Khi thiết kế một bánh răng riêng lẻ hoặc một bộ truyền bánh răng, việc lựa chọn vật liệu gia công bánh răng sẽ là yếu tố chính làm cơ sở cho hình dạng bánh răng hoặc hiệu suất của bánh răng sẽ quyết định việc lựa chọn vật liệu thích hợp. Có nhiều loại nguyên liệu thô khác nhau thường được sử dụng trong chế tạo bánh răng và mỗi loại đều có ưu điểm nổi bật là đặc tính cơ học của nó là sự lựa chọn ưu việt. Các loại vật liệu chính là hợp kim đồng, hợp kim sắt, hợp kim nhôm và nhựa nhiệt dẻo. Hãy cùng chúng tìm hiểu chi tiết về các loại vật liệu gia công bánh răng trong bài viết dưới đây.
Khi thiết kế một thiết bị phải chịu môi trường ăn mòn hoặc cần không có từ tính, hợp kim đồng thường là lựa chọn tốt nhất. Ba hợp kim đồng phổ biến nhất được sử dụng trong bánh răng là đồng thau, đồng phốt-pho và đồng nhôm.
Khi thiết kế bánh răng đòi hỏi độ bền vật liệu vượt trội thì hợp kim sắt là sự lựa chọn tốt nhất. Ở dạng thô, sắt xám có thể được đúc và gia công thành bánh răng. Thông thường, gang được sử dụng trong các ứng dụng trong đó đồng photpho là lựa chọn thay thế phù hợp nhưng ứng dụng này không bị hạn chế bởi từ trường của vật liệu. Thép là hợp kim của sắt, cacbon và các nguyên tố vi lượng khác. Có bốn tên gọi chính của hợp kim thép. Đó là thép carbon, thép hợp kim, thép không gỉ và thép công cụ. Hợp kim thép carbon được sử dụng cho hầu hết các loại bánh răng vì chúng dễ gia công, có khả năng chống mài mòn tốt, có thể cứng lại, được bán rộng rãi và tương đối rẻ tiền. Hợp kim thép cacbon có thể được phân loại thành thép nhẹ, thép cacbon trung bình và thép cacbon cao. Hợp kim thép nhẹ có hàm lượng carbon dưới 0,30%. Hợp kim thép cacbon cao có hàm lượng cacbon lớn hơn 0,60% và thép có hàm lượng trung bình nằm ở giữa. Những loại thép này là sự lựa chọn tốt cho bánh răng thúc đẩy, bánh răng xoắn ốc, giá đỡ bánh răng, bánh răng côn và giun.
Thép carbon có thể được làm cứng bằng cảm ứng hoặc được làm cứng bằng laser với độ cứng tối đa HRc 55. Thép hợp kim như AISI 4140 chứa các nguyên tố bổ sung như nhôm, crom, đồng và/hoặc niken. Những nguyên tố khác này, khi được hợp kim với sắt và cacbon, sẽ tạo ra loại thép cứng hơn, dễ gia công hơn và có khả năng chống ăn mòn cao hơn thép cacbon thông thường. Những hợp kim này thường được sử dụng để chế tạo bánh răng trụ, bánh răng xoắn ốc, giá đỡ bánh răng, bánh răng côn xoắn ốc và giun.
Ngoài việc làm cứng bằng cảm ứng và bằng laser, các hợp kim này có thể được cacbon hóa hoặc làm cứng bằng vỏ. Độ cứng tối đa của các hợp kim này là HRc 63. Độ bền tăng thêm cho phép các bánh răng có cùng kích thước chịu được tải trọng bổ sung và chống mài mòn trong nhiều chu kỳ hơn. Hợp kim thép không gỉ có hàm lượng crôm tối thiểu là 11% và là hợp kim của nhiều nguyên tố vi lượng bao gồm niken, mangan, silicon, phốt pho, lưu huỳnh và nitơ. Chúng được chia thành thép không gỉ ferit có từ tính, thép không gỉ austenit không từ tính, martensitic và kết tủa cứng lại. Thép không gỉ austenit được chỉ định là thép không gỉ dòng 300, trong khi thép không gỉ ferit được chỉ định là thép không gỉ dòng 400. Loại thép không gỉ phổ biến nhất là hợp kim 304. Nó chứa 18% crom và 8% niken.
