影音先锋义父:塑料齿轮加工工艺及资料简介

　　塑料齿轮正在已往的50年里履历了从新型资料到主要的工业资料的一个变迁过程。昨天它们曾经深切到很多分歧的使用范畴中，如汽车、腕表、缝纫机、布局节制设备和导弹等，起到传送扭矩和活动情势的感化。除了现有的使用范畴以外，新的、更难加工的齿轮使用范畴将不竭的呈现，这种趋向还正在深切成长中。

　　汽车工业曾经成为塑料齿轮成长最快的一大范畴，这一顺利的变迁是令人鼓励的。汽车打造厂商正勤奋寻找各类汽车驱动的辅助体系，他们必要的是马达和齿轮等而不是功率、液压或者电缆。这种变迁使得塑料齿轮深切使用到良多使用范畴，从起落门、座位、前灯到刹车传动器、电动骨气门段、涡轮调整安装等。

　　塑料动力齿轮的使用进一步拓宽。正在一些大尺寸要求的使用范畴，塑料齿轮经常用来替换金属齿轮，如利用塑料的洗衣机传动安装等，这改观着齿轮正在尺寸上的使用限度。塑料齿轮也使用到其它良多范畴，如透风和空调体系(HVAC)的减振驱动器、流动设备中的阀门传动、大众歇息室中的主动冲扫器、小型航空器上用的节制表层不变的动力螺旋器、军用范畴中的螺砣仪以及安装。

　　因为塑料齿轮成型上的劣势以及能够成型更大、高精度和高强度的特性，这是塑料齿轮得以成长的一个主要缘由。晚期的塑料齿轮成长趋向正常是跨度小于1英寸，传输威力不跨越0.25马力的直齿轮。现正在齿轮能够做成很多分歧的布局，传输动力正常为2马力，直径范畴为4.biz6英寸。预测到2010年，塑料齿轮成型直径能够到达18英寸，传递威力能够提高到10马力以上。

　　若何设想出一个齿轮构型，正在传递动力最大化的同时让传递错误和乐音最小化，还面对着良多灾题。这就对齿轮的同、齿形以及其它的特征提出了很高的加工切确要求。某些斜齿轮，可能必要庞大的成型动作来打造最终的产物，其它的齿轮正在较厚部门必要利用芯齿来削减紧缩。固然良多成型专家利用了最新的聚合股料、设施和加工手艺到达了出产新一代塑料齿轮的威力，可是对付所有的加工者来说，将面对的一个真正的应战是若何共同打造这种整个高精度产物。

　　高精度齿轮答应的公役正常很难用美国塑料工业协会(SPI)所申明的“好”来描述。可是昨天大都成型专家利用最新的配有加工节制单位的成型机械，正在一个庞大的窗口上，节制成型温度的精度、打针压力以及其它的变量来成型细密的齿轮。一些齿轮成型专家利用更先辈的方式，他们正在型腔里安设温度和压力传感器来提高成型的分歧性和反复性。

　　细密齿轮的出产商也必要利用专业的检测设施，如用来节制齿轮品质的双齿侧面的滚动检测器、评估齿轮齿面以及其它特性的电脑节制检测器。可是具有准确的设施仅仅是个起头。那些试图进入精度齿轮行业的成型商也必需调解他们的成型来确保他们出产的齿轮，正在每一次注塑、每一次型腔都尽可能的分歧。因为正在出产细密齿轮的时候，技工的举动往往是决定性的要素，因而他们必需出力于对员工的培训和操作历程的节制。

　　因为齿轮的尺寸容易受季候性温度变换的影响，以至翻开门让一个叉车通过惹起的温度颠簸都能影响齿轮的尺寸精度，因而模塑厂商必要严酷节制成型区的前提。其它必要思忖的要素还包罗：一个不变的动力提供，可节制聚合物温度和湿度的适宜干燥设施，配有恒定的气流的冷却单位。有些场所利用主动化手艺，通过一个频频的动作，将齿轮从成型的移开并安排正在传递单位上，到达冷却体例的分歧。

　　齿轮加工方式高细密整机的加工与正常成型加工的要求比拟力，必要留意更多的细节问题以及到达切确丈量程度所要求的丈量手艺。这一东西必需确保每一次成型的腔内成型温度和冷却速度不异。细密齿轮加工中最常见的问题是若那边置齿轮对称性冷却以及各模腔间分歧性的问题。

　　一个成型专家能节制好齿槽处的变形，得到可控的、分歧性的、平均的紧缩威力的产物是以优良的设施、成型设想、所用的资料舒展威力以及加工前提为条件的。正在成型时，要求细密节制成型概况的温度、打针压力和冷却历程。其它的主要要素还包罗壁厚、浇口尺寸和、填料类型、用量和标的目标、流速和成型内应力。

