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【技术研讨】适合做齿轮的环氧树脂板

【技术研讨】适合做齿轮的环氧树脂板

在一些特殊场合,使用非金属材料有许多优点,比如低噪声,低振动,自润滑等等,但它相对金属材料也有不足之处。怎样权衡并选择,是一个不好处理的事。


1. 问题描述

客户希望设计一对非金属材料的啮合齿轮,直径200mm,厚度6mm,齿数78。要求强度,硬度要好,不易变形;之前使用的材料为尼龙,但希望可以进行改善,而改用其他的材料。


2. 讨论

说,如果是单件或数量不多的话,建议采用环氧玻纤板,型号为3240,这是一种电工常用的材料,机械性能接近中碳钢,6毫米厚的板材也容易买到。并提出相应的工艺:下料切割后车外圆内孔,然后叠起来铣齿或滚齿;注意机加工时要使用夹板,防止材料分层。


说,曾使用过以下了两种材料制作零件:

1.聚甲醛,简称POM。其抗拉强度、冲击韧性、刚性、疲劳强度、抗蠕变性等性能都很高,吸水性小,尺寸稳定性高,耐磨性好,很多塑胶齿轮都是用此种材料。加工时要注意低转速,吃刀量和近刀量都要小,刃口锋利,夹紧力也要小,使用压缩空气冷却较好。


2.聚苯硫醚,简称PPS。这是一种具有优良的特种工程塑料,耐热性能好,短期耐热性和长期连续使用的热稳定性均优于目前所有的工程塑料。其线膨胀系数低,尺寸稳定性十分良好。机械性能优异,其刚性极强,表面硬度高,强度极好,并具有优异的耐蠕变性和耐疲劳性。而且通过填充氟树脂和碳纤维等润滑剂,可大幅度提高其耐磨性,摩擦系数在0.01-0.02。


提出了几种材料:聚醚醚酮,简称PEEK,有耐高温、耐腐蚀、不蠕变、自润滑、易加工和机械强度高等优异性能;聚酰亚胺,简称PI,具有优良的综合性能,以及目前已经工业化的高分子材料中最高的耐热性;还有人建议不必彻底抛弃尼龙,可以用各种经过改性,具有较高机械性能的品种等等。


说,以上材料做齿轮都比较适合,但除此之外,还有利用纳米技术开发的纳米复合聚酯新材料纳米热塑件等等;选用何种材料,要适合工况,除开在强度、弹性模量、抗冲击强度等力学性能方面的要求之外,还需要在很宽的温度范围内具有出色的耐磨性、耐热性。而落实到具体应该怎么选,就见仁见智了。


3. 结论

一般情况下,齿轮通常是由金属材料制成,但由于金属齿轮的制造工序繁多,导致成本效益低。而非金属制造的齿轮由于其成形加工性,成本效益相对较高;加上耐腐蚀、重量轻、转动平稳、无噪声,一些纳米材料在低温下不老化,有较好的韧性,所制造的零件表面光滑等特点,在轻载、高精密及化学仪器等领域中有广泛应用。


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