Oltre l'acciaio: materiali avanzati trasformando la lavorazione dei pignoni oggi

Sebbene il pignone sia piccolo, svolge un ruolo chiave nelle apparecchiature meccaniche di precisione, deve trasmettere costantemente energia e controllare il movimento in modo accurato. Per quanto tempo può essere utilizzata questa piccola parte e quanto bene si comporta in realtà dipende in gran parte dal materiale che scegli di farlo. Materiali diversi, come acciaio durevole, ottone a prova di ruggine o materie ingegneristiche leggere, ciascuno ha i propri vantaggi e svantaggi e scenari applicabili.

Successivamente, diamo un'occhiata alle caratteristiche dei materiali comunemente usati per Machining del pignone per aiutarti a scegliere il materiale giusto e risolvere facilmente il problema di selezione dei materiali.

Cos'è la lavorazione del pignone?

Di solito, Consideriamo ingranaggi con un modulo inferiore a 1 mm e un diametro inferiore a 10 mm come pinioni . Sono utilizzati nella micro-equipaggiatura compatta ed estremamente impegnativa, come dispositivi medici, giunti di robot e micro riduttori. Ciò richiede che la precisione della lavorazione del pignone debba essere estremamente elevata e che la superficie deve essere liscia come uno specchio per garantire una trasmissione regolare, un basso rumore, un'alta efficienza e una lunga durata.

La lavorazione di questi pignoni è molto impegnativa: le dimensioni ridotte rendono difficile il serraggio e la forma, la direzione e la spaziatura dei piccoli denti devono essere estremamente accurati. Le tolleranze di dimensioni, rotondità, runout, ecc. Sono molto strettamente controllate. Allo stesso tempo, La superficie del dente deve essere estremamente liscia Per ridurre l'attrito e l'usura.

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Come funziona la lavorazione dei pignoni?

1. Preparazione del materiale di precisione

Selezione del materiale: comunemente utilizzati sono in acciaio in lega ad alta resistenza, acciaio inossidabile o materie prime.
Mormatura preliminare: dopo aver ottenuto il materiale, il primo passo è quello di fare uno spazio vuoto vicino alla forma della marcia. Al fine di salvare il materiale e ridurre la quantità di elaborazione successiva, rotazione di precisione o intestazione fredda (cioè, per rendere la forma del metallo una forma ruvida) è generalmente utilizzata per completare questo passaggio.

2. Processo core: lavorazione a forma di dente

Con lo spazio vuoto iniziale, La parte della forma del dente più critica inizia a essere elaborata . Ci sono due principali metodi mainstream:

(1) Gear hobbing

Il principio è molto semplice: usa un piano cottura a rotazione ad alta velocità e un pezzo di lavoro rotante per morsi l'un l'altro, proprio come stampare uno stampo e lanciare una forma precisa involuta.
Requisiti elevati della macchina: deve essere usata una macchina per houbing di ingranaggi a CNC controllata da computer , dotato di un ultra-smazzino, più a pre-precisione (il modulo è piccolo di 0,1-0.3, e il labo resistente all'usura).
La precisione è la chiave: la macchina stessa deve essere particolarmente stabile, l'errore di posizione non può superare 0,003 mm ogni volta che viene ripetuta e il mandrino deve oscillare meno di un millesimo di millimetro (1 micron) quando ruota.

(2) Gear hobbing

Generalmente utilizzato per gestire strutture speciali. Alcune forme di marcia non possono essere fottute, come quelle con i denti all'interno o più ingranaggi impilati insieme (ingranaggi multi-link), quindi si possono usare solo gli ingranaggi.
Usa un cutter per hobbing molto piccolo (2 mm) che salta su e giù ad alta velocità per tagliare i denti uno per uno.

