Kunststof tandwielen krijgen steeds grotere afmetingen, een complexere geometrie en een hogere sterkte, waarbij hoogwaardige harsen en composieten gevuld met lange glasvezels een belangrijke rol spelen. In de afgelopen 50 jaar zijn kunststof tandwielen veranderd van een nieuw materiaal in een belangrijk industrieel materiaal.

Vandaag de dag zijn ze ingebouwd in veel verschillende toepassingen, zoals auto's, horloges, naaimachines, structurele regelapparaten en raketten, om koppel en bewegingsvorm over te brengen. Naast de bestaande toepassingen zullen er nieuwe en moeilijkere tandwieltoepassingen blijven komen, en deze trend is nog in volle gang.

De auto-industrie is een van de snelst groeiende gebieden voor kunststof tandwielen geworden en deze succesvolle verandering is bemoedigend. Autofabrikanten proberen hulpsystemen te vinden voor alle soorten autoaandrijvingen.

Ze hebben motoren en tandwielen nodig in plaats van kracht, hydrauliek of kabels. Deze verandering heeft geleid tot de penetratie van kunststof aandrijvingen in een breed scala aan toepassingen, van liftdeuren, stoelen en volgkoplampen tot remactuators, elektrische gasklepsegmenten, turbineregelaars en nog veel meer.

De toepassing van kunststof tandwielen wordt verder uitgebreid. Precisie tandwielen van kunststof worden vaak gebruikt ter vervanging van machinaal bewerkte metalen tandwielen in toepassingen waar grote afmetingen nodig zijn, zoals aandrijvingen voor wasmachines die kunststof gebruiken, waardoor de limiet voor de grootte van tandwielen verandert.

Kunststof tandwielen worden ook gebruikt in vele andere toepassingen, zoals trillingsdempende aandrijvingen in ventilatie- en airconditioningsystemen (HVAC), klepaandrijvingen in stromingsinstallaties, automatische gaswassers in gemeenschappelijke ruimten, krachtschroefmachines voor oppervlaktestabilisatie in kleine vliegtuigen en schroef- en gewichtsmeters en regelapparaten in militaire toepassingen.

Een groot, zeer sterk kunststof tandwiel

Vanwege de voordelen van kunststof tandwielgieten die groter kan worden gegoten, met hoge precisie en hoge sterkte, is een belangrijke reden voor de ontwikkeling van kunststof tandwielen.

Het is een uitdaging om een tandwielconfiguratie te ontwerpen die het transmissievermogen maximaliseert en tegelijkertijd transmissiefouten en -geluid minimaliseert. Dit vereist een hoge bewerkingsnauwkeurigheid voor de concentriciteit, tandvorm en andere kenmerken van het tandwiel.

Voor sommige rechte tandwielen zijn complexe vormbewerkingen nodig om het eindproduct te maken, terwijl voor andere de kerntanden in dikkere delen nodig zijn om krimp te beperken.

Terwijl veel spuitgieten specialisten de mogelijkheid hebben bereikt om de nieuwe generatie kunststof tandwielen te produceren met behulp van de nieuwste polymere materialen, apparatuur en verwerkingstechnieken, zal een echte uitdaging voor alle verwerkers zijn hoe ze dit hele hoge-precisieproduct kunnen inpassen.

De moeilijkheid van controle

De toegestane toleranties voor zeer nauwkeurige tandwielen zijn over het algemeen moeilijk als "goed" te omschrijven, zoals de American Plastics Industry Association (SPI) stelt.

Maar tegenwoordig GEBRUIKEN de meeste spuitgietexperts DE LAATSTE spuitgieten machines uitgerust met MACHINING CONTROL UNITS die de precisie van de giettemperatuur, injectiedruk en andere variabelen in een complex venster regelen om precieze tandwielen te vormen.

Sommige specialisten op het gebied van tandwielvorming gebruiken een geavanceerdere aanpak en plaatsen temperatuur- en druksensoren in de holtes om de consistentie en herhaalbaarheid te verbeteren.

De inspectie door fabrikanten van kunststof tandwielen moet ook gespecialiseerde inspectieapparatuur gebruiken, zoals detectoren met dubbele wenteltanden om de kwaliteit van de tandwielen te controleren en computergestuurde detectoren om tandwieloppervlakken en andere kenmerken te beoordelen. Maar de juiste apparatuur hebben is nog maar het begin.

