Materiali za zobnike s časovnim nastavkom: aluminij, jeklo ali plastika ter pasti anodizacije

Večina povpraševanj za zobata kolesca za sinhronizacijo določa profil in število zob ter pusti polje za material prazno ali napiše »aluminij« brez dodatne specifikacije. To je običajno ustrezno za lahko obratovanje transportnega traku. Težave nastanejo, kadar je pogon hitrejši, vroč, moker ali prenaša večji navor.

Spodaj je navedeno, kaj vsak material dejansko ponuja, z objavljenimi podatki.

Aluminij: privzeti izbor in njegova meja

Proizvajalci zobatih kolesc za sinhronizacijo navajajo različice 6061, 6082, 7075, 6063 ter brezposelovne vrste, kot sta 2011 in AlCuMgPb. 6061-T6 je najpogostejša različica.

Objavljene lastnosti 6061-T6:

Številka, ki je pomembna, je trdota. 93 do 95 HB je mehko. Zobnati trak ima vlečne žice in zobno površino iz tkanine ali gumije, pri čemer je tkanina abrazivna. Če trak zavrtite dovolj dolgo pod obremenitvijo proti golim aluminijastim zobom, se aluminij obrabi, profil zob se razširi in igranje se poveča.

Zato obstaja anodizacija na kolesih in ravno tu se veliko ljudi zatakne.

Anodizacija: trdota, ki jo želite, rast, za katero morate načrtovati

Pomembna sta dva tipa, oba po standardu MIL-PRF-8625:

Površinska trdota goli, anodiziran in trdo anodiziran aluminij.

Nasproti nepokrivnemu aluminiju 6061 pri 93 do 95 HB – to je veliko izboljšanje. Trdno anodizirno prekritje tipa III je specifikacija za kolesce, ki mora vzdržati abrazivni stik z trakom.

Zdaj past. Anodizacija ni premaz, ki se nanese na površino dela. Spremeni površino in raste:

Anodizacija raste 50 % v material (prodor) in 50 % navzven (nakupljanje).

Dimenzionalni prirastek znaša približno 50 % skupne debeline premaza na vsaki strani.

Izračunano na podlagi objavljenega primera: premaz tipa II s skupno debelino 0,5 mil daje približno 6,35 µm nakupljanja na vsaki strani, 6,35 µm prodora in skupno spremembo premera približno 12,70 µm. Za premaz tipa III s skupno debelino 2,0 mil pričakujte približno 1,0 mil na vsaki strani.

Pri zobatem kolescu ta prirastek nastane na strani zob. Trdo prevlečena kolesca, izdelana na nazivne mere pred anodiranjem, iz kopeli izhajajo z ožjimi zobnimi prostori kot narisano. Pri finih profilih, kot sta T2,5 ali AT3, desetke mikrometrov na vsaki strani zob predstavljajo pomemben delež zobnega prostora.

Rešitev je preprosta, vendar jo je treba namenoma izvesti: izdelati zobno obliko pod nazivno mero za pričakovano povečanje ali določiti končne mere po anodiranju in pustiti, da strojnik izvede obratni izračun. Ne deluje pa izdelava na nazivne mere, trda prevleka in upanje.

Če naročate trdo prevlečena kolesca, navedite, ali so vaše mere pred ali po prevleki. To vprašanje postavljamo pri vsakem naročilu trde prevleke, saj odgovor spremeni orodni potek.

Jeklo: ko aluminij ni dovolj

Pogosti oznaki jeklenih zobnikov za zobnike s časovno sinhronizacijo sta C45E, 1045, S45C in 45# jeklo.

Aluminijasto zobnik s profilom T10

Objavljene lastnosti AISI 1045 / C45:

Približno dvakrat večja natezna trdnost kot pri 6061-T6 in približno dvakrat večja trdota pred katero koli površinsko obdelavo. Uradni razlog proizvajalcev kolesc je preprost: večja trdnost in trdota kot pri aluminiju, težji material, primernega za visoke obremenitve in visoke hitrosti.

Masa ni vedno slabost. Pri gonjenem kolescu dodatna vztrajnost izravnava spremembe hitrosti. Pri servopogonu, kjer želite zmanjšati odsevno vztrajnost, pa predstavlja resno breme.

Izberite jeklo, kadar:

· Vrtljivi moment je dovolj velik, da deformira aluminijaste zobce

· Pogon deluje neprekinjeno pri visoki hitrosti z abrazivnim trakom

· Kolesce je majhno, zato se obremenitev zobcev osredotoči na majhno število zobcev

· Delovna temperatura presega temperaturno območje, ki ga aluminij zdrži

Plastika: lahka, tiha in dimenzionalno nestabilna

Polimerna kolesca se uporabljajo pri lahkem obremenitvi, pri ravnanju z živili ter v aplikacijah, kjer je pomembna tišina ali masa. Najpogostejši material je PA6 (poliamid 6).

