Materialer til tidsstyringspuljer: Aluminium, stål eller plast – og fælden med anodisering

De fleste forespørgsler om tidsstyrede hjul angiver profilen og tandantallet, men efterlader materialet blankt eller angiver blot "aluminium" uden yderligere specifikation. Det er normalt acceptabelt for en let belastet transportbånd. Det skaber problemer, når drivningen er hurtig, varm, fugtig eller overfører betydelig drejningsmoment.

Her er det, hvad hvert materiale faktisk leverer, med offentliggjorte tal.

Aluminium: standardvalget og dets grænse

Fremstillere af tidsstyrede hjul angiver normalt legeringerne 6061, 6082, 7075, 6063 samt fri-udskærende legeringer som 2011 og AlCuMgPb. 6061-T6 er den mest anvendte.

Offentliggjorte egenskaber for 6061-T6:

Det afgørende tal er hårdheden. 93 til 95 HB er blødt. En tidsrem har trækkabler og en tandet overflade af stof eller gummi, og stoffet er slibende. Kør en rem mod blotte aluminiumstænder i længere tid under belastning, og aluminiummet sliber ned, tandprofilen åbner sig, og spil forøges.

Derfor findes anodisering på hjul, og her er det, hvor mange mennesker får problemer.

Anodisering: hårdhed, du ønsker; vækst, du skal tage højde for

To typer er relevante, begge omfattet af MIL-PRF-8625:

Overfladehårdhed af blankt, anodiseret og hårdanodiseret aluminium.

Mod rå 6061 ved 93 til 95 HB – det er en stor forbedring. Type III hardcoat er specifikationen for en talje, der skal klare slibende bæltekontakt.

Nu er fælden sat. Anodisering er ikke en belægning, der påføres over delens overflade. Den omdanner overfladen og vokser:

Anodisering vokser 50 % ind i materialet (trængning) og 50 % udad (opbygning).

Dimensionel vækst er ca. 50 % af den samlede belægnings tykkelse pr. side.

Udregnet ud fra det offentliggjorte eksempel: En Type II-belægning på 0,5 mil i alt giver ca. 6,35 µm opbygning pr. side, 6,35 µm trængning og en samlet diameterændring på ca. 12,70 µm. For Type III ved 2,0 mil forventes ca. 1,0 mil pr. side.

På en tidsstyringstalje falder den vækst på tandflankerne. En hærdet anodiseret hjulskive, der er drejet til nominelle mål før anodisering, kommer ud af badekarret med smallere tandskifter end angivet. Ved fine tandprofiler som T2.5 eller AT3 udgør tiere af mikrometer på hver tandflanke en betydelig brøkdel af tandrummet.

Løsningen er enkel, men kræver bevidsthed: Drej tandprofilen undersize med den forventede udvidelse, eller angiv de færdige mål efter anodisering og lad drejeren beregne tilbage. Det virker ikke at dreje til nominelle mål, hærdet anodisere og så håbe.

Hvis du bestiller hærdet anodiserede hjulskiver, skal du angive, om dine mål gælder før eller efter belægning. Vi stiller dette spørgsmål ved hver hærdet anodiseringsbestilling, fordi svaret ændrer værktøjets sti.

Stål: når aluminium ikke er nok

Almindelige betegnelser for ståltandhjul er C45E, 1045, S45C og 45# stål.

Aluminiumstandhjul med T10-profil

Offentliggjorte AISI 1045 / C45-egenskaber:

Ca. dobbelt så stor trækstyrke som 6061-T6 og ca. dobbelt så hård før eventuel overfladebehandling. Den offentliggjorte begrundelse fra taljenproducenter er enkel: større styrke og hårdhed end aluminium samt tungere krop, hvilket gør den velegnet til høje belastninger og høje hastigheder.

Vægten er ikke altid en ulempe. På en drevet talje udjævner øget inertimasse hastighedsvariationer. På en servokontrolakse, hvor man forsøger at minimere reflekteret inertimasse, udgør den imidlertid en reel omkostning.

Vælg stål, når:

· Drejningsmomentet er så stort, at det deformere aluminiumstænderne

· Driften foregår kontinuerligt ved hastighed med en slibende rem

· Taljen er lille, så tandbelastningerne koncentreres på få tænder

· Driftstemperaturen overstiger det, som aluminium kan tolerere

Plast: let, stille og dimensionelt ustabil

Polymer-taljer anvendes ved lette belastninger, i fødevarehåndtering samt i applikationer, hvor støj eller vægt er afgørende. PA6 (nylon 6) er den mest almindelige.

