Bahan Pulley Pengatur Waktu: Aluminium, Baja, atau Plastik, serta Jebakan Anodisasi

Sebagian besar permintaan puli timing menentukan profil dan jumlah gigi, tetapi membiarkan kolom bahan kosong atau hanya menyebut "aluminium" tanpa spesifikasi lebih lanjut. Hal ini biasanya cukup memadai untuk konveyor berbeban ringan. Namun, hal ini menimbulkan masalah bila penggerak beroperasi pada kecepatan tinggi, suhu tinggi, kondisi basah, atau menyalurkan torsi besar.

Berikut adalah kinerja aktual masing-masing bahan, berdasarkan data yang dipublikasikan.

Aluminium: bahan standar, serta batasannya

Produsen puli mencantumkan paduan 6061, 6082, 7075, 6063, serta paduan mudah dimesin seperti 2011 dan AlCuMgPb. Paduan 6061-T6 merupakan pilihan utama.

Sifat mekanis terpublikasi untuk 6061-T6:

Nilai yang paling penting adalah kekerasan. 93 hingga 95 HB bersifat lunak. Sabuk pengatur waktu memiliki kabel penguat tarik dan permukaan gigi berbahan kain atau karet, serta kain tersebut bersifat abrasif. Jalankan sabuk tersebut terhadap gigi aluminium polos dalam waktu cukup lama di bawah beban, sehingga aluminium akan aus, profil gigi melebar, dan backlash meningkat.

Inilah alasan anodisasi diterapkan pada katrol, dan di sinilah banyak orang terjebak.

Anodisasi: kekerasan yang Anda inginkan, pertumbuhan (lapisan) yang harus Anda perhitungkan dalam desain

Dua jenis yang relevan, keduanya diatur dalam MIL-PRF-8625:

Kekerasan permukaan aluminium polos, aluminium yang telah dianodisasi, dan aluminium yang dianodisasi keras.

Dibandingkan terhadap aluminium 6061 murni pada kekerasan 93 hingga 95 HB, peningkatan ini sangat signifikan. Lapisan keras tipe III merupakan spesifikasi untuk katrol yang harus tahan kontak abrasif dari sabuk.

Sekarang jebakannya. Anodisasi bukan lapisan yang diterapkan di atas permukaan komponen. Proses ini mengubah permukaan itu sendiri, dan lapisannya tumbuh:

Lapisan anodisasi tumbuh 50% ke dalam bahan (penetrasi) dan 50% ke arah luar (penumpukan).

Pertambahan dimensi kira-kira sebesar 50% dari ketebalan total lapisan per sisi.

Berdasarkan contoh yang dipublikasikan: lapisan tipe II dengan ketebalan total 0,5 mil menghasilkan penumpukan sekitar 6,35 µm per sisi, penetrasi sekitar 6,35 µm, serta perubahan diameter total sekitar 12,70 µm. Untuk lapisan tipe III setebal 2,0 mil, diharapkan penumpukan sekitar 1,0 mil per sisi.

Pada katrol timing, pertambahan ini terjadi pada sisi-sisi gigi. Puli berlapis keras yang dimesin ke dimensi nominal sebelum anodisasi keluar dari tangki dengan jarak gigi yang lebih sempit daripada gambar teknis. Pada profil pitch halus seperti T2.5 atau AT3, puluhan mikron di tiap sisi gigi merupakan bagian signifikan dari jarak gigi.

Solusinya sederhana namun harus disengaja: mesin bentuk gigi lebih kecil dari ukuran nominal sesuai pertumbuhan yang diprediksi, atau tentukan dimensi akhir setelah anodisasi dan biarkan tukang mesin menghitung ulang jalur alatnya. Yang tidak efektif adalah mesin ke dimensi nominal, lalu lakukan pelapisan keras dan berharap hasilnya sesuai.

Jika Anda memesan puli berlapis keras, nyatakan apakah dimensi yang Anda berikan berlaku sebelum atau sesudah pelapisan. Kami selalu menanyakan hal ini untuk setiap pesanan pelapisan keras karena jawaban Anda menentukan jalur alat yang digunakan.

Baja: ketika aluminium tidak cukup

Sebutan umum untuk puli timing baja adalah C45E, 1045, S45C, dan baja 45#.

Puli timing aluminium profil T10

Sifat standar AISI 1045 / C45 yang dipublikasikan:

Kekuatan tariknya kira-kira dua kali lipat dibandingkan 6061-T6 dan kekerasannya juga sekitar dua kali lipat sebelum perlakuan permukaan apa pun. Alasan resmi yang dipublikasikan oleh produsen katrol sangat sederhana: kekuatan dan kekerasan lebih tinggi daripada aluminium, bobot lebih berat, serta cocok untuk beban tinggi dan kecepatan tinggi.

Bobot tidak selalu menjadi kekurangan. Pada katrol penggerak, inersia tambahan meredam variasi kecepatan. Namun pada sumbu servo—di mana Anda berupaya meminimalkan inersia yang tercermin—hal ini benar-benar menimbulkan biaya.

Pilih baja apabila:

· Torsi cukup tinggi sehingga dapat mendistorsi gigi aluminium

· Penggerak beroperasi terus-menerus pada kecepatan tinggi dengan sabuk abrasif

· Katrol berukuran kecil, sehingga beban gigi terkonsentrasi pada sedikit gigi

· Suhu operasi melebihi batas toleransi aluminium

Plastik: ringan, sunyi, dan tidak stabil secara dimensi

Katrol polimer digunakan pada aplikasi ringan, penanganan makanan, serta aplikasi di mana kebisingan atau bobot menjadi pertimbangan utama. PA6 (nilon 6) merupakan jenis yang paling umum.