Đối với bánh răng, thép không gỉ 303 thường được sử dụng. Trong hợp kim 303, hàm lượng crom giảm xuống còn 17% và 1% hợp kim là lưu huỳnh. Do có thêm lưu huỳnh nên hợp kim 303 có khả năng gia công được cải thiện so với hợp kim 304. Khi cần cải thiện khả năng chống ăn mòn, hợp kim 316 là lựa chọn tốt hơn. Hợp kim này có 16% crom, 10% niken và 2% molypden; Hợp kim 316 và 303 được sử dụng cho bánh răng trụ, bánh răng xoắn ốc và bánh răng côn. Giá đỡ bánh răng thường được làm từ hợp kim 304. 440C là loại thép không gỉ ferritic phổ biến nhất và 17-4PH là loại thép không gỉ cứng kết tủa phổ biến nhất.
Hợp kim nhôm là sự thay thế tốt cho hợp kim sắt trong các ứng dụng cần tỷ lệ cường độ trên trọng lượng cao. Hợp kim nhôm thường có trọng lượng bằng một phần ba trọng lượng của hợp kim thép có cùng kích thước. Lớp hoàn thiện bề mặt được gọi là thụ động bảo vệ hợp kim nhôm khỏi quá trình oxy hóa và ăn mòn. Điều này tương tự như rỉ sét trên hợp kim thép; tuy nhiên, nó phủ lên bề mặt, bảo vệ nó khỏi bị hư hại thêm. Hợp kim nhôm đắt hơn thép carbon nhưng rẻ hơn thép không gỉ. Tuy nhiên, chúng dễ gia công, do đó bù đắp được sự gia tăng chi phí vật liệu.
Hợp kim nhôm không thể được sử dụng trong môi trường nhiệt độ cao vì chúng bắt đầu biến dạng ở nhiệt độ 400°F. Các hợp kim nhôm phổ biến được sử dụng trong truyền động là 2024, 6061 và 7075. Hợp kim nhôm 2024 là anh em họ với đồng nhôm vì nó cũng là hợp kim của nhôm và đồng. Tuy nhiên, trong trường hợp này, tỷ lệ bị đảo ngược. Đồng vào năm 2024 mang lại cho hợp kim này độ bền cao nhưng làm giảm đáng kể khả năng chống ăn mòn. Nhôm 7075 kết hợp kẽm và magiê với nhôm để tạo thành hợp kim có độ bền cao, có khả năng chịu tải trọng. Nhôm 6061 là hợp kim của nhôm, silicon và magiê. Nó là một hợp kim nhôm có độ bền trung bình, có khả năng chống ăn mòn tốt và có thể hàn được. Cả ba hợp kim nhôm này đều có thể được xử lý nhiệt để cải thiện độ cứng của chúng. Bánh răng được làm từ hợp kim nhôm bao gồm bánh răng trụ, bánh răng xoắn ốc, bánh răng côn răng thẳng và giá đỡ bánh răng.
Nhựa nhiệt dẻo là sự lựa chọn tốt nhất cho các bánh răng có trọng lượng là tiêu chí quan trọng nhất. Bánh răng làm từ nhựa có thể được gia công giống như bánh răng kim loại; tuy nhiên, một số loại nhựa nhiệt dẻo phù hợp hơn để sản xuất thông qua ép phun. Một trong những loại nhựa nhiệt dẻo đúc phun phổ biến nhất là acetal. Vật liệu này còn được gọi là polyacetal hoặc polyoxymethylene (POM). Polyoxymethylene có sẵn ở hai dạng: Nó được sản xuất dưới dạng chất đồng trùng hợp (POM-H) hoặc được sản xuất dưới dạng chất đồng trùng hợp (POM-C). Bánh răng có thể được làm từ một trong hai loại polymer. Đây có thể là bánh răng trụ, bánh răng xoắn ốc, bánh vít, bánh răng côn và giá đỡ bánh răng.