3. Tecnologia di lavorazione e modanatura a pignoni fine

A volte, al fine di ottenere migliori prestazioni o processi particolarmente difficili da tagliare, vengono usati metodi di modanatura più sofisticati :

stampaggio di estrusione a freddo:

In breve, è usare uno stampo molto duro, sotto una grande pressione, per spremere direttamente il metallo bianco in una forma di ingranaggio come impastare la plastilina. Questo non sta tagliando.
La consistenza metallica all'interno della superficie del cambio dell'ingranaggio estruso è continua e completa, senza alcuna tracce di taglio e la resistenza complessiva può essere aumentata di oltre il 30%. Pertanto, usiamo spesso questo metodo per elaborare quelli piccoli e marcia impegnativa negli orologi .

metallurgia in polvere:

Usa polvere di metallo ultra-fine o polvere di ceramica, prima iniettalo nello stampo come un'iniezione e ottieni una billetta verde con una forma che è molto vicina al prodotto finale, e poi riscaldarlo ad alta temperatura per sinterra
Vantaggi evidenti: i denti a forma di complessa possono essere realizzati direttamente, come ingranaggi elicoidali e marcia a spina di pesce, e il prodotto finito non ha sostanzialmente nessuna bara, salvando il processo successivo.

4. Processo di finitura finale

Dopo l'elaborazione o la formazione approssimativa della forma del dente, l'accuratezza della superficie potrebbe non soddisfare lo standard ed è richiesta un'ulteriore finitura:

rasatura di precisione: usa un taglierina con una lama speciale per raschiare delicatamente la superficie del dente di ingranaggi arrotolate/inserita, rimuovendo solo un piccolo metallo di circa 5 a 10 micron spesso , rendendo la superficie dei denti più fluida e più regolare.
Soluzione meccanica chimica: se la superficie del dente deve essere estremamente liscia e ottenere un effetto specchio (come utilizzato in apparecchiature mediche di precisione), utilizzare CMP. Questo metodo può ottenere una superficie del dente con finitura di precisione ultra-alta (RA inferiore a 0,05 micron).

5. Garantire la qualità

Non importa quanto bene siano fatti gli ingranaggi, devono essere strettamente ispezionati per garantire la qualità:

Equipaggiamento di ispezione core: JS di solito utilizza una speciale macchina di misurazione coordinata controllata da computer , che può misurare accuratamente i parametri chiave degli ingranaggi, principalmente inclusi:

Il profilo del dente è accurato?
La direzione dei denti è inclinata?
Tutti i denti sono distribuiti uniformemente intorno al centro?

Regolazione in tempo reale: la cosa più importante è che i dati rilevati possono essere direttamente raccontati alla macchina di elaborazione. La macchina può perfezionare immediatamente la traiettoria di movimento dello strumento in base a questi risultati e compensare l'errore appena misurato nel pezzo successivo o successive fasi di elaborazione. Forma un ciclo automatico di misurazione, correzione e ritrattamento per garantire che gli ingranaggi siano perfetti.

difficoltà e soluzioni tecniche:

sfida	Contromisure tecniche chiave per JS
Gli utensili da taglio sono soggetti a deformazione/rottura	Diamond/cubico Nitruro di boro (CBN) Strumenti di taglio rivestiti.
Deformazione di serraggio del pezzo piccolo	TUPAGGIO DI USCE VUOUTO/FORNO ELASTICO STRESSSIMENTE.
Il calore tagliare provoca deriva dimensionale	micro lubrificazione (mql) taglio a bassa temperatura.
sono difficili da rimuovere	deburting elettrolitico/incisione al plasma.

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Quali materiali vengono utilizzati per la lavorazione dei pignoni?

Materiali metallici più comunemente usati

1. Acciaio in lega ad alta resistenza:

Acciaio in carburi: come il Giappone SCM415, la Cina 20crmnti e l'8620 degli Stati Uniti.
Acciaio di spegnimento: acciaio per cuscinetti al cromo ad alto contenuto di carbonio come Suj2 e GCR15.

