Υλικά οδοντωτών τροχών χρονισμού: Αλουμίνιο, χάλυβας ή πλαστικό, και η παγίδα της ανοδίωσης

Οι περισσότερες ερωτήσεις για τροχούς χρονισμού καθορίζουν το προφίλ και τον αριθμό των δοντιών, αφήνοντας όμως κενό το υλικό ή αναφέροντας απλώς «αλουμίνιο» χωρίς να το διευκρινίζουν. Αυτό συνήθως είναι αρκετό για μια ελαφριά μεταφορική ταινία. Δημιουργεί όμως προβλήματα όταν η κίνηση είναι ταχεία, ζεστή, υγρή ή μεταδίδει πραγματική ροπή.

Παρακάτω αναφέρονται οι πραγματικές ιδιότητες που προσφέρει το καθένα από τα υλικά, με βάση δημοσιευμένα στοιχεία.

Αλουμίνιο: το προεπιλεγμένο υλικό και τα όριά του

Οι κατασκευαστές τροχών χρονισμού αναφέρουν τους κράματα 6061, 6082, 7075, 6063 και κράματα εύκολης κατεργασίας όπως τα 2011 και AlCuMgPb. Το 6061-T6 είναι το πιο διαδεδομένο.

Δημοσιευμένες ιδιότητες του 6061-T6:

Ο κρίσιμος αριθμός είναι η σκληρότητα. 93 έως 95 HB είναι μαλακό. Μία ιμάντα χρονισμού διαθέτει εφελκυστικές κλώστες και οδοντωτή επιφάνεια από ύφασμα ή ελαστικό, ενώ το ύφασμα είναι αποξεστικό. Αν λειτουργήσει κάποιος ιμάντας επί αρκετό χρονικό διάστημα εναντίον γυμνών αλουμινίων οδόντων υπό φόρτιση, τότε το αλουμίνιο φθείρεται, το προφίλ των οδόντων διευρύνεται και η χαλαρότητα αυξάνεται.

Γι’ αυτόν τον λόγο υπάρχει η ανοδοποίηση στους τροχούς μετάδοσης, και είναι εκεί που πολλοί χάνονται.

Ανοδοποίηση: σκληρότητα που επιθυμείτε, αύξηση που πρέπει να ληφθεί υπόψη κατά το σχεδιασμό

Δύο τύποι έχουν σημασία, και οι δύο καλύπτονται από το πρότυπο MIL-PRF-8625:

Σκληρότητα επιφάνειας γυμνού, ανοδοποιημένου και σκληρού ανοδοποιημένου αλουμινίου.

Έναντι ακατέργαστου 6061 σε 93 έως 95 HB, πρόκειται για σημαντική βελτίωση. Το hardcoat τύπου III είναι η προδιαγραφή για έναν τροχό που πρέπει να αντέξει την απαιτητική επαφή με ιμάντα.

Τώρα η παγίδα. Η ανοδίωση δεν είναι ένα επίστρωμα που εφαρμόζεται επάνω στο εξάρτημα. Μετατρέπει την επιφάνεια και αναπτύσσεται:

Η ανοδίωση αναπτύσσεται κατά 50% εις το βάθος του υλικού (διείσδυση) και κατά 50% προς τα έξω (αύξηση πάχους).

Η διαστατική αύξηση είναι περίπου 50% του συνολικού πάχους του επιστρώματος ανά πλευρά.

Βασισμένο στο δημοσιευμένο παράδειγμα: ένα επίστρωμα τύπου II με συνολικό πάχος 0,5 mil δίνει περίπου 6,35 µm αύξηση πάχους ανά πλευρά, 6,35 µm διείσδυση και συνολική διαμετρική μεταβολή περίπου 12,70 µm. Για επίστρωμα τύπου III με 2,0 mil, αναμένεται περίπου 1,0 mil ανά πλευρά.

Σε έναν τροχό χρονισμού, αυτή η αύξηση εντοπίζεται στα πλάγια επίπεδα των δοντιών. Ένας τροχός με σκληρή επίστρωση που κατεργάζεται σε ονομαστικές διαστάσεις πριν από την ανοδίωση βγαίνει από τη δεξαμενή με στενότερους χώρους μεταξύ των δοντιών από ό,τι σχεδιάστηκε. Σε προφίλ με λεπτό βήμα, όπως τα T2.5 ή AT3, δεκάδες μικρόμετρα σε κάθε πλευρά του δοντιού αποτελούν σημαντικό μέρος του χώρου μεταξύ των δοντιών.

Η λύση είναι απλή, αλλά πρέπει να είναι εσκεμμένη: κατεργαστείτε το σχήμα των δοντιών με μικρότερες διαστάσεις από τις ονομαστικές, κατά το αναμενόμενο πάχος αύξησης, ή καθορίστε τις τελικές διαστάσεις μετά την ανοδίωση και αφήστε τον κατεργαστή να υπολογίσει αντίστροφα. Αυτό που δεν λειτουργεί είναι η κατεργασία σε ονομαστικές διαστάσεις, η εφαρμογή της σκληρής επίστρωσης και η ελπίδα.