　　更多的先辈的塑料齿轮成型方式正正在被开辟出来。比方二次打针成型法，通过正在轮轴和轮齿之间设想一个弹性体的方式，使齿轮运转起来更恬静，正在齿轮俄然遏制运行时，可以或许较好的接收振动，避免轮齿损坏。轮轴能够被从头模塑上其它资料，能够取舍柔韧性更好或者价值更高、自润滑结果更好的复合股料。同时钻研了气辅法和打针压缩模塑法，作为改善轮齿品质、齿轮全体精度、减小内应力的一种方式。

　　除了齿轮自身以外，成型职员还必要留意齿轮的设想布局。布局中齿轮轴的必需成线性陈列才能齿轮成不断线运转，即便正在负荷和温度改观的环境下，因而布局的尺寸不变性和精度常主要的。思忖到这个要素，该当利用玻纤加强资料或矿物填充的聚合物等资料做成存在必然刚性的齿轮布局。

　　现正在，正在细密齿轮打造范畴，一系列的工程性热塑性塑料的呈现给加工职员供给了比以前更多的取舍机遇。乙缩醛类、PBT和聚酰胺等最常用的资料，能够出产出优秀的耐委靡、耐磨损、滑腻性、耐高切线应力强度机能，能蒙受诸如来去式马达运行等形成的振动负荷的齿轮设施。对付结晶性的聚合物必需正在足够高的温度下成型，资料的充实结晶，不然正在利用时因为温度升到成型温度以上，资料产生二次结晶而导致齿轮尺寸变迁。

　　乙缩醛作为一个主要的齿轮打造资料普遍使用于汽车、用具、办公设施等范畴，已有40多年的汗青。它的尺寸不变机能和高耐委靡和抗化学性可蒙受温度高达90℃以上。和金属以及其它塑料资料比拟，它存在优异的润滑机能。

　　聚酰胺资料，与其它的塑料资料和金属资料比力，存在韧性好和经久耐用的性子，常用于涡轮传动设想和齿轮框架等使用范畴。聚酰胺齿轮未填充时运转温度可达150℃，玻纤加强后的产物事情温度可达175℃。可是聚酰胺存在吸湿或润滑剂而形成尺寸变迁的特性，使得它们不适适用于细密齿轮范畴。

　　热塑性弹性体能使齿轮运转更恬静，做成的齿轮柔韧性更好，可以或许很好的接收打击负荷。比方，共聚酯类的热塑性弹性体做成的一个低动力、高速的齿轮，当足够的尺寸不变性和硬度的时候，运转时答应呈现一些误差，同时可以或许低落运转乐音。如许的一个使用例子是窗帘传动器中利用的齿轮。

　　正在温度相对较低、侵蚀性化学或者高磨损中，聚乙烯、聚丙烯和超高量聚乙烯等资料也已被用于齿轮出产。也思忖了其它的聚合股料，但正在齿轮使用中遭到了很多苛刻的限要求，比方聚碳酸酯润滑机能、耐化学性和耐委靡机能欠好；ABS和LDPE资料凡是不克不迭餍足细密齿轮的润滑机能、耐委靡机能、尺寸不变性以及耐热、抗蠕变等机能要求。如许的聚合物大大都用于通例的、低负荷或者低速运行的齿轮范畴。

　　与金属成型比拟，塑料成型的固有的设想度了更高效的齿轮打造。能够用塑料成型内齿轮、齿轮组、蜗轮等产物，而这很难以一个正当的价钱利用金属资料来成型。塑料齿轮使用范畴比金属齿轮宽，因而它们鞭策了齿轮朝着蒙受更高负荷、传递更大动力的标的目标成长。塑料齿轮同时也是一种餍足低静音运转要求的主要资料，这就要求有高精度、新型齿形和润滑性或柔韧性优异的资料呈现。

　　塑料打造的齿轮正常不必要二次加工，所以相对付冲压件和机造件金属齿轮，正在本钱上了50%到90%程度的低落。塑料齿轮比金属齿轮轻、惰性好，可用正在金属齿轮易侵蚀、退化的中，比方水表和化学设施的节制。

　　和金属齿轮比拟，塑料齿轮能够偏改变形来接收打击载荷的感化，能较好的分离轴偏斜和错齿形成的局部负荷变迁。很多塑料固有的润滑特性使得它们成了打印机、玩具和其它低负荷运起色构的抱负齿轮资料，这里不包罗润滑剂。除了运转正在干燥的中，齿轮还可用油脂或油来润滑。

　　齿轮和布局资料的申明中，该当思忖到纤维和填料对树脂资料机能的主要感化。比方当乙缩醛共聚物填充25%的短玻纤（2mm或更小）的填料后，它的拉伸强度正在高温下增大2倍，硬度升3倍。利用长玻纤（10mm或者更小）填料可提高强度、抗蠕变威力、尺寸不变性、韧性、硬度、磨损机能等以及其它的更多机能。由于可得到必要的硬度、优良的可控热膨胀机能，正在大尺寸齿轮和布局使用范畴，长玻纤加强资料正成为一种存在吸引力的备选资料。