Tecnologia di elaborazione:

Carburazione e spegnimento: rendere molto dura la superficie del pignone (fino a HRC58-62), molto resistente all'usura, mentre il nucleo mantiene una buona durezza e non è facile da rompere. piccoli ingranaggi di riduzione nelle auto sono spesso usate in questo modo .
Trattamento del calore a vuoto: particolarmente adatto per l'elaborazione di pignoni molto piccoli ed estremamente ad alta precisione (modulo inferiore a 0,3 mm), che può ridurre efficacemente la deformazione degli ingranaggi.

Vantaggi: i pignoni fatti di questo materiale sono particolarmente durevoli, possono resistere alla grande forza e non sono facili da rompere e avere una buona resistenza all'impatto. Sono più adatti per i luoghi in cui è necessario esercitare la forza e lavorare sodo.

2. Acciaio inossidabile

acciaio inossidabile austenitico: molto resistente alla corrosione, non facile da arrugginire, lo usiamo spesso su pignone nelle attrezzature mediche o macchinari alimentari che devono essere puliti frequentemente o esposti ad ambienti speciali.
Acciaio inossidabile martensitico: può essere indurito dal trattamento termico (la durezza superficiale può superare HRC50) ed è relativamente resistente all'usura.
Requisiti speciali: i pignoni come quelli nei robot chirurgici devono anche Passare la certificazione di biosfety speciale (come ISO 10993) .

3. Leghe speciali

lega di titanio: luce, forte e particolarmente resistente alla corrosione. È usato in piccoli e sistemi di guida critici in aeromobili e veicoli spaziali .
lega di rame: ha un certo effetto di lubrificazione e una buona capacità di assorbimento degli urti. Viene spesso usato nella trasmissione piccoli ingranaggi in alcuni strumenti di precisione.

Ingegneria Plastics

1. Plastica ingegneristica comune

materiale	caratteristica	Scenari di applicazione
POM (polioximetilene)	alta rigidità, coefficiente di attrito a bassa elaborazione, facile da elaborare.	ingranaggi di alimentazione della carta stampante.
PA66+fibra di vetro	Resistenza alla temperatura migliorata (120 ℃) e resistenza al creep.	marcia di guida per finestre per auto.
Peek (poliothethetone)	260 ℃ Resistenza alla temperatura e resistenza alla corrosione chimica.	trasmissione ad alta temperatura di apparecchiature a semiconduttore.

2. Plastics modificati speciali

riempito con grafite/ptfe: migliorare l'auto-lubrificazione (ambiente senza olio).
Rinforzo in fibra di carbonio: migliorare la rigidità e la stabilità dimensionale (marce articolari robot).

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Quali fattori dovrebbero essere considerati quando si sceglie il materiale giusto per la lavorazione del pignone?

1. Condizioni di lavoro e requisiti di carico

(1) Tipo di carico e dimensioni:

La coppia e la piegatura della lavorazione del pignone influenzano direttamente il livello di forza della radice del dente e della superficie del dente. Maggiore è il carico, maggiore è la resistenza del materiale richiesto.
Se il sistema ha partite frequenti, si ferma, sovraccarico o shock esterni, il materiale deve avere una buona durezza per resistere a queste forze improvvise.

(2) Velocità:

Più veloce è la marcia, più calore viene generato e maggiore è il carico dinamico e la forza di inerzia a cui è soggetto. Ciò pone maggiori richieste sulla resistenza ad alta temperatura del materiale, sulla capacità di resistere ai danni da fatica e alla resistenza all'usura. Ad alta velocità, il peso del materiale può anche influire sul momento dell'inerzia, che deve essere considerato.

(3) Ambiente di lavoro:

Temperatura: l'alta temperatura renderà il materiale più morbido, ridurrà la resistenza e la durezza e potrebbe persino causare una lenta deformazione. La bassa temperatura renderà il materiale fragile e ridurrà la tenacità. Quando si selezionano i materiali, assicurarsi che i materiali possano mantenere le prestazioni richieste alla temperatura di lavoro.
Corrosione: se la lavorazione del pignone è esposta a umidità, acido, alcali, spray salino o altri ambienti corrosivi, la corrosione ridurrà notevolmente la resistenza a fatica del materiale. In questo caso, è necessario selezionare materiali resistenti alla corrosione o proteggere la superficie del pignone (come rivestimento, elettroplazione).

