Bei der Auswahl eines Materials müssen häufig die folgenden wichtigen Eigenschaften ausgleichen: Festigkeit und Verschleißfestigkeit: Die Fähigkeit, Lasten zu widerstehen und Verschleiß zu widerstehen. Ermüdungsfestigkeit: Widerstand gegen Ermüdungsschäden, die durch abwechselnde Belastungen verursacht werden. Wärmefestigkeit: Fähigkeit, die Leistung bei höheren Temperaturen aufrechtzuerhalten. Dimensionsstabilität: Der Grad, in dem dimensionale Veränderungen infolge von Temperatur und Luftfeuchtigkeit auftreten. Reibungskoeffizient und Selbstschmiervorgang: Bestimmt die Betriebseffizienz und die Notwendigkeit einer zusätzlichen Schmierung. Chemische Resistenz: Die Fähigkeit, Korrosion durch Öle und Chemikalien zu widerstehen. Kosten: Material- und Verarbeitungskosten.
Vergleich der häufig verwendeten Harzgematerialien und deren Eigenschaften
1. Polyoxymethylen (POM)
Allgemein bekannt als "Race Steel", ist die am häufigsten verwendete und vielseitige Kunststoffe für die Fertigung.
Vorteile: hohe Festigkeit und Steifheit: Ähnliche Festigkeit und Steifheit wie Metall bei Raumtemperatur, die hohe Lasten standhalten können. Hervorragende Müdigkeit und Belastbarkeit: Ideal für Zahnräder, die wiederholt gepackt und wirksam ausgesetzt sind. Niedriger Reibungskoeffizient und Widerstand mit hoher Verschleiß: gute Selbstschmutzung, reibungsloser Betrieb und niedriger Verschleiß. Ausgezeichnete dimensionale Stabilität: Sehr niedrige Feuchtigkeitsabsorption, kleine dimensionale Veränderung nach dem Formen sorgt für eine präzise Getriebefreiheit. Gute chemische Resistenz: Gute Resistenz gegen die meisten organischen Lösungsmittel, Öle und Fettsäuren.
Nachteile: Allgemeiner Hochtemperaturwiderstand: Die langfristige Verwendung der Temperatur beträgt im Allgemeinen -40 ° C bis 100 ° C, über diese Temperatur hinaus beschleunigt die Alterung, Festigkeit und Steifigkeitsabnahme. Nicht resistent gegen starke Säuren und Oxidationsmittel. Formaldehyd wird beim Verbrennen freigesetzt, so dass es notwendig ist, auf die Verarbeitung und Nutzung der Umwelt zu achten.
Typische Anwendungen: Kfz -Türschlösser, Spitzbilder, Antriebssysteme von Haushaltsgeräten (Waschmaschinen, Drucker, Fotokopierer), Präzisionsinstrumente und Meter usw.
2. Nylon (PA, insbesondere PA66 und PA46)
Nylon ist ein weiteres extrem wichtiges Getriebematerial, insbesondere wenn höhere Wärmewiderstand und Zähigkeit erforderlich sind.
Vorteile: Hohe Zähigkeit und Aufprallfestigkeit: In der Lage, große Aufprallbelastungen ohne Brechen standhalten. Ausgezeichnete Abriebfestigkeit: Die Abriebfestigkeit ist normalerweise besser als Pom. Hochtemperaturwiderstand ist besser: Insbesondere PA46 und verstärktes PA66 können kurzfristige hohe Temperaturen von mehr als 150 ° C standhalten, wobei die langfristige Verwendung höherer Temperaturen als POM. Gute Ölbeständigkeit: Gute Beständigkeit gegen Brennstoff und Schmieröl.
Nachteile: Absorption mit hoher Feuchtigkeit: Dies ist der größte Nachteil von Nylon. Die Wasserabsorption führt zu einer dimensionalen Ausdehnung, Verlust von Festigkeit und Steifheit, die die Genauigkeit der Gear -Meshing beeinflusst. Es ist normalerweise erforderlich, dieses Problem durch Ölschmierung oder durch Zugabe von Glasfasermodifikation zu hemmen.
Die dimensionale Stabilität ist nicht so gut wie POM: Aufgrund der Hygroskopizität ist die Präzision in feuchten Umgebungen schwer zu garantieren. Etwas weniger starr als Pom.
