Materialer for tannskivehjul: aluminium, stål eller plast, og anodiseringsfellen

De fleste forespørsler om tannhjul angir profil og antall tenner, men lar materialet stå tomt eller skriver bare «aluminium» uten nærmere spesifikasjon. Det er vanligvis greit for lette transportbånd. Det skaper problemer når drivverket går raskt, blir varmt eller vått, eller overfører betydelig dreiemoment.

Her er hva hvert materiale faktisk gir deg, med offentlig tilgjengelige tall.

Aluminium: standardvalget og dets begrensninger

Produsenter av tannhjul oppgir ofte 6061, 6082, 7075, 6063 samt fritt-skjærende legeringer som 2011 og AlCuMgPb. 6061-T6 er det mest brukte materialet.

Offentlig publiserte egenskaper for 6061-T6:

Det viktige tallet er hardheten. 93 til 95 HB er mykt. En tidsriem har strekkfibre og en tannflate av tekstil eller gummi, og tekstilet er slipes. Kjør en riem mot nakne aluminiumstenn i lang nok tid under belastning, og aluminiumet slites, tannprofilen åpner seg, og spillet øker.

Derfor finnes anodisering på hjul, og det er her mange får problemer.

Anodisering: hardhet du ønsker, vekst du må ta hensyn til i konstruksjonen

To typer er relevante, begge under MIL-PRF-8625:

Overflatehardhet for blank, anodisert og hardanodisert aluminium.

Mot blank 6061 ved 93 til 95 HB, altså en stor forbedring. Type III hardcoat er spesifikasjonen for en remskive som må tåle slitasje fra remkontakt.

Nå kommer fella. Anodisering er ikke en belægning som påføres over delens overflate. Den omformer overflaten, og den vokser:

Anodisering vokser 50 % inn i materialet (penetrasjon) og 50 % utad (oppbygging).

Dimensjonell vekst er ca. 50 % av total belægningsmektighet per side.

Basert på det offentliggjorte eksempelet: en Type II-belægning på 0,5 mil totalt gir ca. 6,35 µm oppbygging per side, 6,35 µm penetrasjon og en total diameterendring på ca. 12,70 µm. For Type III ved 2,0 mil forventes ca. 1,0 mil per side.

På en tidsstyringskilestripe havner denne veksten på tannsidene. En hardbelagt hjulskive som er dreiet til nominelle mål før anodisering kommer ut av badekaret med smalere tannrom enn tegnet. På profiler med fin pitch, som T2.5 eller AT3, utgjør noen ti mikrometer på hver flanke en betydelig andel av tannrommet.

Løsningen er enkel, men den må være bevisst: Dreie tannprofilen undersize med forventet utvidelse, eller angi ferdigmålet etter belægning og la dreieren beregne tilbake. Det fungerer ikke å dreie til nominelle mål, hardbelage og så håpe.

Hvis du bestiller hardbelagte hjulskiver, oppgi om målene gjelder før eller etter belægning. Vi stiller dette spørsmålet ved hver hardbelagsbestilling, fordi svaret påvirker verktøybanen.

Stål: når aluminium ikke holder

Vanlige betegnelser for stål-tidshjulskiver er C45E, 1045, S45C og 45# stål.

Aluminium-tidshjulskive med T10-profil

Offentliggjorte egenskaper for AISI 1045 / C45:

Omtrent dobbelt så høy strekkstyrke som 6061-T6 og omtrent dobbelt så hard før noen overflatebehandling. Den offentliggjorte begrunnelsen fra polleprodusenter er enkel: høyere styrke og hardhet enn aluminium, tyngre kropp, egnet for høy belastning og høy hastighet.

Vekten er ikke alltid en ulempe. På en driven polle gir økt treghet jevnere hastighetsvariasjon. På en servokspor der du prøver å minimere reflektert treghet, utgjør den imidlertid en reell kostnad.

Velg stål når:

· Dreiemomentet er så høyt at det deformere aluminiumstennene

· Driften foregår kontinuerlig ved hastighet med et slibende rem

· Pollet er liten, slik at tannbelastningen konsertreres på få tenner

· Driftstemperaturen overstiger det aluminium tåler

Plast: lett, stille og dimensjonelt ustabil

Polymerpoller brukes i lette applikasjoner, matbehandling og situasjoner der støy eller vekt er avgjørende. PA6 (nylon 6) er den vanligste.

