مواد چرخ‌دنده‌های زمان‌بندی: آلومینیوم، فولاد یا پلاستیک، و تله آنودایزینگ

بیشتر درخواست‌های خرید چرخ دندهٔ زمان‌بندی، پروفیل و تعداد دندانه را مشخص می‌کنند و جنس را خالی می‌گذارند یا صرفاً «آلومینیوم» ذکر می‌کنند بدون اینکه آن را دقیق‌تر تعریف کنند. این معمولاً برای سیستم‌های نقاله با بار سبک قابل قبول است. اما در مواردی که سیستم محرک سریع، داغ، مرطوب یا تحت گشتاور بالا کار می‌کند، باعث ایجاد مشکلات می‌شود.

در اینجا عملکرد واقعی هر جنس، با اعداد منتشرشده، آورده شده است.

آلومینیوم: جنس پیش‌فرض و حدود تحمل آن

سازندگان چرخ دندهٔ زمان‌بندی انواع ۶۰۶۱، ۶۰۸۲، ۷۰۷۵، ۶۰۶۳ و درجات قابل ماشین‌کاری آزاد مانند ۲۰۱۱ و AlCuMgPb را فهرست می‌کنند. آلیاژ ۶۰۶۱-T6 مدل اصلی و پرکاربرد است.

ویژگی‌های منتشرشدهٔ ۶۰۶۱-T6:

عددی که اهمیت دارد، سختی است. ۹۳ تا ۹۵ HB نرم است. نوار زمان‌بندی دارای رشته‌های کششی و سطح دندانه‌ای از پارچه یا لاستیک است و پارچه ساینده است. اگر نوار را مدتی طولانی تحت بار روی دندانه‌های آلومینیومی بدون پوشش بچرخانید، آلومینیوم ساییده می‌شود، پروفیل دندانه باز می‌شود و شکاف عقب‌افتادگی افزایش می‌یابد.

به همین دلیل پوشش آنودی بر روی چرخ‌دنده‌ها وجود دارد و بسیاری از افراد در اینجا دچار اشتباه می‌شوند.

آنودی: سختی مورد نیاز شما، رشدی که باید در طراحی در نظر گرفته شود

دو نوع مهم وجود دارد که هر دو تحت استاندارد MIL-PRF-8625 قرار دارند:

سختی سطحی آلومینیوم بدون پوشش، آنودی‌شده و آنودی سخت.

در مقابل آلومینیوم خام ۶۰۶۱ با سختی ۹۳ تا ۹۵ HB، یعنی بهبود قابل توجهی. پوشش سخت نوع سه استاندارد برای پولی است که باید در برابر تماس سایشی نوار تسمه مقاومت کند.

حالا تله. آنودایز کردن پوششی نیست که روی قطعه اعمال شود. بلکه سطح را دگرگون می‌کند و رشد می‌کند:

آنودایز کردن ۵۰ درصد درون ماده (نفوذ) و ۵۰ درصد به سمت بیرون (افزایش ضخامت) رشد می‌کند.

افزایش ابعادی تقریباً ۵۰ درصد از کل ضخامت پوشش در هر طرف است.

بر اساس نمونه‌ی منتشرشده کار شده است: پوشش نوع دوم با ضخامت کلی ۰٫۵ میل، حدود ۶٫۳۵ میکرومتر افزایش ضخامت در هر سطح و ۶٫۳۵ میکرومتر نفوذ در هر سطح ایجاد می‌کند و تغییر قطری کلی حدود ۱۲٫۷۰ میکرومتر خواهد بود. برای پوشش نوع سوم با ضخامت ۲٫۰ میل، انتظار می‌رود حدود ۱٫۰ میل در هر سطح ایجاد شود.

در چرخ دنده‌ی زمان‌بندی، این رشد روی فلانک‌های دندانه رخ می‌دهد. چرخ دنده‌ی زمان‌بندی با پوشش سخت که قبل از آنودایز کردن به ابعاد اسمی ماشین‌کاری شده است، پس از خارج شدن از حمام، فضای دندانه‌های تنگ‌تری نسبت به طرح اولیه دارد. در نمایه‌های با گام ریز مانند T2.5 یا AT3، ده‌ها میکرومتر در هر فلانک بخش قابل توجهی از فضای دندانه را تشکیل می‌دهد.

راه‌حل ساده است اما باید عمدی انجام شود: فرم دندانه را به اندازه‌ی رشد پیش‌بینی‌شده کوچک‌تر از ابعاد اسمی ماشین‌کاری کنید، یا ابعاد نهایی پس از آنودایز را مشخص کنید و اجازه دهید ماشین‌کار محاسبه‌ی معکوس را انجام دهد. آنچه جواب نمی‌دهد، ماشین‌کاری به ابعاد اسمی، اعمال پوشش سخت و امیدوار بودن به نتیجه است.