Wie de precisietandwielindustrie wil betreden, moet ook zijn of haar spuitgieten omgeving om ervoor te zorgen dat ze tandwielen produceren die zo consistent mogelijk zijn in elke injectie en elke caviteit.

Omdat het gedrag van de monteurs vaak de doorslaggevende FACTOR IS bij de productie van precisiegesmede tandwielen, MOETEN ze zich richten op de training van hun werknemers en de controle van het bedieningsproces.

Omdat de afmetingen van het tandwiel onderhevig zijn aan seizoensgebonden temperatuurveranderingen en zelfs temperatuurschommelingen veroorzaakt door het openen van de deur en het laten passeren van een vorkheftruck de maatnauwkeurigheid van het tandwiel kunnen beïnvloeden, is de spuitgietfabrikant moet de omgevingscondities in de spuitgietzone strikt controleren.

Andere factoren om rekening mee te houden zijn een stabiele stroomtoevoer, geschikte droogapparatuur die de temperatuur en vochtigheid van het polymeer regelt en een koeleenheid met een constante luchtstroom.

In sommige gevallen wordt automatische technologie gebruikt om het tandwiel uit de vormpositie te halen en op de transferunit te plaatsen in een enkele repetitieve handeling om dezelfde koelmethode te bereiken.

Belangrijke stappen bij het afkoelen van het gieten

De bewerking van onderdelen met hoge precisie is te vergelijken met de eisen van de algemene spuitgietbewerking, waarbij meer aandacht moet worden besteed aan de details en de meettechnieken die nodig zijn om het precieze meetniveau te bereiken.

Dit hulpmiddel moet ervoor zorgen dat de spuitgiettemperatuur en koelsnelheid in de caviteit zijn hetzelfde voor elke vorm. Het meest voorkomende probleem bij het bewerken van precisietandwielen is hoe om te gaan met de symmetriekoeling van tandwielen en de consistentie van elke vormholte.

Matrijzen voor precisietandwielen hebben over het algemeen niet meer dan 4 caviteiten. Aangezien de eerste generatie matrijzen slechts één tandwiel produceerde met weinig specifieke instructies, werden vaak tandinserts gebruikt om de kosten van secundair zagen te beperken.

Precisietandwielen worden geïnjecteerd vanuit een poort in het midden van het tandwiel. Meerdere poorten vormen gemakkelijk smeltlijnen, veranderen de drukverdeling en krimp en beïnvloeden de tolerantie van het tandwiel.

Voor glasvezelversterkte materialen is het, omdat de vezel radiaal langs de laslijn is gerangschikt, gemakkelijk om een excentrische "botsing" van de straal te veroorzaken bij het gebruik van meerdere poorten.

Een spuitgietexpert kan de vervorming van de tandgroef controleren en een controleerbare, consistente en uniforme krimp van het product verkrijgen op basis van goede apparatuur, het spuitgietontwerp, het rekvermogen van het gebruikte materiaal en de verwerkingsomstandigheden.

Bij het vervormen is het nodig om de temperatuur van het vervormingsoppervlak, de injectiedruk en het koelproces nauwkeurig te regelen.

Andere belangrijke factoren zijn wanddikte, grootte en locatie van de poort, type pakking, hoeveelheid en richting, stroomsnelheid en interne spanning bij het vormen.

De meest voorkomende kunststof tandwielen zijn rechte tanden, cilindrische wormwielen en spiraaltandwielen. Bijna alle tandwielen van metaal kunnen van kunststof worden gemaakt.

Tandwielen worden meestal gevormd door een gespleten matrijsholte. Omdat het tandwiel of de tandring die de tanden vormt tijdens het inspuiten gedraaid moet worden, moet bij de bewerking van helical gear aandacht besteed worden aan de details.

Het wormwiel produceert minder geluid dan rechte tanden tijdens het draaien en na het vormen wordt het verwijderd door de holte uit te draaien of door meerdere schuifmechanismen te gebruiken. Als er een schuifmechanisme wordt gebruikt, moet dit zeer nauwkeurig worden bediend om te voorkomen dat de tandwielen duidelijk splijten.

Nieuw proces en nieuwe hars

Er worden meer geavanceerde plastic tandwielvormmethoden ontwikkeld. Bijvoorbeeld de tweede spuitgieten methode, door het ontwerp van een elastisch lichaam tussen de wielas en de tanden, maakt het tandwiel stiller, wanneer het tandwiel plotseling stopt met draaien, kan het de trillingen beter absorberen en schade aan de tanden voorkomen.