Publiserte PA6-data fra et teknisk polymerdatasheet:

Trekfastheten ser respektabel ut, på en fjerdedel av 6061. Problemet er de to siste radene.

Nylon absorberer vann og utvider seg. En hjulskive som er bearbeidet til nøyaktighet i en tørr verkstedmiljø og montert i en fuktig anleggsmiljø, eller et vaskemiljø, endrer dimensjon. På en tannhjulskive betyr det at pitch-diameteren endrer seg, og tannengasjen endrer seg dermed også.

Produsentdokumentasjonen er tydelig på at dette er en konstruksjonsbetraktning, ikke en feil. Det er en inherente egenskap ved polymeren.

Der plasthjulskiver fungerer bra:

· Lette laster, lave hastigheter

· Støyfølsomme applikasjoner

· Korrosive miljøer der metall ville svikte raskere

· Applikasjoner der remskiven bevisst er den offerdelte delen

Der de ikke brukes:

· Presis posisjonering, fordi dimensjonell drift undergraver formålet

· Høy dreiemoment, fordi tenningene skjærer

· Varme miljøer nær den kontinuerlige grensen på 100 °C

Vi må være tydelige på en begrensning i de publiserte dataene vi kunne verifisere: mettet fuktmengde og den resulterende prosentvise dimensjonelle endringen var ikke tilgjengelig fra et primært datablad. Absorpsjonstallene etter 24 og 96 timer ovenfor er reelle; langtidslikevektsatferden i et spesifikt miljø bør hentes fra din materialleverandør for den nøyaktige kvaliteten.

Støpejern og rustfritt stål

Støtt jern forekommer i større hjulskiver, med kvaliteter som HT150, HT200, HT250 og GG25, navngitt av produsenter. Grensen der støpejern erstatter aluminium er et spørsmål om størrelse og kostnad, ikke en offentliggjort regel, og vi kunne ikke bekrefte en spesifikk diametergrense. I praksis styres det av støpeøkonomien: over en viss diameter er støping billigere enn bearbeiding fra massivt materiale.

Rostfritt hjulskiver bruker betegnelser som SUS303, SUS304 og AISI 431. Anvendelsen er rensing med vann (washdown), der kravet er korrosjonsbestandighet snarere enn mekanisk ytelse. Merk at 303 og 304 er austenittiske og ikke kan herdes ved varmebehandling, så en rustfri hjulskive er ikke en hard hjulskive.

Veljar

Ofte stilte spørsmål

Gjør hardcoating-anodisering av min aluminiumskjive like hard som stål?

Overflatelaget på 400 til 700 HV er hardere enn 1045-stål på 170 til 210 HB. Underliggende grunnmateriale er fortsatt mykt aluminium, så kjiven tåler slitasje men ikke deformasjon under tunge tannlastinger.

Hvorfor passet ikke min anodiserte kjive til remmen?

Sannolikast at tannformen ble freset til nominelle mål, og at beleggets vekst reduserte tannrommene. Sjekk om tegningsmålene ble spesifisert før eller etter anodisering.

Kan jeg bruke en nylonkjive i en vaskbar applikasjon?

Det er korrosjonsbestandig, men absorberer vann og endrer dimensjoner. For vaskbare applikasjoner med presisjonskrav er rustfritt stål det bedre alternativet.

Er 7075 bedre enn 6061 for kjiver?

Det er sterkere, men det er også dyrere og mindre motstandsdyktig mot korrosjon. For de fleste remskiveapplikasjoner er grensen overflatens slitasje, ikke materialets bulkstyrke, så hardanodisering av 6061-material er vanligvis bedre enn å bytte til en høyere legering.

Hvilken temperatur kan en aluminiumsremskive tåle?

6061-T6 har en maksimal mekanisk driftstemperatur på 170 °C. I praksis er remmen vanligvis den begrensende komponenten lenge før remskiven.

Trenger stålremskiver overflatebehandling?

For korrosjonsbeskyttelse er det ofte nødvendig, avhengig av miljøet. For slitasjebeskyttelse er 1045-stål med hardhet 170–210 HB generelt tilstrekkelig mot standardremmer uten ytterligere herding.

Tianjin HaoRongShengYe Electrical Equipment Co., Ltd. produserer tidsstyrte remskiver i aluminium, C45-stål, støpejern og rustfritt stål, med profiler HTD, GT, T, AT og imperial. Hvis du bestiller hardanodiserte remskiver, oppgi om tannmålene er målt før eller etter overflatebehandlingen, slik at vi kan justere verktøybanen tilsvarende.