Εάν παραγγέλνετε τροχούς με σκληρή επίστρωση, δηλώστε σαφώς εάν οι διαστάσεις που δίνετε αναφέρονται σε κατάσταση πριν ή μετά την επίστρωση. Θέτουμε αυτήν την ερώτηση σε κάθε παραγγελία με σκληρή επίστρωση, διότι η απάντηση επηρεάζει τη διαδρομή κοπής.

Χάλυβας: όταν το αλουμίνιο δεν επαρκεί

Συνηθισμένοι κωδικοί χάλυβα για τροχούς χρονισμού είναι οι C45E, 1045, S45C και 45# χάλυβας.

Αλουμινίου τροχός χρονισμού προφίλ T10

Δημοσιευμένες ιδιότητες AISI 1045 / C45:

Περίπου διπλάσια εφελκυστική αντοχή από το 6061-T6 και περίπου διπλάσια σκληρότητα πριν από οποιαδήποτε επιφανειακή επεξεργασία. Η δημοσιευμένη αιτιολόγηση από τους κατασκευαστές τροχαλιών είναι απλή: μεγαλύτερη αντοχή και σκληρότητα από το αλουμίνιο, βαρύτερο σώμα, κατάλληλο για υψηλά φορτία και υψηλές ταχύτητες.

Το βάρος δεν είναι πάντα μειονέκτημα. Σε μια κινούμενη τροχαλία, η πρόσθετη αδράνεια εξομαλύνει τις μεταβολές της ταχύτητας. Σε έναν άξονα servo, όπου επιδιώκετε να ελαχιστοποιήσετε την ανακλώμενη αδράνεια, αποτελεί πραγματικό κόστος.

Επιλέξτε χάλυβα όταν:

· Η ροπή είναι αρκετά υψηλή ώστε να παραμορφώσει τα δόντια αλουμινίου

· Ο κινητήρας λειτουργεί συνεχώς σε υψηλή ταχύτητα με απαιτητική ιμάντα

· Η τροχαλία είναι μικρή, οπότε τα φορτία στα δόντια εστιάζονται σε λίγα δόντια

· Η θερμοκρασία λειτουργίας υπερβαίνει τα όρια που ανέχεται το αλουμίνιο

Πλαστικό: ελαφρύ, ήσυχο και διαστατικά ασταθές

Οι πολυμερικές τροχαλίες χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές ελαφριάς χρήσης, στην επεξεργασία τροφίμων και σε περιπτώσεις όπου το θόρυβος ή το βάρος έχει σημασία. Το PA6 (νάιλον 6) είναι το πιο συνηθισμένο.

Δημοσιευμένα δεδομένα PA6 από φύλλο προδιαγραφών μηχανικού πολυμερούς:

Η εφελκυστική αντοχή φαίνεται ικανοποιητική, αλλά αντιστοιχεί στο ένα τέταρτο της 6061. Το πρόβλημα είναι οι δύο τελευταίες γραμμές.

Το νάιλον απορροφά νερό και διογκώνεται. Ένας τροχός που κατασκευάζεται με ακρίβεια σε ξηρό εργαστήριο και εγκαθίσταται σε υγρό εργοστάσιο ή σε περιβάλλον πλύσιμου αλλάζει διαστάσεις. Σε έναν τροχό χρονισμού αυτό σημαίνει ότι αλλάζει η διάμετρος βήματος και, κατ’ επέκταση, η εμπλοκή των δοντιών.

Τα έγγραφα του κατασκευαστή αναφέρουν ρητά ότι αυτό αποτελεί σημαντικό στοιχείο σχεδιασμού και όχι ελάττωμα. Είναι εγγενές χαρακτηριστικό του πολυμερούς.

Όπου λειτουργούν καλά οι πλαστικοί τροχοί:

· Ελαφρά φορτία, χαμηλές ταχύτητες

· Εφαρμογές ευαίσθητες στον θόρυβο

· Διαβρωτικά περιβάλλοντα όπου το μέταλλο θα αποτύγχανε πιο γρήγορα

· Εφαρμογές όπου η τροχαλία προορίζεται επίτηδες να είναι το θυσιαστικό μέρος

Όπου δεν χρησιμοποιούνται:

· Ακριβής εντοπισμός θέσης, επειδή η διαστατική παραμόρφωση καθιστά άκυρο τον σκοπό

· Υψηλή ροπή, επειδή τα δόντια διατμήθηκαν

· Θερμά περιβάλλοντα κοντά στο συνεχές όριο των 100 °C

Πρέπει να είναι σαφές ένα όριο στα δημοσιευμένα δεδομένα που μπορέσαμε να επαληθεύσουμε: το ποσοστό κορεσμού με υγρασία και η αντίστοιχη ποσοστιαία διαστατική μεταβολή δεν ήταν διαθέσιμα από πρωτογενή φύλλο προδιαγραφών. Οι τιμές απορρόφησης για 24 και 96 ώρες παραπάνω είναι πραγματικές· η μακροπρόθεσμη ισορροπιακή συμπεριφορά σε ένα συγκεκριμένο περιβάλλον πρέπει να προέρχεται από τον προμηθευτή του υλικού σας για την ακριβή βαθμίδα.