Modifikationsrichtung: Zugabe von Glasfasern (GF): Erhöht die Festigkeit, Steifigkeit und Wärmefestigkeit wesentlich, erhöht jedoch die Reibung und den Verschleiß an ansprechenden Teilen leicht. Zugabe von MOS₂ (Molybdän Disulfid) oder Graphit: Verbessert die Selbstglagen- und Verschleißfestigkeit weiter. Aromatischer Nylon (PA9T usw.): sehr niedrige Feuchtigkeitsabsorption und höhere Wärmewiderstand, aber kostspielig.
Typische Anwendungen: Elektrowerkzeuge, Automobilmotor-Kompartimentkomponenten (z.
3.. Polycarbonat (PC)
PC ist bekannt für seine extrem hohe Schlagkraft und -transparenz, verfügt jedoch über spezifische Gebrauchsbereiche in Zahnradanwendungen.
Vorteile: Stärke und Zähigkeit mit sehr hoher Aufprall: herausragende Auswirkungen Widerstand bei Raumtemperatur. Gute dimensionale Stabilität: Niedrige Hygroskopizität und kleine dimensionale Veränderungen. Hohe Transparenz: Kann in Anwendungen verwendet werden, bei denen der interne Betrieb beobachtet werden muss. Besserer Wärmewiderstand: Langzeitverbrauch von bis zu etwa 120 ° C.
Nachteile: Schlechte Abriebfestigkeit: Nicht Abriebfest, ein großes Mangel als Getriebematerial. Niedrige Ermüdungsfestigkeit: Nicht für hohe Zykluszahlen geeignet. Anfällig für Spannungsrisse: empfindlich auf Kerbe und anfällig für Spannungsrisse unter bestimmten Chemikalien (z. B. Estern, Ketonen), wenn die innere Spannung in der Form hoch ist. Nicht resistent gegen starke Basen, Amine und aromatische Kohlenwasserstoffe.
Typische Anwendungen: Wird typischerweise für niedrige Lasten, niedrige Geschwindigkeiten und bei hoher Transparenz verwendet, z. B. bestimmte Metrologiegeräte, Display -Modelle. Meistens werden PC/ABS -Legierungen mit ABS gebildet, um den Verschleiß und die chemische Resistenz zu verbessern.
4. Thermoplastisches Polyester (PBT und PET)
PBT ist das häufig verwendete Material für Zahnräder. PET (nach Verstärkung) wird auch von Zeit zu Zeit verwendet.
Vorteile: Gute Stärke, Steifheit und Härte. Hervorragende Müdigkeitsbeständigkeit. Niedriger Reibungskoeffizient und guter Verschleißfestigkeit. Eine viel niedrigere Feuchtigkeitsabsorption als Nylon und eine bessere dimensionale Stabilität. Gute Widerstand gegen die meisten Öle und Fettsäuren.
Nachteile: Nicht gegen heißes Wasser und starke Alkalis widerstanden. Die gekerbte Schlagkraft ist durchschnittlich. Nicht so resistent gegen hohe Temperaturen wie PPS und PA46.
Typische Anwendungen: Elektronische Geräte (z. B. Festplattenantriebe), Scheibenscheibenscheibenwischer, Wasserpumpen, Textilmaschinen usw.
5. Polyphenylensulfid (PPS)
PPS ist ein Hochleistungs-Spezialentechnik-Kunststoff für den Einsatz in extrem rauen Umgebungen.
Vorteile: extrem hohe Wärmewiderstand: Langzeitverwendungstemperatur von bis zu 220 ° C oder mehr, kurzfristiger Widerstand gegen 260 ° C. Natürliche Flammverzögerung: bis zu UL94 V-0-Klasse. Ausgezeichnete dimensionale Stabilität: Niedriger Wärmeausdehnung, fast null Feuchtigkeitsabsorption, extrem stabile Abmessungen. Ausgezeichnete chemische Resistenz: Resistent gegen fast alle organischen Lösungsmittel und die meisten Säuren und Alkalien.
Nachteile: Hohe Kosten: Eine der teuersten der oben genannten Materialien. Hohe Sprödigkeit und schlechte Zähigkeit: Stärke niedriger Aufprall. Signifikante Anisotropie bei Formschrumpfung: hohe Anforderungen an das Design und den Prozess der Form.
Typische Anwendungen: Automobilturbolader, Motormanagementsysteme, Chemikalienpumpen und Ventile in Hochtemperaturumgebungen, Luft- und Raumfahrtkomponenten usw.
6. Peek (Polyetheretherketon)
Peek ist ein Spezial-Hochleistungs-Technik-Kunststoff, der häufig in "extremen" Anwendungen verwendet wird, bei denen die Leistungsanforderungen äußerst anspruchsvoll sind und von normalen technischen Kunststoffen (z. B. POM, PA) oder sogar PPS nicht erfüllt werden können.
