Az egyre több műszaki műanyag megjelenésével a különböző iparágakban megfelelő alternatívák jelentek meg. Például a műanyag fogaskerekek a fém fogaskerekek{1}}alacsony költségű alternatívájává válnak. Tehát a műanyag fogaskerekek valóban helyettesíthetik a fém fogaskerekeket? A Hansheng Automation ebben a cikkben-a műanyag fogaskerekek mélyreható megértését nyújtja különböző nézőpontokból.
Plastic Gears kontra Metal Gears
Mivel a két anyag eltérő tulajdonságokkal rendelkezik, nem beszélhetünk egyszerűen a műanyag fogaskerekek és a fém fogaskerekek előnyeiről és hátrányairól. Ehelyett különböző szinteken{1}}mélyreható összehasonlításokat kell végeznünk. A végső cél az, hogy a megfelelő döntést hozzuk az alkalmazás forgatókönyvéhez.
| Jellemző/teljesítménymutató | Precíziós műanyag fogaskerekek | Metal Gears |
|---|---|---|
| Zaj és vibráció | Rendkívül alacsony Maga az anyag magas csillapítási tulajdonságokkal rendelkezik, amely hatékonyan képes elnyelni az ütéseket és a vibrációt a csendes működés érdekében. | A viszonylag nagy merev anyagok általában zajt és vibrációt keltenek az összeillesztés során, ami nagy{0}}precíziós megmunkálást és kenést igényel a fejlesztéshez. |
| Kenési követelmény | Nincs A legtöbb műszaki műanyag önkenő-tulajdonságokkal rendelkezik, amelyek lehetővé teszik a hosszú,-karbantartás-mentes száraz működést. | Szükséges A kopás és a hő csökkentése érdekében kenőolajra/zsírra kell támaszkodni, az olajszennyezés kockázatával együtt. |
| Súly/tehetetlenség | Az extrém könnyű sűrűség sokkal alacsonyabb, mint a fémé (az acél körülbelül 1/7-e), ami jelentősen csökkentheti a rendszer tömegét és a forgási tehetetlenséget. | Heavy Nagy sűrűség, ami nagy tömeget és tehetetlenséget eredményez, növeli az energiafogyasztást és a szerkezeti terhelést. |
| Korrózióállóság | Kiváló Nem rozsdásodik, és ellenáll a különböző vegyszerek, savak és lúgok okozta korróziónak. | A rossz közönséges acél hajlamos a rozsdára, és bár a rozsdamentes acél ellenáll a korróziónak, költsége magas. |
| Ütésterhelés elnyelése | Jó Az anyag szívós, és a fogaskerekek fogai enyhe rugalmas deformáción eshetnek át, hogy elnyeljék az ütközési energiát. | Méltányos Az anyag merev és érzékeny az ütési terhelésekre, hajlamos a fogaskerekek fogak károsodására. |
| Terhelhetőség | Közepestől jóig Az egység szilárdsága kisebb, mint a fémé, alkalmas közepes és alacsony nyomatékú átviteli alkalmazásokhoz. | Rendkívül magas Nagyon nagy nyomatékot és terhelést is elvisel, így az első választás a nehéz{0}}alkalmazásokhoz. |
| Működési hőmérséklet tartomány | Korlátozott számú közönséges műszaki műanyagok általában -40 és 120 fok között vannak. A speciális műanyagok, mint a PEEK, akár 250 fokot is elérhetnek. | Wide Most metals can maintain stable performance in extreme temperature ranges. |
| Gyártási költség (nagy tétel) | Alacsony A fröccsöntési hatékonyság rendkívül magas, szinte nincs másodlagos feldolgozás, és a nagy{0}}gyártás költségelőnye nyilvánvaló. | Magas Többféle vágási, hőkezelési és köszörülési folyamatot foglal magában, ami viszonylag magas egységköltséget eredményez. |
Összefoglalva:Válasszon műanyag fogaskerekeket a csendesség, az ön-kenés, a könnyű súly, a korrózióállóság és a költséghatékonyság érdekében (nagy mennyiségek esetén). Válasszon fém fogaskerekeket a nagy teherbíráshoz, a szélsőséges hőmérsékletű környezetekhez és a tökéletes sebességváltó pontossághoz. A kettő között nincs igazi alternatíva; ezek a megfelelő választás különböző forgatókönyvekhez.
Milyen alapanyagokból készülnek műanyag fogaskerekek?