De assen kunnen omgevormd worden naar andere materialen, met de keuze uit flexibelere of waardevollere, zelfsmerende composieten.

Tegelijkertijd, gas ondersteunde methode en spuitgieten methode werden bestudeerd als methode om de kwaliteit van de tandwieltanden en de algemene precisie van het tandwiel te verbeteren en de inwendige spanning te verminderen.

Naast de versnelling zelf, moet het gietpersoneel ook aandacht besteden aan de ontwerpstructuur van de versnelling.

De positie van de tandwielassen in de constructie moet lineair worden uitgelijnd om ervoor te zorgen dat de tandwielen in een rechte lijn lopen, zelfs wanneer de belasting en temperatuur veranderen, dus de dimensionale stabiliteit en nauwkeurigheid van de constructie zijn erg belangrijk.

Om hier rekening mee te houden, moeten tandwielconstructies met een bepaalde stijfheid worden gemaakt van materialen zoals glasvezelversterkte materialen of met mineralen gevulde polymeren.

Op het gebied van de productie van precisietandwielen biedt de opkomst van een reeks thermoplasten meer mogelijkheden dan ooit tevoren.

De MEEST GEBRUIKTE MATERIALEN, zoals acetaal, PBT en POLYAMIDE, KUNNEN tandwielkasten produceren met een uitstekende VETTIGHEID, WEERSTAND, gladheid, hoge TANGENTIEELSPANNINGSKRACHT en het vermogen om trillingsbelastingen te weerstaan die worden veroorzaakt door de werking van heen en weer bewegende motoren.

Voor kristallijn polymeer moet worden gevormd bij een voldoende hoge temperatuur om de volledige kristallisatie van het materiaal te garanderen, anders in gebruik als gevolg van de temperatuurstijging boven de giettemperatuur, het materiaal secundaire kristallisatie optreedt en leiden tot spuitgegoten tandwielen veranderen van grootte.

Acetaal, als een belangrijke spuitgegoten kunststof tandwiel productiemateriaal, wordt al meer dan 40 jaar op grote schaal gebruikt in auto's, apparaten, kantoorapparatuur en andere gebieden.

De maatvastheid en hoge weerstand tegen vermoeiing en chemicaliën zijn bestand tegen temperaturen tot 90 °C en hoger. Vergeleken met metaal en andere kunststoffen heeft het uitstekende smeereigenschappen.

PBT-polyester kan een zeer glad oppervlak produceren, de maximale bedrijfstemperatuur kan 150℃ bereiken zonder vulmodificatie, en de bedrijfstemperatuur van het met glasvezel versterkte product kan 170℃ bereiken. Het werkt goed in vergelijking met acetal, andere soorten kunststoffen en metalen materialen en wordt vaak GEBRUIKT IN GEAR-structuren.

Polyamidematerialen hebben, in vergelijking met andere kunststoffen en metalen materialen, de eigenschappen van goede taaiheid en duurzaamheid en worden vaak gebruikt in het ontwerp van turbinetransmissies en tandwielframes.

De bedrijfstemperatuur van polyamidetandwiel is maximaal 150℃ als het niet gevuld is, en de bedrijfstemperatuur van met glasvezel versterkt product is maximaal 175℃.

Polyamiden hebben echter de eigenschap dat ze hygroscopisch of smeerbaar zijn, waardoor de grootte varieert en ze ongeschikt zijn voor gebruik in precisietandwielen.

Polyfenyleensulfide (PPS) heeft een hoge hardheid, maatvastheid, weerstand tegen vermoeidheid en chemische weerstand tot 200 ° C. De toepassing ervan dringt door in het toepassingsgebied van veeleisende werkomstandigheden, de auto-industrie en andere eindtoepassingen.

Precisietandwielen van vloeibaar kristalpolymeer (LCP) hebben een goede maatvastheid. Het kan temperaturen tot 220°C verdragen en heeft een hoge chemische weerstand en lage vormkrimpveranderingen. Het plastic materiaal is gebruikt om tandwielen te maken met tanden van ongeveer 0,066 mm dik, gelijk aan 2/3 van de diameter van een mensenhaar.

