20KrAufkohlung

Abschrecken

Anlassen
15Oberfläche

50 ~ 60HRC
850550375215Wird für Wellen verwendet, die sowohl hohe Festigkeit als auch Zähigkeit erfordern
≤60650400280160
20CrMnTi15Oberfläche

50 ~ 62HRC
1100850525300
Duktiler Guss


Verformbares Eisen
QT400-15 -156 ~ 197400300145125Für die Herstellung von Wellen mit komplexen Formen
QT600-3-197 ~ 269600420215185
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