A műanyag, mint általános kifejezés, a fogaskerekek készítéséhez felhasználható anyagok széles skáláját öleli fel. Maga az anyag tulajdonságai határozzák meg a műanyag fogaskerekek teljesítményét. A következők a fő műszaki műanyagok.
| Anyag | Főbb jellemzők | Alkalmazási forgatókönyvek | Óvintézkedések |
|---|---|---|---|
| POM (polioximetilén) | Nagy szilárdság, nagy merevség, alacsony súrlódási együttható és vízfelvétel, méretstabil. | Autóipar, fogyasztói elektronika stb. | Gyenge savállóság, a teljesítmény romlik hosszú távon{0}}magas hőmérsékleten. |
| Nylon (PA6, PA66) | Nagy szívósság, kopásállóság és fáradtságállóság. A szilárdság és a hőállóság üvegszál (GF) hozzáadásával javítható. | Olyan esetekben használják, amikor nagy ütési terhelést és kopásállóságot igényelnek, mint például az elektromos kéziszerszám-átvitel. | Erős higroszkóposság, amely a méretek és a szilárdság megváltozásához vezethet, és a tervezés során különös figyelmet igényel. |
| PBT (polibutilén-tereftalát) | Hasonló a POM-hoz, de jobb hőállósággal és vegyszerállósággal. | Hőállósági követelményekkel rendelkező területeken használják. | A formázási zsugorodási sebesség pontos szabályozást igényel. |
| PEEK (poliéter-éter keton) | Rendkívül nagy szilárdság, merevség és hőállóság (folyamatos használati hőmérséklet elérheti a 250 fokot). | Olyan extrém zord környezetekhez tervezték, mint a repülés, az orvosi és a félvezető. | Magas költség és nehéz feldolgozni. |
Gyártási folyamat
A két eljárás a fröccsöntés és a CNC vágás, amelyeket az alábbiakban részletesen bemutatunk.
| Összehasonlítási dimenzió | Precíziós fröccsöntés | CNC megmunkálás |
|---|---|---|
| Alapelv | Fecskendezze be az olvadt műanyagot egy nagy-precíziós fém formaüregbe nagy nyomással, és kapja meg a készterméket lehűlés és megszilárdulás után. | Kezdje egy tömör műanyag rúddal vagy lappal, és számítógépes{0}}programozott marógépekkel távolítsa el az anyagot marással, esztergálással, fúrással stb., amíg a fogaskerék végleges formája meg nem alakul. |
| Alkalmazási forgatókönyv | Tömeggyártás (több ezertől millió darabig) | Termék prototípus gyártása, funkcionális tesztelés, kis{0}}tételes gyártás (1-től több száz darabig) |
| Költségstruktúra | Magas penészköltség és nagy előzetes beruházás, de minél nagyobb a gyártási mennyiség, annál alacsonyabb az egységköltség. | Az egységköltség viszonylag magas. A költség közvetlenül kapcsolódik a feldolgozási időhöz, és nem csökken jelentősen a termelési mennyiség növekedésével. |
| Gyártási sebesség és ciklus | A formagyártási ciklus a korai szakaszban hosszú (több hét). Az öntőforma elkészülte után a gyártási sebesség nagyon gyors, és egyetlen alkatrész ciklusa mindössze több tíz másodperc. | Gyors korai előkészítés és szállítás. Nincs szükség formanyitásra, a programozás és feldolgozás azonnal elvégezhető. Egyetlen alkatrész feldolgozási ideje azonban hosszú. |
| Precíziós szint | A forma pontosságától függ. A nagy-precíziós öntőforma stabilan, jó pontossággal képes előállítani (általában ISO 7-9 fokozatig). | Rendkívül nagy pontosság érhető el. Közvetlenül precíziós szerszámgépekkel vezérelve könnyebben magasabb tűrési fokozatokat lehet elérni, mint a fröccsöntéssel (könnyen elérve az ISO 7-es vagy magasabb fokozatot). |
| Anyag kiválasztása | Alkalmas a legtöbb hőre lágyuló műanyaghoz (például POM, PA, PC). | Szinte minden műszaki műanyaghoz alkalmas. |
Végül,műanyag fogaskerekeknem egyszerűen a fém fogaskerekek helyettesítésére szolgálnak; inkább egyre több alkalmazás számára válnak vonzó lehetőséggé, rejlő tulajdonságaiknak köszönhetően. Mindkettőnek megvannak a maga előnyei és hátrányai. Ha termékkövetelményei vagy tervezési ötletei vannak, forduljon hozzánk, hogy igényeit közvetlenül mérnökeinkkel beszéljük meg.