Objavljene lastnosti PA6 iz tehničnega podatkovnega lista inženirskih polimerov:

Natezna trdnost izgleda spoštovana pri četrtini 6061. Težava je v zadnjih dveh vrsticah.

Najlon absorbira vodo in se razširi. Kolesce za prenos, izdelano z natančnostjo v suhem delavnem prostoru in nameščeno v vlažni tovarni ali v okolju z močno pranjem, spremeni dimenzije. Pri zobatem kolescu za prenos to pomeni, da se spremeni premer koraka in s tem tudi zobotrebenje zob.

Proizvajalčeva dokumentacija jasno navaja, da gre za načelno odločitev ob načrtovanju in ne za napako. To je značilnost samega polimera.

Kje plastični kolesci delujejo dobro:

· Pri lahkih obremenitvah in nizkih hitrostih

· V aplikacijah, kjer je pomembna tišina

· V korozivnih okoljih, kjer bi kovinski kolesci hitreje odpovedali

· V aplikacijah, kjer je kolesce namensko izbrano kot žrtvovni del

Kje ne delujejo:

· Pri natančnem pozicioniranju, saj dimenzijsko odmikanje razveljavi njegovo namenjeno uporabo

· Pri visokem navoru, saj se zobci pretrgajo

· V vročih okoljih blizu meje 100 °C za neprekinjen obrat

Omejitev objavljenih podatkov, ki smo jih preverili, mora biti jasna: vsebnost zasičenja z vlago in posledična odstotna sprememba dimenzij nista na voljo v primarnem podatkovnem listu. Zgoraj navedene vrednosti absorpcije po 24 in 96 urah so dejanske; dolgoročno ravnovesno obnašanje v določenem okolju naj bi zagotovil vaš dobavitelj materiala za točno stopnjo.

Litina in nerjaveča jeklena lega

Liveno železo pojavi se pri večjih kolesih, proizvajalci pa navajajo različne stopnje, kot so HT150, HT200, HT250 in GG25. Meja, pri kateri litina nadomesti aluminij, je vprašanje velikosti in stroškov, ne objavljeno pravilo, zato nismo mogli preveriti določenega premera. V praksi to določajo ekonomski vidiki litja: nad določenim premerom je litje ugodnejše od obdelave iz polizdelka.

Nerjavnega kolesa za trakove uporabljajo oznake, kot so SUS303, SUS304 in AISI 431. Uporabljajo se v okolju za pranje (washdown), kjer je ključna zahteva odpornost proti koroziji, ne pa mehanske trdnosti. Opomba: jekla 303 in 304 sta avstenitna in jih ni mogoče zakaliti s toplotno obdelavo; zato jekleno kolo za trak ni hkrati tudi trdo kolo.

Izbira

Pogosto zastavljena vprašanja

Ali bo trdno lakirano anodizacijo naredilo moj aluminijasti kolesček enako trd kot jeklo?

Površinska plast z trdoto 400 do 700 HV je trdnejša od jekla 1045 z trdoto 170 do 210 HB. Osnovni material pod njo ostane mehak aluminij, zato kolesček zdrži obrabo, a ne deformacije pri težkih zobnih obremenitvah.

Zakaj se moje anodizirano kolesček ni pravilno prileglo traku?

Najverjetneje je bila zobna oblika izdelana na nazivne mere in rast premaza je zožila prostor med zobmi. Preverite, ali so na risbi dimenzije navedene pred ali po anodizaciji.

Ali lahko uporabim nilonsko kolesček v aplikaciji z izpiranjem?

Zdrži korozijo, vendar absorbira vodo in se dimenzionalno spreminja. Za izpiranje z zahtevami po natančnosti je boljša rešitev nerjavečo jeklo.

Ali je 7075 boljši od 6061 za kolesčke?

Je trši, vendar je tudi dražji in manj odporen proti koroziji. Pri večini nalog s puščicami je omejitev obraba površine, ne pa mehanske trdnosti materiala, zato je običajno bolje uporabiti trdno anodizirano aluminijevo zlitino 6061 kot nadgraditi zlitino.

Do katere temperature lahko aluminijeva puščica vzdrži?

aluminijeva zlitina 6061-T6 ima najvišjo mehansko delovno temperaturo 170 °C. V praksi je običajno remen omejitveni element že pred tem, ko doseže puščica svoje meje.

Ali jeklene puščice potrebujejo površinsko obdelavo?

Za zaščito pred korozijo je to pogosto potrebno, odvisno od okolja. Za obrabo je jeklo C45 z trdoto 170–210 HB običajno dovolj odporno proti standardnim remenom brez dodatnega zakaljevanja.

Tianjin HaoRongShengYe Electrical Equipment Co., Ltd. izdeluje zobate puščice iz aluminija, jekla C45, litine in nerjavnega jekla ter v profilih HTD, GT, T, AT in imperialnih profilov. Če naročate trdno anodizirane puščice, nam sporočite, ali so vaše zobne mere določene pred ali po nanosu premaza – glede na to bomo ustrezno nastavili orodni potek.