De thermoplastische elasticiteit zorgt ervoor dat de tandwielen stiller lopen, waardoor ze flexibeler zijn en schokbelastingen goed kunnen absorberen. Bijvoorbeeld, een tandwiel met laag vermogen en hoge snelheid gemaakt van copolyester

Thermoplastische elastomeren maken enkele afwijkingen mogelijk met behoud van voldoende maatvastheid en hardheid, terwijl het bedrijfsgeluid afneemt. Een voorbeeld van een dergelijke toepassing is het tandwiel dat wordt gebruikt in gordijnactuators.

Materialen zoals polyethyleen, polypropyleen en polyethyleen met ultrahoog moleculair gewicht zijn ook gebruikt voor de productie van tandwielen in omgevingen met relatief lage temperaturen, corrosieve chemicaliën of hoge slijtage. Andere polymere materialen zijn ook overwogen, maar zijn onderhevig aan veel strenge beperkingen in tandwieltoepassingen;

Polycarbonaat heeft een slechte smering, chemische weerstand en weerstand tegen vermoeiing. ABS- en LDPE-materialen voldoen meestal niet aan de vereisten voor smering, weerstand tegen vermoeiing, maatvastheid, hittebestendigheid, kruipweerstand en andere prestaties van precisietandwielen. De meeste van deze polymeren worden gebruikt in conventionele tandwieltoepassingen met een lage belasting of lage snelheid.

Het voordeel van het gebruik van kunststof tandwielen

Vergeleken met kunststof tandwielen van dezelfde grootte, werken kunststof tandwielen met metaalbewerking goed en hebben ze een goede maatvastheid als de temperatuur en vochtigheid veranderen. Maar vergeleken met metalen materialen hebben kunststoffen veel voordelen op het gebied van kosten, ontwerp, verwerking en prestaties.

De inherente ontwerpvrijheid van kunststof spuitgieten zorgt voor een efficiëntere productie van tandwielen dan metaal spuitgieten.

Binnentandwielen, tandwielsets, wormwielen en andere producten kunnen zijn spuitgegoten van kunststof, wat moeilijk te gieten is van metalen materialen tegen een redelijke prijs. Kunststof tandwielen worden gebruikt in een breder scala van toepassingen dan metalen tandwielen, dus ze duwen tandwielen in de richting van het dragen van hogere belastingen en het leveren van meer vermogen.

Kunststof tandwielen zijn ook een belangrijk materiaal om te voldoen aan de eisen van een lage en stille werking, waarvoor een hoge precisie, een nieuwe tandvorm en een uitstekende smering of flexibiliteit van materialen nodig zijn.

Tandwielen VAN KUNSTSTOF HEBBEN OVER HET algemeen geen TWEEDE VERWERKING VEREIST, dus in vergelijking met gestempelde en machinaal vervaardigde metalen tandwielen zijn DE kosten gegarandeerd 50% tot 90% lager.

Kunststof tandwielen zijn lichter en inertder dan metalen tandwielen en kunnen worden gebruikt in omgevingen waar anders dan metalen tandwielen vatbaar zijn voor corrosie en degradatie, zoals watermeters en de controle van chemische apparatuur.

Vergeleken met metalen tandwielen kan kunststof tandwiel schokbelasting absorberen door vervorming door doorbuiging en kan het de lokale ladingsveranderingen veroorzaakt door asdoorbuiging en mistook beter verspreiden.

De inherente smeereigenschappen van veel kunststoffen maken ze tot ideale tandwielmaterialen voor printers, speelgoed en andere bedieningsmechanismen met een lage belasting, zonder smeermiddelen. Tandwielen werken niet alleen in een droge omgeving, maar kunnen ook gesmeerd worden met vet of olie.

De verbetering van materialen

Bij de specificatie van binnentandwielen en constructiematerialen moet rekening worden gehouden met de belangrijke rol van vezels en vulstoffen in de eigenschappen van harsmaterialen.

Als acetaalcopolymeer bijvoorbeeld wordt gevuld met 25% korte glasvezel (2 mm of minder), neemt de treksterkte twee keer toe en de hardheid drie keer bij hoge temperaturen.

Het gebruik van lange glasvezels (10 mm of minder) verbetert de sterkte, kruipweerstand, maatvastheid, taaiheid, hardheid, slijtage en nog veel meer.

Met LFRP versterkte materialen worden een aantrekkelijke kandidaat voor grote tandwielen en structurele toepassingen vanwege de vereiste hardheid en goede gecontroleerde thermische uitzettingseigenschappen.