Vorteile ausgezeichneter Hochtemperaturbeständigkeit: Dies ist einer der herausragendsten Vorteile von Peek. Es kann Temperaturen langfristig bis zu 250 ° C und kurzfristig über 300 ° C standhalten und bei diesen Temperaturen hervorragende mechanische Eigenschaften aufrechterhalten. Dies überschreitet die von PPS (ca. 220 ° C) und PA (ca. 150 ° C). Extrem hohe mechanische Festigkeit, Steifheit und Steifheit: Selbst bei hohen Temperaturen gibt es nur sehr geringe Verschlechterung von Festigkeit und Steifheit und kann einem hohen Maß an anhaltender Spannung und Schockbelastung standhalten.
Hervorragender Abrieb und Müdigkeitsbeständigkeit: Sehr niedriger Reibungskoeffizient und hervorragender Abriebfestigkeit, langer Lebensdauer, sehr geeignet für hohe Geschwindigkeit, zyklische Bewegung mit hoher Belastung. Inhärente Flammverzögerung: UL94 V-0-Bewertung ohne Hinzufügung von Flammschutzmittel und sehr niedrige Rauchemission während der Verbrennung. Ausgezeichnete chemische Resistenz: Ausgezeichnete Resistenz gegen die meisten Chemikalien und Lösungsmittel, einschließlich Säuren, Alkalis, Kohlenwasserstoffen, Heizölen, Hydraulikflüssigkeiten und mehr. Es hat auch einen hervorragenden Hydrolysewiderstand und kann in hohen Temperatur- und Hochdruckdampfumgebungen verwendet werden. Ausgezeichnete dimensionale Stabilität: Niedriger Wärmeausdehnung und sehr niedrige Feuchtigkeitsabsorption ermöglichen es ihm, genaue Abmessungen über einen weiten Temperaturbereich und in feuchten Umgebungen aufrechtzuerhalten. Beständig gegen Bestrahlung und Hydrolyse: In der Lage, hochenergetischen Strahlung und stabilem Langzeitbetrieb in Hochdruckdampf und heißem Wasser standzuhalten.
Nachteile extrem hohe Kosten: Dies ist der bedeutendste Nachteil von Peek. Der Preis für seine Rohstoffe beträgt normalerweise zehn oder sogar zehnmal so hoch wie POM und PA und ist eines der teuersten aller am häufigsten verwendeten Harzgerätematerialien. Verarbeitungsschwierigkeit: Peek hat einen sehr hohen Schmelzpunkt (ca. 343 ° C), der Hochtemperatur-Injektionsformmaschinen und hochtemperaturbeständige Formen und anspruchsvolle Verarbeitungstechniken erfordert. Obwohl es hart ist, ist seine Dehnung bei Pause nicht so gut wie die von Top -Nylon für bestimmte Super -Impact -Szenarien.
Typische Anwendungen werden häufig in "No-Cost "- oder" No-Choice "-Hig-End-Bereichen" No-Cost "oder" No-Choice "verwendet: Luft- und Raumfahrt: Zahnräder und Lager für Flugzeugmotor-Hütten, Fahrradsysteme, Flugsteuerungssysteme. Automobile: Hochtemperaturbeständige Zahnräder in Getriebe, Motormanagementsystemen im High-End-Rennen oder Luxusautos. Industriegeräte: Zahnradgetriebe in Pumpen, Kompressoren, Ventilen, die in hohen Temperaturen und korrosiven Umgebungen arbeiten. Medizinische Geräte: Kann in chirurgischen Instrumenten verwendet werden, die eine wiederholte Hochtemperaturdampfsterilisation (Autoklaven), Roboterantriebskomponenten erfordern. Semiconductor Manufacturing: Verwendet in hochrangiger und chemischresistenter Übertragungssysteme.
Endgültige Entscheidung der Materialauswahl:
In der tatsächlichen Ingenieurwesen muss die Auswahl des zu verwendenden Materials gegen die spezifische Arbeitsbelastung, Geschwindigkeit, Betriebstemperatur, Umgebungsmedien (unabhängig davon, ob sie mit Öl, Wasser oder Chemikalien in Kontakt steht oder nicht), Lebensdauer, Lärmbedarf und Kostenbudget in Kontakt stehen oder nicht. Sehr oft werden Modifikationen wie die Zugabe von Glasfasern, Kohlenstofffasern, Schmierstoffe usw. verwendet, um den Mangel an Grundmaterial auszugleichen, um die Leistung zu erhalten, die den Anwendungsanforderungen am besten entspricht.