2. Requisiti funzionali del pignone

La resistenza e la rigidità sono la base: la radice del dente è anti-piega e la rottura anti-doganica e il contatto della superficie del dente è anti-pizzico e spalling. La chiave è la resistenza alla snervamento, la resistenza alla trazione, la flessione e la resistenza alla fatica del contatto del materiale.
La superficie del dente deve essere dura e resistente all'usura: la durezza della superficie di contatto deve essere elevata per resistere a graffi abrasivi e usura adesiva e la resistenza all'usura dipende direttamente dalla durezza della superficie .
Durezza: il materiale deve essere duro e prevenire fratture fragili. Sono difficili da tenere ad alta forza e alta tenacità. L'acciaio carburoso è spesso selezionato per l'impatto e l'acciaio estinto ad alta resistenza viene selezionato per un carico stabile.
Funzione di resistenza alla fatica: il pignone viene ripetutamente stressato e il danno alla fatica (rottura del dente, vaiolatura) è la causa principale. I limiti di flessione e di fatica di contatto sono cruciali.
Stabilità dimensionale: i requisiti di precisione per la lavorazione dei pignoni sono alti. La selezione del materiale dovrebbe considerare la potenziabilità, la deformazione del trattamento termico e la convenienza per la successiva correzione della macinazione.
leggero: quando l'aviazione, le automobili, ecc. Devono ridurre il peso, i materiali leggeri (lega di alluminio, la plastica ingegneristica, la metallurgia delle polveri) o possono essere selezionati un design leggero garantendo resistenza e rigidità.

3. Trattabilità termica dei materiali

Affidamento: la capacità di un materiale di ottenere la durezza richiesta, specialmente quando le dimensioni sono grandi. I pignoni sono di dimensioni ridotte e la intensità di solito non è un grosso problema, ma l'uniformità deve essere considerata.
Deformazione del trattamento termico: le dimensioni e i cambiamenti di forma causati da materiali diversi e processi di trattamento termico variano notevolmente. La deformazione del trattamento termico è uno dei principali fattori che influenzano la precisione dei pignoni . È necessario selezionare materiali con una buona elaborazione del trattamento termico e una piccola deformazione, oppure riservare un margine sufficiente per la finitura successiva. L'estinzione in carburizzazione e la tempra di induzione sono spesso usate per le superfici dei denti dura.

4. La particolarità dei pinioni

Rischio di guasto: nel treno degli ingranaggi, la lavorazione del pignone ha un piccolo numero di denti e ogni dente partecipa a meshing più volte. In teoria, è più incline a un fallimento della fatica rispetto a ingranaggi di grandi dimensioni. La selezione dei materiali dovrebbe concentrarsi maggiormente sulla loro resistenza alla fatica e sulla durata della superficie.
Dimensioni del design: le dimensioni ridotte sono relativamente più facili da indurire e il processo di trattamento termico può avere più spazio per la selezione.

Qual è gli ingranaggi più durevoli, in acciaio o in plastica?

1. I pignoni in acciaio sono generalmente più durevoli e hanno una durata più lunga:

Il materiale è forte e duro: l'acciaio stesso è molto forte e duro e può resistere a molta forza ed è particolarmente resistente all'usura. Ciò significa che, sotto lo stesso duro lavoro, i denti in acciaio non sono facilmente indossati piatti o schiacciati fuori forma.
Resistenza al calore e alla pressione: può resistere a temperature di lavoro più elevate, maggiore pressione e forza torsionale, e non è facile stancarsi, deformarsi o rotti dopo un lungo periodo di duro lavoro.
Vantaggio della vita: in generale, in luoghi in cui sono necessari lavori pesanti, ad alta forza, ad alta velocità o alta temperatura ambiente, la lavorazione del pignone in acciaio ti darà un tempo di utilizzo più lungo.

