El diseño de engranajes forjados debe tener en cuenta tanto la funcionalidad de la transmisión como los requisitos estructurales y de materiales específicos del proceso de forjado para garantizar la confiabilidad bajo carga y durante la operación. Los aspectos clave del diseño incluyen parámetros de engranajes, selección de materiales, configuración estructural y tolerancias de mecanizado.
Diseño de parámetros de engranajes
El diseño de engranajes comienza con la determinación de parámetros geométricos como el número de dientes, módulo, ángulo de presión, ancho de la cara y altura del apéndice; estos determinan directamente la relación de transmisión, la precisión del engrane y la capacidad de carga-. Para los engranajes forjados, las consideraciones también deben incluir los márgenes de forjado en blanco y la compensación por la deformación posterior al tratamiento-térmico-para garantizar que la precisión final cumpla con las especificaciones de diseño.
Diseño de Materiales y Estructurales
Los engranajes forjados suelen utilizar aceros aleados o aceros al carbono, como 20CrMo o 42CrMo. La selección del material debe equilibrar la resistencia, la tenacidad, la resistencia al desgaste y la templabilidad para soportar cargas elevadas, altas velocidades de rotación o condiciones de impacto. El diseño estructural debe centrarse en los filetes de la raíz del diente, la distribución del ancho de la cara y el espesor de la punta para minimizar las concentraciones de tensión y evitar el agrietamiento por fatiga de la raíz, extendiendo así la vida útil del engranaje.
Diseño de procesos y mecanizado
La fase de diseño también debe considerar el impacto del proceso de forjado en la geometría de la pieza en bruto del engranaje-como la viabilidad de forjar-el diámetro del orificio, el diámetro exterior de la pieza en bruto y el perfil del diente. Se debe proporcionar suficiente margen de mecanizado para lograr las dimensiones y precisión finales después del tratamiento térmico y las operaciones de acabado. Además, el diseño debe garantizar el mantenimiento de la coaxialidad y la precisión del perfil del diente después del tratamiento térmico, evitando deformaciones o deformaciones.