Materialen voor tandriemschijven: aluminium, staal of kunststof, en de anodiseringsval

De meeste aanvragen voor tandriemschijven geven het profiel en het aantal tanden op, maar laten het materiaal ongespecificeerd of vermelden eenvoudigweg "aluminium" zonder nadere specificatie. Dat is meestal voldoende voor een lichtbelaste transportband. Problemen ontstaan wanneer de aandrijving snel, heet, nat of onder hoog koppel draait.

Hieronder staat wat elk materiaal daadwerkelijk biedt, gebaseerd op gepubliceerde gegevens.

Aluminium: de standaardkeuze en zijn beperking

Fabrikanten van tandriemschijven noemen 6061, 6082, 7075, 6063 en vrijbewerkbare legeringen zoals 2011 en AlCuMgPb. 6061-T6 is de meest gebruikte legering.

Gepubliceerde eigenschappen van 6061-T6:

Het belangrijkste cijfer is de hardheid. 93 tot 95 HB is zacht. Een tandriem heeft trekdraden en een tandvlak van stof of rubber, waarbij de stof schurend werkt. Laat een riem lang genoeg onder belasting tegen onbewerkte aluminiumtanden lopen, en het aluminium slijt, het tandprofiel wordt wijter en de speling neemt toe.

Daarom bestaat anodiseren voor poelies, en daarbij vallen veel mensen in de val.

Anodiseren: de hardheid die u wilt, de diktegroei die u moet meenemen in uw ontwerp

Twee soorten zijn van belang, beide onder MIL-PRF-8625:

Oppervlaktehardheid van onbehandeld, geanodiseerd en hardgeanodiseerd aluminium.

Tegen onbehandeld 6061 met een hardheid van 93 tot 95 HB, wat een grote verbetering is. Type III hardcoat is de specificatie voor een katrol die schurend contact met een riem moet doorstaan.

Nu de valkuil. Anodiseren is geen laag die op het onderdeel wordt aangebracht. Het zet het oppervlak om — en het groeit:

Bij anodiseren groeit 50 % van de laag in het materiaal (doordringing) en 50 % naar buiten (opbouw).

De dimensionele toename bedraagt ongeveer 50 % van de totale laagdikte per zijde.

Uitgaande van het gepubliceerde voorbeeld: een Type II-laag met een totale dikte van 0,5 mil levert ongeveer 6,35 µm opbouw per zijde en 6,35 µm doordringing op, met een totale diameterwijziging van ongeveer 12,70 µm. Bij Type III met 2,0 mil verwacht u ongeveer 1,0 mil per zijde.

Bij een tandriemkatrol komt die groei op de tandzijvlakken. Een gehardcoated katrol die is gefreesd op nominale afmetingen vóór anodiseren komt uit de baden met kleinere tandruimten dan op het tekeningsblad is aangegeven. Bij fijne tandafstanden zoals T2.5 of AT3 vertegenwoordigt een tiental micrometer aan elke flank een aanzienlijk deel van de tandruimte.

De oplossing is eenvoudig, maar moet doordachte zijn: freest de tandvorm kleiner dan de gewenste maat met de verwachte uitzettingsmaat, of geef de eindafmeting na anodiseren op en laat de freestechnicus de benodigde voorafgaande afmeting berekenen. Wat niet werkt, is frezen op nominale afmetingen, daarna hardcoaten en hopen op het beste.

Als u gehardcoatede katrollen bestelt, vermeldt u dan of uw afmetingen gelden vóór of na de coating. Wij stellen deze vraag bij elke hardcoatbestelling, omdat het antwoord de gereedschapsbaan bepaalt.

Staal: wanneer aluminium niet volstaat

Veelvoorkomende benamingen voor staal tandriemkatrollen zijn C45E, 1045, S45C en 45# staal.

T10-profiel aluminium tandriemkatrol

Gepubliceerde eigenschappen van AISI 1045 / C45:

Ongeveer tweemaal de treksterkte van 6061-T6 en ongeveer tweemaal de hardheid vóór elke oppervlaktebehandeling. De gepubliceerde redenering van poeliefabrikanten is eenvoudig: hogere sterkte en hardheid dan aluminium, zwaarder gewicht, geschikt voor hoge belasting en hoge snelheid.

Het gewicht is niet altijd een nadeel. Bij een aangedreven poelie zorgt extra traagheid voor een gelijkmatigere snelheid. Bij een servoaandrijving, waarbij u de teruggekoppelde traagheid probeert te minimaliseren, is het echter een reële nadruk.

Kies staal wanneer:

· Het koppel hoog genoeg is om aluminiumtanden te vervormen

· De aandrijving continu op snelheid draait met een schurende riem

· De poelie klein is, zodat tandbelastingen zich op weinig tanden concentreren

· De bedrijfstemperatuur hoger ligt dan wat aluminium verdraagt

Plastic: licht, stil en dimensioneel instabiel

Polymerpoelies worden gebruikt bij lichte toepassingen, voedselverwerking en toepassingen waarbij lawaai of gewicht belangrijk zijn. PA6 (nylon 6) is de meest gebruikte variant.

