Beste materialen voor assen: Koolstofstaal, gelegeerd staal, nodulair gietijzer

Wat maakt bepaalde materialen ideaal voor de productie van assen? Deze vraag is cruciaal voor iedereen die betrokken is bij mechanisch ontwerp of engineering. Dit artikel onderzoekt de eigenschappen van koolstofstaal, gelegeerd staal en nodulair gietijzer, waarbij hun mechanische eigenschappen, geschiktheid voor verschillende belastingen en specifieke toepassingen worden beschreven. Al lezend krijgt u inzicht in waarom deze materialen de voorkeur hebben voor verschillende soorten assen, zodat u weloverwogen beslissingen kunt nemen in uw engineeringprojecten.

Laatst bijgewerkt:

28 juni 2024

Deel je like:

Inhoudsopgave

De gebruikelijke materialen voor assen zijn koolstofstaal, gelegeerd staal en nodulair gietijzer. Stalen asblokken zijn meestal gewalst rondstaal of smeedstukken.

I. Koolstofstaal

Hoogwaardig staal met een gemiddelde koolstofwaarde 30~50 wordt vaak gebruikt voor relatief belangrijke of zwaar belaste assen, waarbij staal 45 het meest wordt gebruikt. De mechanische eigenschappen van dergelijke materialen kunnen worden verbeterd door warmtebehandelingsmethoden zoals afschrikken en ontlaten of normaliseren.

Het gewone koolstofstaal Q235, Q275, enz. kan voor onbelangrijke lichte ladingsassen met lage snelheid of algemene transmissieassen worden gebruikt.

II. Gelegeerd staal

Gelegeerd staal heeft betere uitgebreide mechanische eigenschappen en betere prestaties bij warmtebehandelingen. Daarom kan voor belangrijke assen die een grote belasting dragen en beperkt zijn in gewicht en omvang of hoge eisen stellen aan slijtvastheid en corrosiebestendigheid, gelegeerd staal worden gebruikt en aan bepaalde warmtebehandelingen worden onderworpen.

Opgemerkt moet worden dat:

Gelegeerd staal is gevoeliger voor spanningsconcentratie en is duurder;
Aangezien de elasticiteitsmodulus van koolstofstaal en gelegeerd staal bij normale temperaturen bijna gelijk is, kan het gebruik van gelegeerd staal in plaats van koolstofstaal het doel van het verbeteren van de stijfheid van de as niet bereiken;
Verschillende warmtebehandelingen, chemische behandelingen en oppervlakteversterkende behandelingen (zoals shotpeening, walsen, enz.) kunnen de vermoeiingssterkte of slijtvastheid van de as aanzienlijk verbeteren, maar hebben weinig effect op de stijfheid.

III. Nodulair gietijzer

Nodulair gietijzer is geschikt voor de productie van assen met complexe vormen zoals krukassen, nokkenassen enz. en heeft als voordelen dat het goedkoop is, een relatief hoge sterkte heeft, goed bestand is tegen slijtage, trillingen absorbeert, machinaal te bewerken is en minder gevoelig is voor spanningsconcentratie. De kwaliteit van gietstukken is echter niet gemakkelijk te controleren en de betrouwbaarheid is relatief laag.

De gebruikelijke materialen voor assen en hun belangrijkste mechanische eigenschappen worden in de onderstaande tabel weergegeven.

Tabel: Gebruikelijke materialen voor assen en hun belangrijkste mechanische eigenschappen

Materiaal		Warmtebehandeling	Blanco Diameter/mm	Hardheid HBW	Mechanische eigenschappen/MPa				Opmerkingen
Categorie	Rang	Warmtebehandeling	Blanco Diameter/mm	Hardheid HBW	Uiteindelijke sterkte σ_b	Opbrengstpunt σ_s	Buigvermoeiingsgrens σ_-1	Vermoeiingsgrens afschuiving τ_-1	Opmerkingen
Koolstofstaal	Q235	Luchtgekoeld na warmwalsen of smeden	≤100	-	400～420	225	170	105	Gebruikt voor assen die niet belangrijk zijn of een kleine lading dragen
	Q235	Luchtgekoeld na warmwalsen of smeden	>100～250	-	375～390	215	170	105
	45	Normaliseren	≤100	170～217	600	300	275	140	Meest gebruikt
	45	Temperen	≤200	217 ～ 255	650	360	300	155	Meest gebruikt
Gelegeerd staal	40Cr	Temperen	≤100	241 ～ 266	750	550	350	200	Gebruikt voor belangrijke assen die grotere lasten dragen zonder grote impact
	40Cr	Temperen	>100 ～ 300	241 ～ 266	700	550	340	185
	35SiMn (42SiMn)	Temperen	≤100	229 ～ 286	800	520	400	205	Prestaties dicht bij 40Cr, gebruikt voor middelgrote en kleine assen
	35SiMn (42SiMn)	Temperen	>100 ～ 300	217 ～ 269	750	450	350	185
	40MnB	Temperen	25		1000	800	485	280	Prestaties dicht bij 40Cr, gebruikt voor belangrijke assen
	40MnB	Temperen	≤200	241 ～ 286	750	500	335	195	Prestaties dicht bij 40Cr, gebruikt voor belangrijke assen
	20Cr	Carbureren Doven Temperen	15	Oppervlak 50 ～ 60HRC	850	550	375	215	Gebruikt voor assen die zowel een hoge sterkte als taaiheid vereisen
	20Cr		≤60	Oppervlak 50 ～ 60HRC	650	400	280	160
	20CrMnTi		15	Oppervlak 50 ～ 62HRC	1100	850	525	300
Kneedbaar gegoten Smeedbaar ijzer	QT400-15		-	156 ～ 197	400	300	145	125	Gebruikt voor de productie van assen met complexe vormen
Kneedbaar gegoten Smeedbaar ijzer	QT600-3		-	197 ～ 269	600	420	215	185	Gebruikt voor de productie van assen met complexe vormen