Χυτοσίδηρος και ανοξείδωτος

Χυτοσίδηρο εμφανίζεται σε μεγαλύτερους τροχαλίες, με βαθμούς όπως HT150, HT200, HT250 και GG25, που ονομάζονται από τους κατασκευαστές. Το κατώφλι όπου το χυτοσίδηρο αντικαθιστά το αλουμίνιο είναι ζήτημα μεγέθους και κόστους, όχι δημοσιευμένος κανόνας, και δεν μπορέσαμε να επιβεβαιώσουμε συγκεκριμένο κριτήριο διαμέτρου. Στην πράξη, καθορίζεται από την οικονομικότητα της χύτευσης: πάνω από συγκεκριμένη διάμετρο, η χύτευση είναι πιο οικονομική από την κατεργασία από μπιλέτ.

Ατσάλινο οι τροχαλίες από ανοξείδωτο χάλυβα χρησιμοποιούν ονομασίες όπως SUS303, SUS304 και AISI 431. Η εφαρμογή είναι η πλύση (washdown), όπου το αίτημα είναι η αντοχή στη διάβρωση, όχι η μηχανική απόδοση. Σημειώστε ότι οι κατασκευές 303 και 304 είναι αυστηνιτικές και δεν μπορούν να σκληρυνθούν με θερμική κατεργασία, επομένως μια ανοξείδωτη τροχαλία δεν είναι μια σκληρή τροχαλία.

Επιλέγοντας

Συχνές Ερωτήσεις

Θα κάνει η επιστρώσεις με ανοδικό οξείδιο το αλουμινένιο τροχαλία μου τόσο σκληρό όσο το χάλυβα;

Το επιφανειακό στρώμα με σκληρότητα 400 έως 700 HV είναι σκληρότερο από τον χάλυβα 1045 με σκληρότητα 170 έως 210 HB. Το υποκείμενο υλικό παραμένει μαλακό αλουμίνιο, οπότε η τροχαλία αντιστέκεται στην απόσβηση, αλλά όχι στην παραμόρφωση υπό μεγάλα φορτία δοντιών.

Γιατί η ανοδιωμένη τροχαλία μου δεν ταιριάζει σωστά στον ιμάντα;

Πιθανότατα η δόντωση κατασκευάστηκε στις ονομαστικές διαστάσεις και η ανάπτυξη της επίστρωσης μείωσε τον χώρο μεταξύ των δοντιών. Ελέγξτε εάν οι διαστάσεις στο σχέδιο καθορίστηκαν πριν ή μετά την ανοδίωση.

Μπορώ να χρησιμοποιήσω τροχαλία από νάιλον σε εφαρμογή πλύσιμος;

Αντιστέκεται στη διάβρωση, αλλά απορροφά νερό και μεταβάλλεται διαστατικά. Για εφαρμογές πλύσιμος με απαιτήσεις ακρίβειας, το ανοξείδωτο χάλυβα είναι η καλύτερη λύση.

Είναι το 7075 καλύτερο από το 6061 για τροχαλίες;

Έχει μεγαλύτερη αντοχή, αλλά είναι επίσης ακριβότερο και λιγότερο ανθεκτικό στη διάβρωση. Για την πλειοψηφία των εφαρμογών τροχαλιών, το όριο καθορίζεται από τη φθορά της επιφάνειας και όχι από την αντοχή του υλικού στον όγκο του, οπότε η επιφανειακή σκλήρυνση του 6061 συνήθως αποδίδει καλύτερα από την αναβάθμιση του κράματος.

Σε ποια θερμοκρασία μπορεί να λειτουργήσει μια αλουμινένια τροχαλία;

το 6061-T6 έχει μέγιστη θερμοκρασία μηχανικής χρήσης 170 °C. Στην πράξη, η ιμάντας συνήθως αποτελεί το περιοριστικό στοιχείο πολύ πριν από την τροχαλία.

Χρειάζονται οι χαλύβδινες τροχαλίες επιφανειακή επεξεργασία;

Για προστασία από διάβρωση, συνήθως ναι, ανάλογα με το περιβάλλον. Για φθορά, ο χάλυβας 1045 με σκληρότητα 170 έως 210 HB είναι γενικά επαρκής έναντι τυπικών ιμάντων χωρίς περαιτέρω σκλήρυνση.

Η Tianjin HaoRongShengYe Electrical Equipment Co., Ltd. κατασκευάζει τροχαλίες χρονισμού από αλουμίνιο, χάλυβα C45, χυτοσίδηρο και ανοξείδωτο χάλυβα, σε προφίλ HTD, GT, T, AT και αυτά του αμερικανικού συστήματος. Εάν παραγγέλνετε τροχαλίες με σκληρή ανοδική επικάλυψη, ενημερώστε μας εάν οι διαστάσεις των δοντιών σας αναφέρονται πριν ή μετά την επικάλυψη, ώστε να ρυθμίσουμε ανάλογα τη διαδρομή εργαλείου.