2. I pini di plastica non sono generalmente resistenti all'usura come l'acciaio:

Paura del calore e della deformazione: le materie plastiche tendono ad ammorbidirsi e deformare se esposte ad alte temperature e anche la loro forza è scarsa. In una forza continua forte o una rotazione ad alta velocità, è più probabile che si logo
Paura dell'invecchiamento: alcune materie plastiche diventeranno fragili nel tempo, o le loro prestazioni si deteriorano dopo il contatto con determinati oli e sostanze chimiche.
leggero e tranquillo: i vantaggi della plastica sono di peso leggero, funzionamento silenzioso e in molti casi non sono necessarie oliari e manutenzione aggiuntivi e non arrugginiranno.

Le nostre raccomandazioni di selezione:

Se è necessario resistere all'usura e usarla a lungo, gli ingranaggi in acciaio sono la prima scelta. Ad esempio, gli ingranaggi chiave nel cambio auto e le parti responsabili della trasmissione ad alta potenza nelle macchine di fabbrica.
Se ti preoccupi di più di peso leggero, basso rumore e poche restrizioni ambientali, possono essere utilizzati gli ingranaggi di plastica e più convenienti. Ad esempio, la lavorazione del pignone nei giocattoli e gli ingranaggi carichi di luce nei timer per elettrodomestici .

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Scegliere i materiali a basso costo accorciano la vita del pignone?

In generale, la scelta dei materiali a basso costo probabilmente accorcia la vita dei piccoli ingranaggi, ma questo dipende da come cambiare i materiali e dove vengono utilizzati gli ingranaggi.

1. Cambiare in materiali peggiori (come la plastica in acciaio):

Questo accorterà quasi certamente la vita della lavorazione del pignone. Le materie plastiche sono di gran lunga inferiori all'acciaio in resistenza, resistenza al calore e resistenza all'usura. Se viene utilizzata la plastica in cui l'acciaio deve essere utilizzato per risparmiare denaro, Le marce sono facilmente deformate , usurate o incricate in alta forza, alta velocità o ad alta temperatura e la vita è un ottimo accorciamento.

2. Usa materiali simili più economici:

Questo è rischioso. Non è certo al 100% che qualcosa andrà storto, ma la probabilità che qualcosa vada storto è più alta.
Ad esempio, l'acciaio a basso costo può avere più impurità, scarso trattamento termico o un livello di resistenza inferiore. Questo tipo di lavorazione dei pignoni ha maggiori probabilità di deformare, indossare più velocemente o produrre facilmente affaticamento in metallo sotto carichi pesanti. Potrebbe non rompersi immediatamente, ma sicuramente non è durevole come un buon acciaio e la durata della vita può essere ridotta inconsapevolmente.

o usare plastica più economica, che può essere più morbida, più paura del calore e più soggetta all'invecchiamento e alla fragilità. Nella stessa ambiente d'uso, si romperà più velocemente.

Punti chiave da notare:

Se la lavorazione del pignone è solo una rotazione delicata in un frullatore domestico, potrebbe essere bene usare materiali più economici. Ma se è ruotando ad alta velocità in una macchina di fabbrica , risparmiare denaro sui materiali è molto rischioso e c'è un'alta probabilità di scrapping precoce.
Cosa significa economico? Ad esempio, la plastica viene utilizzata quando è necessario utilizzare l'acciaio? O è lo stesso materiale di scarsa qualità? Ovviamente, il primo ha un impatto maggiore, ma il secondo può anche avere grandi rischi.