اگر چرخ دنده‌های با پوشش سخت سفارش می‌دهید، لطفاً مشخص کنید که ابعاد ذکرشده قبل یا پس از اعمال پوشش هستند. ما این سؤال را در هر سفارش پوشش سخت مطرح می‌کنیم، زیرا پاسخ به آن مسیر ابزار را تغییر می‌دهد.

فولاد: زمانی که آلومینیوم کافی نیست

نام‌های رایج برای پولی‌های زمان‌بندی فولادی عبارتند از C45E، ۱۰۴۵، S45C و فولاد ۴۵#.

پولی زمان‌بندی آلومینیومی با پروفیل T10

ویژگی‌های منتشرشدهٔ فولاد AISI ۱۰۴۵ / C45:

تقریباً دو برابر استحکام کششی ۶۰۶۱-T6 و حدود دو برابر سختی آن پیش از هرگونه پوشش سطحی. دلیل اعلام‌شده توسط سازندگان پولی ساده است: استحکام و سختی بالاتر از آلومینیوم، جثه‌ی سنگین‌تر، مناسب برای بارهای سنگین و سرعت‌های بالا.

وزن همیشه یک معایب نیست. در یک پولی محرک، اینرسی اضافی تغییرات سرعت را هموار می‌کند. اما در محورهای سروو که هدف کاهش اینرسی بازتابی است، این واقعاً هزینه‌بر است.

فولاد را انتخاب کنید وقتی:

· گشتاور به اندازه‌ای بالا باشد که دندانه‌های آلومینیوم را تغییر شکل دهد

· حرکت درایو به‌صورت مداوم با نوار ساینده و در سرعت ثابت انجام می‌شود

· پولی کوچک است، بنابراین بار دندانه‌ها روی تعداد کمی دندانه متمرکز می‌شود

· دمای کار بالاتر از حد تحمل آلومینیوم است

پلاستیک: سبک، بی‌صدا و از نظر ابعادی ناپایدار

پولی‌های پلیمری در کاربردهای سبک، حمل و نقل مواد غذایی و مواردی که صدا یا وزن اهمیت دارد، استفاده می‌شوند. PA6 (نایلون ۶) رایج‌ترین نوع آن است.

داده‌های منتشرشده PA6 از برگه اطلاعات فنی پلیمرهای مهندسی:

استحکام کششی در یک چهارم آلیاژ ۶۰۶۱ قابل قبول به نظر می‌رسد. مشکل در دو ردیف آخر است.

نایلون آب را جذب می‌کند و متورم می‌شود. یک پولی که در محیطی خشک و با دقت مورد نیاز ماشین‌کاری شده و سپس در محیطی مرطوب یا در معرض شستشو نصب می‌شود، ابعادش تغییر می‌کند. در پولی‌های زمان‌بندی این تغییر به معنای تغییر قطر گام و در نتیجه تغییر در گیرش دندانه‌هاست.

مستندات سازنده به‌وضوح این موضوع را به‌عنوان یک عامل طراحی — نه نقص — برجسته می‌کنند. این ویژگی ذاتی پلیمر است.

مواردی که پولی‌های پلاستیکی عملکرد خوبی دارند:

· بارهای سبک و سرعت‌های پایین

· کاربردهای حساس به صدا

· محیط‌های خورنده که در آن‌ها فلز زودتر از پلاستیک از کار می‌افتد

· کاربردهایی که در آن پولی عمداً به‌عنوان قطعهٔ فداشونده انتخاب می‌شود

جایی که این‌ها کاربرد ندارند:

· موقعیت‌یابی دقیق، زیرا تغییر ابعادی هدف را بی‌اثر می‌کند

· گشتاور بالا، زیرا دندانه‌ها لغزش می‌کنند

· محیط‌های گرم نزدیک به حد مجاز پیوستهٔ ۱۰۰ درجهٔ سانتی‌گراد

باید در مورد یک محدودیت در داده‌های منتشرشده‌ای که ما تأیید کردیم، شفاف باشیم: محتوای رطوبت اشباع و تغییر ابعادی درصدی ناشی از آن از روی برگهٔ اطلاعات اولیه قابل‌دسترسی نبود. اعداد جذب رطوبت در ۲۴ و ۹۶ ساعت فوق واقعی‌اند؛ رفتار تعادلی بلندمدت در یک محیط خاص باید از تأمین‌کنندهٔ مواد شما و برای درجهٔ دقیق مورد نظر دریافت شود.