Gepubliceerde PA6-gegevens uit een technische polymerspecificatie:

De treksterkte ziet er respectabel uit, namelijk een kwart van die van 6061. Het probleem bevindt zich in de laatste twee rijen.

Nylon neemt water op en zet uit. Een tandwiel dat in een droge werkplaats op maat is gefreesd en vervolgens in een vochtige installatie of een spoelomgeving wordt geïnstalleerd, verandert van afmeting. Bij een tandriemwiel betekent dit dat de steekcirkeldiameter verandert en daarmee ook de tandingreep.

De documentatie van de fabrikant benadrukt expliciet dat dit een ontwerpoverweging is, geen gebrek. Het is inherent aan de polymeer.

Waar kunststof tandwielen goed werken:

· Licht belasting, lage snelheden

· Toepassingen waarbij geluid gevoelig is

· Corrosieve omgevingen waar metaal sneller zou falen

· Toepassingen waarbij de katrol bewust het vervangbare onderdeel is

Waar ze niet geschikt zijn voor:

· Precisiepositionering, omdat afmetingsverandering het doel tenietdoet

· Hoge koppelbelasting, omdat de tanden afschuiven

· Hete omgevingen dicht bij de continue grens van 100 °C

We moeten duidelijk zijn over een beperking in de gepubliceerde gegevens die we konden verifiëren: het verzadigingsvochtgehalte en de daaruit voortvloeiende procentuele afmetingsverandering waren niet te verkrijgen uit een primaire technische datasheet. De bovenstaande vochtopnamecijfers na 24 en 96 uur zijn wel echt; het langtermijn-evenwichtsgedrag in een specifieke omgeving moet u verkrijgen van uw materiaalleverancier voor de exacte kwaliteit.

Gegoten ijzer en roestvast staal

Gietijzer komt voor in grotere katrollen, met kwaliteitsaanduidingen zoals HT150, HT200, HT250 en GG25, zoals door fabrikanten aangegeven. De drempel waarbij gietijzer aluminium vervangt, is een kwestie van afmeting en kosten, niet van een officieel vastgestelde regel; we konden geen specifieke diametergrens verifiëren. In de praktijk wordt dit bepaald door de economie van het gieten: boven een bepaalde diameter is gieten voordeliger dan bewerken van massief materiaal.

Van de soort gebruikt voor de vervaardiging van elektrische apparaten katrollen gebruiken aanduidingen zoals SUS303, SUS304 en AISI 431. De toepassing is spoelen (washdown), waarbij corrosiebestendigheid belangrijker is dan mechanische prestaties. Let op: 303 en 304 zijn austenitisch en kunnen niet door warmtebehandeling worden gehard, dus een roestvaststalen katrol is geen harde katrol.

Kiezen

Veelgestelde vragen

Maakt hardcoatanodiseren mijn aluminium katrol net zo hard als staal?

De oppervlaktelaag met een hardheid van 400 tot 700 HV is harder dan 1045-staal met een hardheid van 170 tot 210 HB. De onderliggende basis is nog steeds zacht aluminium, dus de katrol weerstaat slijtage maar niet vervorming onder zware tandbelasting.

Waarom paste mijn geanodiseerde katrol niet goed op de riem?

Hoogstwaarschijnlijk is de tandvorm bewerkt op nominale afmetingen en heeft de coatinggroei de tandruimten verkleind. Controleer of de afmetingen op de tekening zijn gespecificeerd vóór of na anodiseren.

Kan ik een nylon katrol gebruiken in een spoeltoepassing?

Het is corrosiebestendig, maar absorbeert water en verandert dimensioneel. Voor spoeltoepassingen met hoge precisie-eisen is roestvrij staal de betere keuze.

Is 7075 beter dan 6061 voor katrollen?

Het is sterker, maar ook duurder en minder bestand tegen corrosie. Voor de meeste poelietoepassingen is het oppervlakteslijtage, niet de volumebelasting, de beperkende factor; daarom is een harde coating op 6061 doorgaans beter dan het upgraden van de legering.

Bij welke temperatuur kan een aluminiumpoelie worden gebruikt?

6061-T6 heeft een maximale mechanische gebruikstemperatuur van 170 °C. In de praktijk is de riem doorgaans het beperkende onderdeel, lang voordat de poelie dat wordt.

Moeten stalen poelies een oppervlaktebehandeling ondergaan?

Voor corrosiebescherming is dat vaak wel nodig, afhankelijk van de omgeving. Voor slijtage is 1045 met een hardheid van 170 tot 210 HB over het algemeen voldoende tegen standaardriemen, zonder verdere verharding.

Tianjin HaoRongShengYe Electrical Equipment Co., Ltd. produceert tandriempoelies in aluminium, C45-staal, gietijzer en roestvast staal, in HTD-, GT-, T-, AT- en imperiale profielen. Als u poelies met harde anodisatie bestelt, laat ons dan weten of uw tandafmetingen voor of na de coating zijn bepaald; wij stellen het gereedschapspad dienovereenkomstig in.