Koła zębate są stosowane w przekładniach oraz innych mechanizmach jak pompy zębate czy sprzęgła zębate. Stanowią nieodłączny element maszyn i urządzeń z różnych branż i gałęzi przemysłu. Ich funkcjonalność zależy od tego, z czego zostaną zrobione i jaką osiągają wytrzymałość.
Hartowanie kół zębatych
Hartowanie jest to forma obróbki cieplnej, która składa się z kilku etapów. Pierwszy polega na nagrzaniu danego materiału do określonej temperatury. W drugim należy go utrzymać w takich warunkach do czasu, aż jego struktura zostanie przebudowana. Najczęściej są to przemiany fazowe. Etap trzeci to szybkie schłodzenie. Przeprowadzenie ich w odpowiednich warunkach sprawi, że w materiale powstaną koncentracje naprężeń, które spowodują wzrost twardości, wytrzymałości, plastyczności, sprężystości lub odporności na ścieranie. Jest to jednak osiągane kosztem kruchości lub spadku plastyczności. Koła zębate najczęściej hartuje się metodą indukcyjną – procesem bezstykowym, który generuje intensywne i skupione ciepło. Określone efekty uzyskuje się poprzez cykle nagrzewania, częstotliwość oraz rodzaj medium schładzającego. Inne metody hartowania stosowane są dużo rzadziej.
Możliwości hartowania
Projektowanie przekładni zębatej wymaga doboru materiału, którego użycie sprawi, że koła będą miały odpowiednie parametry wytrzymałościowe i technologiczne. Doskonałe efekty można uzyskać w przypadku kół ze stali stopowej nawęglanej, wymrażanej, odpuszczanej, stabilizowanej i właśnie hartowanej. Nawęglanie, hartowanie oraz azotowanie to sposoby na to, by osiągnąć najwyższą nośność pracujących powierzchni zębów przekładni zębatych. Jednak wszystkie te procesy mogą być zbyt kosztowne, dlatego przeważnie wystarczy jedynie hartowanie powierzchniowe stali niskostopowych. W ten sposób otrzymuje się zęby o utwardzonej powierzchni i elastycznym rdzeniu. Hartowane koła zębate zyskują bardzo twardą i odporną na zniszczenia powłokę, która zyskuje na żywotności w ciężkim środowisku pracy. Obróbka cieplna w niektórych przypadkach może powodować zniekształcenia, które trzeba skorygować za pomocą skrawania.