Offentliggjorte PA6-data fra et teknisk polymerdatasheet:

Trækhårdheden ser respektabel ud – en fjerdedel af 6061. Problemet er de to sidste rækker.

Nylon optager vand og udvider sig. En tilpasset remskive fremstillet i en tør værkstedsmiljø og monteret i en fugtig produktionshal eller et rengøringsmiljø ændrer dimension. Ved en tidsremskive betyder det, at tandhjulsdiameteren ændres, og tandindgrebet ændres dermed også.

Producentens dokumentation er tydelig om, at dette er en designovervejelse snarere end en fejl. Det er en indbygget egenskab ved polymeren.

Hvor plastikremskiver fungerer godt:

· Lette belastninger, lave hastigheder

· Støjfølsomme anvendelser

· Korrosive miljøer, hvor metal ville svigte hurtigere

· Anvendelser, hvor hjulskiven bevidst er den udskiftelige komponent

Hvor de ikke anvendes:

· Præcisionspositionering, fordi dimensionel driftdannelse undergraver formålet

· Høj drejningsmoment, fordi tænderne skæres over

· Hede miljøer tæt på den kontinuerlige grænse på 100 °C

Vi bør være tydelige om en begrænsning i de offentliggjorte data, som vi kunne verificere: mætningsfugtindholdet og den resulterende procentvise dimensionelle ændring kunne ikke findes i et primært datablad. De angivne fugtoptagelsesværdier efter henholdsvis 24 og 96 timer er reelle; det langsigtede ligevægtsforløb i et specifikt miljø skal indhentes fra din materialeleverandør for den præcise kvalitet.

Støbejern og rustfrit stål

Gødt jern forekommer i større skiver, med kvaliteter som HT150, HT200, HT250 og GG25, som er navngivet af producenterne. Grænsen for, hvor støbejern erstatter aluminium, er et spørgsmål om størrelse og omkostninger snarere end en offentliggjort regel, og vi kunne ikke verificere en specifik diametergrænse. I praksis styres det af støbeøkonomien: over en bestemt diameter er støbning billigere end bearbejdning fra massivt materiale.

Rustfrit skiver anvender betegnelser som SUS303, SUS304 og AISI 431. Anvendelsen er rensning med vand (washdown), hvor kravet er korrosionsbestandighed frem for mekanisk ydeevne. Bemærk, at 303 og 304 er austenitiske og ikke kan hærdes ved varmebehandling, så en rustfri skive er ikke en hård skive.

Valg

Ofte stillede spørgsmål

Gør hardcoat-anodisering min aluminiumskrave lige så hård som stål?

Overfladelaget på 400 til 700 HV er hårdere end 1045-stål på 170 til 210 HB. Underlaget er stadig blødt aluminium, så kraven er modstandsdygtig mod slid, men ikke mod deformation under tunge tandbelastninger.

Hvorfor sad min anodiserede krave ikke korrekt på remmen?

Mest sandsynligt blev tandformen fræset til nominel størrelse, og belægningens vækst formindskede tandrummene. Tjek, om tegningsmålene blev specificeret før eller efter anodisering.

Kan jeg bruge en nylonkrave i en rengøringsmedvand-applikation?

Den er korrosionsbestandig, men absorberer vand og ændrer dimensioner. For rengøring med vand og præcisionskrav er rustfrit stål det bedre valg.

Er 7075 bedre end 6061 til trækhjul?

Det er stærkere, men også dyrere og mindre korrosionsbestandigt. For de fleste trækhjulsanvendelser er grænsen overflade-slid snarere end bulkstyrke, så hårdanodiseret 6061 er normalt bedre end at opgradere legeringen.

Hvilken temperatur kan et aluminiumstrækhjul klare?

6061-T6 har en maksimal mekanisk brugstemperatur på 170 °C. I praksis er remmen normalt den begrænsende komponent langt før trækhjulet.

Kræver ståltrækhjul overfladebehandling?

For korrosionsbeskyttelse er det ofte nødvendigt, afhængigt af miljøet. For slid er 1045 med en hårdhed på 170–210 HB generelt tilstrækkeligt mod standardremme uden yderligere hærdning.

Tianjin HaoRongShengYe Electrical Equipment Co., Ltd. fremstiller tidsstyrede trækhjul i aluminium, C45-stål, støbejern og rustfrit stål i HTD-, GT-, T-, AT- og imperial-profiler. Hvis du bestiller hårdanodiserede trækhjul, skal du angive, om dine tandmål er før eller efter belægningen, så vi kan justere værktøjsparten tilsvarende.