آهن ریخته‌گری و فولاد ضدزنگ

آهن ریخته در پولی‌های بزرگ‌تر ظاهر می‌شود و سازندگان آن را با درجاتی مانند HT150، HT200، HT250 و GG25 نام‌گذاری می‌کنند. آستانه‌ای که در آن آهن ریخته‌گری جایگزین آلومینیوم می‌شود، پرسشی از نظر اندازه و هزینه است نه قاعده‌ای منتشرشده، و ما نتوانستیم نقطهٔ قطع مشخصی بر حسب قطر را تأیید کنیم. در عمل، این امر توسط اقتصاد ریخته‌گری تعیین می‌شود: فراتر از قطر معینی، ریخته‌گری از تراشکاری از تیغهٔ اولیه مقرون‌به‌صرفه‌تر است.

استنلس پولی‌ها از نام‌گذاری‌هایی مانند SUS303، SUS304 و AISI 431 استفاده می‌کنند. کاربرد این پولی‌ها در محیط‌های شستشوی شدید (washdown) است که در آن مقاومت در برابر خوردگی مهم‌تر از عملکرد مکانیکی است. توجه داشته باشید که گریدهای ۳۰۳ و ۳۰۴ از نوع اُستنیتی هستند و نمی‌توان آن‌ها را با عملیات حرارتی سخت کرد؛ بنابراین یک پولی ضدزنگ لزوماً پولی سختی نیست.

انتخاب

پرسش‌های رایج

آیا پوشش سخت‌انودیزه، پولی آلومینیومی من را به اندازه فولاد سخت می‌کند؟

لایه سطحی با سختی ۴۰۰ تا ۷۰۰ هارد‌ول (HV) از فولاد ۱۰۴۵ با سختی ۱۷۰ تا ۲۱۰ هارد‌برینل (HB) سخت‌تر است. اما زیرلایه زیر آن همچنان آلومینیوم نرم باقی می‌ماند؛ بنابراین پولی در برابر سایش مقاوم است، اما تحت بارهای سنگین دندانه‌ها در برابر تغییر شکل مقاومت ندارد.

چرا پولی آنودیزه‌شده من روی نوار به‌درستی نشسته نشد؟

احتمالاً شکل دندانه‌ها بر اساس ابعاد اسمی ماشین‌کاری شده و رشد لایه پوشش، فضای بین دندانه‌ها را کاهش داده است. بررسی کنید که ابعاد روی نقشه قبل یا پس از فرآیند آنودیزه‌شدن مشخص شده‌اند.

آیا می‌توانم از پولی نایلونی در کاربردهای شستشوی شدید استفاده کنم؟

این ماده در برابر خوردگی مقاوم است، اما آب را جذب می‌کند و تغییرات ابعادی ایجاد می‌کند. برای کاربردهای شستشوی شدید که نیاز به دقت بالا دارند، فولاد ضدزنگ گزینه بهتری است.

آیا آلیاژ ۷۰۷۵ از ۶۰۶۱ برای پولی‌ها بهتر است؟

بله، استحکام بیشتری دارد، اما هزینه‌اش نیز بالاتر و مقاومت در برابر خوردگی کمتر است. در اکثر کاربردهای پولی، محدودیت اصلی سایش سطحی است نه استحکام حجمی؛ بنابراین، اعمال پوشش سخت روی آلیاژ ۶۰۶۱ معمولاً از جایگزینی با آلیاژ با کیفیت بالاتر مؤثرتر است.

دمای حداکثری که یک پولی آلومینیومی می‌تواند تحمل کند چقدر است؟

آلیاژ ۶۰۶۱-T۶ دارای حداکثر دمای کاری مکانیکی ۱۷۰ درجه سانتی‌گراد است. در عمل، معمولاً تسمه قبل از پولی عامل محدودکننده است.

آیا پولی‌های فولادی نیاز به پوشش سطحی دارند؟

برای محافظت در برابر خوردگی، اغلب بله، که این امر بستگی به محیط دارد. برای مقاومت در برابر سایش، فولاد ۱۰۴۵ با سختی ۱۷۰ تا ۲۱۰ HB معمولاً در برابر تسمه‌های استاندارد و بدون سخت‌سازی اضافی کافی است.

شرکت تیان‌جین هائورونگشنگ‌یه برای تجهیزات الکتریکی محدود، پولی‌های زمان‌بندی را از جنس آلومینیوم، فولاد C45، آهن ریخته‌گری و فولاد ضدزنگ در پروفیل‌های HTD، GT، T، AT و اینچی تولید می‌کند. اگر پولی‌های آنودایز شده سخت سفارش می‌دهید، لطفاً مشخص کنید که ابعاد دندان‌ها قبل یا بعد از پوشش تعیین شده‌اند تا ما مسیر ابزار را به‌طور مناسب تنظیم کنیم.