Data PA6 yang dipublikasikan dari lembar spesifikasi teknis polimer rekayasa:

Kekuatan tarik tampak mengesankan, yaitu seperempat dari 6061. Masalahnya terletak pada dua baris terakhir.

Nilon menyerap air dan mengembang. Katrol yang dibubut sesuai toleransi di bengkel kering lalu dipasang di pabrik lembap atau lingkungan pencucian, mengalami perubahan dimensi. Pada katrol timing, hal ini berarti diameter pitch berubah dan keterkaitan gigi pun ikut berubah.

Dokumentasi produsen secara eksplisit menyatakan bahwa hal ini merupakan pertimbangan desain, bukan cacat. Sifat ini melekat pada polimer tersebut.

Di mana katrol plastik bekerja dengan baik:

· Beban ringan, kecepatan rendah

· Aplikasi yang sensitif terhadap kebisingan

· Lingkungan korosif di mana logam akan lebih cepat gagal

· Aplikasi di mana katrol sengaja dirancang sebagai komponen pengorbanan

Di mana mereka tidak digunakan:

· Posisi presisi, karena pergeseran dimensi menghilangkan tujuan utamanya

· Torsi tinggi, karena gigi-gigi tersebut mengalami geseran

· Lingkungan panas mendekati batas kontinu 100 °C

Kita harus jujur mengenai suatu keterbatasan dalam data yang dipublikasikan dan dapat kami verifikasi: kandungan kelembapan jenuh serta perubahan dimensi persentase akibatnya tidak tersedia dari lembar data utama. Nilai penyerapan selama 24 dan 96 jam di atas adalah data nyata; perilaku kesetimbangan jangka panjang dalam lingkungan tertentu harus diperoleh dari pemasok bahan Anda untuk mutu spesifik yang digunakan.

Besi cor dan stainless

Besi Cor muncul pada katrol berukuran lebih besar, dengan kelas-kelas seperti HT150, HT200, HT250, dan GG25 yang diberi nama oleh produsen. Ambang batas penggantian aluminium dengan besi cor merupakan pertanyaan terkait ukuran dan biaya, bukan aturan resmi yang dipublikasikan, sehingga kami tidak dapat memverifikasi batas diameter spesifik. Dalam praktiknya, hal ini didorong oleh ekonomi pengecoran: di atas diameter tertentu, pengecoran lebih ekonomis dibandingkan pemesinan dari bahan baku padat.

Stainless katrol menggunakan kode seperti SUS303, SUS304, dan AISI 431. Aplikasinya adalah pencucian (washdown), di mana persyaratan utamanya adalah ketahanan korosi, bukan kinerja mekanis. Perlu dicatat bahwa 303 dan 304 bersifat austenitik dan tidak dapat dikeraskan melalui perlakuan panas, sehingga katrol stainless steel bukanlah katrol keras.

Memilih

Pertanyaan yang Sering Diajukan

Apakah anodisasi lapisan keras membuat katrol aluminium saya sekeras baja?

Lapisan permukaan dengan kekerasan 400 hingga 700 HV lebih keras daripada baja 1045 yang memiliki kekerasan 170 hingga 210 HB. Substrat di bawahnya tetap berupa aluminium lunak, sehingga katrol tahan abrasi namun tidak tahan deformasi di bawah beban gigi yang berat.

Mengapa katrol anodisasi saya tidak pas dengan sabuknya?

Kemungkinan besar bentuk gigi dibubut sesuai ukuran nominal, dan pertumbuhan lapisan mengecilkan ruang gigi. Periksa apakah dimensi gambar teknis ditentukan sebelum atau sesudah proses anodisasi.

Dapatkah saya menggunakan katrol nilon dalam aplikasi pembersihan menyeluruh?

Bahan ini tahan korosi, tetapi menyerap air dan mengalami perubahan dimensi. Untuk aplikasi pembersihan menyeluruh yang memerlukan presisi tinggi, baja tahan karat merupakan pilihan yang lebih baik.

Apakah 7075 lebih unggul daripada 6061 untuk katrol?

Bahan ini lebih kuat, tetapi juga lebih mahal dan kurang tahan korosi. Untuk sebagian besar aplikasi katrol, batas utamanya adalah keausan permukaan, bukan kekuatan volume, sehingga pelapis keras pada 6061 biasanya lebih unggul dibandingkan mengganti paduan.

Berapa suhu maksimum yang dapat ditahan katrol aluminium?

6061-T6 memiliki suhu layanan mekanis maksimum sebesar 170 °C. Dalam praktiknya, sabuk biasanya menjadi komponen pembatas jauh sebelum katrol.

Apakah katrol baja memerlukan perlakuan permukaan?

Untuk perlindungan terhadap korosi, jawabannya sering kali ya—tergantung pada lingkungan penggunaan. Untuk ketahanan aus, baja 1045 dengan kekerasan 170–210 HB umumnya sudah memadai terhadap sabuk standar tanpa perlakuan pengerasan tambahan.

Tianjin HaoRongShengYe Electrical Equipment Co., Ltd. memproduksi katrol timing dari aluminium, baja C45, besi cor, dan stainless steel, dalam profil HTD, GT, T, AT, serta profil imperial. Jika Anda memesan katrol dengan anodisasi keras, beri tahu kami apakah dimensi gigi yang Anda gunakan dihitung sebelum atau sesudah pelapisan—sehingga kami dapat menyesuaikan jalur alat (toolpath) secara tepat.