I nostri suggerimenti per risparmiare denaro:

Pensa attentamente a quanta forza ha bisogno l'attrezzatura: se la forza è davvero piccola, la velocità è lenta e l'ambiente non è dura, potresti essere in grado di scegliere la plastica giusta.
Trova un fornitore affidabile: lo stesso nylon o acciaio, diversi produttori producono qualità molto diversa. Trova un fornitore rispettabile , l'uso di materiali regolari ed economici è generalmente più sicuro che trovare un produttore di marca.

Riepilogo

Machining pignone, non è facile scegliere i materiali per esso. In JS sappiamo che ciò richiede una valutazione completa della forza, della tenacità, della resistenza all'usura del materiale e della fattibilità di elaborazione e produzione. Il nostro team professionale comprenderà profondamente le caratteristiche dei diversi materiali, combinerà da vicino gli scenari di lavoro e i requisiti di prestazione delle macchine per i pignoni e farà scelte accurate.

Ricorda che per i sistemi di trasmissione di precisione, i materiali ad alte prestazioni che JS abbinano per i pignoni determinano direttamente se l'intero sistema può funzionare a lungo termine e in modo affidabile, che è il valore fondamentale dell'accumulo della nostra tecnologia.

Disclaimer

Il contenuto di questa pagina è solo a scopo informativo. serie JS Nessuna dichiarazione o garanzia di alcun tipo, espresso o implicito, sono fatte in merito all'accuratezza, alla completezza o alla validità delle informazioni. Non si dovrebbe dedurre che i parametri delle prestazioni, le tolleranze geometriche, le caratteristiche di progettazione specifiche, la qualità del materiale e il tipo o la lavorazione che il fornitore o il produttore di terze parti fornirà attraverso la rete Longsheng. Questa è la responsabilità dell'acquirente chiedi un preventivo per parti Per determinare i requisiti specifici per queste parti. per favore contattaci più informazioni .

JS Team

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FAQs

1. Qual è la considerazione principale quando si selezionano i materiali?

La considerazione principale per la selezione dei materiali pignoni è soddisfare i requisiti di prestazione delle condizioni di lavoro, corrispondere alla fattibilità della tecnologia di elaborazione e infine ottimizzare l'efficacia in termini di costi. Ad esempio, l'acciaio in lega viene utilizzato in scenari pesanti, l'acciaio inossidabile viene selezionato in ambienti corrosivi e l'acciaio economico di carbonio viene utilizzato in condizioni di lavoro ordinarie.

2. Quando usare l'acciaio inossidabile?

L'acciaio inossidabile è adatto per scenari con elevata corrosione o rigidi requisiti di pulizia. Ad esempio, quando gli ingranaggi delle attrezzature di trasformazione alimentare sono esposti a detergenti acidi e alcalini, gli ingranaggi delle navi sono esposti ad ambienti di spruzzo salino o le attrezzature mediche devono essere spesso disinfettate. Al momento, un po 'di economia di taglio viene sacrificata in cambio della resistenza alla corrosione, ma il costo è superiore del 40% -60% rispetto all'acciaio al carbonio.

3. Quali sono i vantaggi dell'acciaio in lega?

L'acciaio in lega migliora le prestazioni di base aggiungendo elementi come Chromium e Nickel: migliora significativamente la forza e la durezza mantenendo una buona durezza. Migliora la resistenza all'usura e la resistenza alla fatica e estende la durata della marcia. Consente una regolazione fine delle prestazioni attraverso il trattamento termico. Adatto a condizioni di lavoro dure come carichi pesanti e velocità elevate, sebbene il costo sia superiore all'acciaio al carbonio, ha eccellenti prestazioni dei costi.

4. I requisiti di finitura sono correlati ai materiali?

I requisiti di finitura sono direttamente correlati alle proprietà dei materiali. La durezza del materiale influisce sulla selezione degli strumenti e sulla finitura superficiale. La duttilità è correlata al controllo di Burr. La stabilità del trattamento termico determina l'accuratezza dimensionale. Materiali diversi richiedono una regolazione mirata dei parametri di taglio.

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