Ưu điểm của POM là độ ổn định kích thước của nó trong phạm vi nhiệt độ lớn, hệ số ma sát thấp và khả năng chống rão. Nó là vật liệu tuyệt vời cho các bề mặt chịu mài mòn vì nó có khả năng tự bôi trơn, nhưng POM là vật liệu kém cho các ứng dụng chịu tải va đập do tính giòn của nó. Đối với các loại ứng dụng này, nylon là lựa chọn tốt hơn. Nylon 6/6 là một polyamit bao gồm hai monome với sáu nguyên tử cacbon mỗi monome. Nylon có khả năng hấp thụ rung động rất tốt, nhưng khi tiếp xúc với độ ẩm, nó trở nên không ổn định về kích thước. Nylon cũng trải qua những thay đổi về kích thước khi chịu sự thay đổi đáng kể về nhiệt độ. Giống như acetal, nylon có hệ số ma sát thấp. Nylon có độ bền cơ học cao. Nylon có thể được sản xuất với molypden được ngâm tẩm vào nó để tạo ra tính năng tự bôi trơn. Nylon cũng có thể được sản xuất bằng sợi thủy tinh hoặc sợi carbon được nhúng vào vật liệu để tăng độ bền. Nylon là vật liệu tuyệt vời cho tất cả các loại bánh răng bao gồm bánh vít, giá đỡ bánh răng, bánh răng thúc đẩy và bánh răng côn răng thẳng.
Có một loại vật liệu chế tạo bánh răng vẫn chưa được phát triển. Nó là vật liệu lý tưởng cho tất cả các thiết kế bánh răng. Vật liệu này được gọi là unobtainium. Vật liệu này cực kỳ nhẹ, có độ cứng lớn hơn kim cương tự nhiên, có hệ số ma sát 0,001, ổn định kích thước trong mọi môi trường, không bị ăn mòn hay rỉ sét, dễ gia công và có chi phí nguyên liệu thô là 1 xu. mỗi pound. Một khi được phát minh, nó sẽ khiến tất cả các vật liệu khác trở nên lỗi thời và sẽ cải thiện đáng kể hiệu quả của bộ truyền động bánh răng.
Việc lựa chọn vật liệu phù hợp để sản xuất bánh răng phụ thuộc vào các yếu tố sau:
Vật liệu phải có các đặc tính cơ học tuyệt vời như độ bền kéo, độ mỏi, độ bền, độ bền, v.v. Tuy nhiên, điều này phụ thuộc vào sản phẩm bạn đang gia công. Ví dụ, nhựa không cần các đặc tính cơ học khắc nghiệt trong sản phẩm phù hợp.
Các bánh răng phải kết hợp với nhau, tức là tiếp xúc với nhau hoặc các bộ phận khác để hoạt động. Kết quả là, vật liệu phù hợp phải có hệ số ma sát đáng kể. Hơn nữa, bạn có thể cải thiện độ ma sát bằng cách sử dụng cơ chế xử lý hậu kỳ phù hợp.
Ngoài ra, vật liệu phải có khả năng sản xuất cao bằng cách sử dụng các quy trình được nêu trong phần tiếp theo. Điều này sẽ làm giảm chi phí sản xuất và làm cho sản xuất rất hiệu quả. Ngoài ra, nó sẽ cải thiện một chút độ chính xác và độ chính xác.
Hi vọng bài viết này đã cung cấp các thông tin hữ ích cho bạn về cách lựa chọn vật liệu gia công bánh răng để chuẩn bị tốt nhất cho việc sản xuất của mình.
Nếu bạn đang tìm kiếm nhà cung cấp máy gia công bánh răng hãy liên hệ ngay với chúng tôi. VISC chuyên phân phối các loại máy gia công bánh răng vượt trội cho nhiều ứng dụng. Với hơn 13 năm kinh nghiệm trong vai trò chuyên gia tư vấn giải pháp gia công công nghiệp cùng sự kết hợp với các chuyên gia sản xuất máy hàng đầu trên thế giới. VISC đảm bảo chúng tôi đưa ra những tư vấn đáp ứng hiệu quả các nhu cầu riêng biệt của bạn.
--------------------------------------------------------------------------------
CÔNG TY CỔ PHẦN DỊCH VỤ VÀ GIẢI PHÁP CÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
VPGD: B4-12 Vinhomes Gardenia, Hàm Nghi, Cầu Diễn, Nam Từ Liêm, Hà Nội.
Tel: 0243-7525312 Email: Info@machines.com.vn
Website: www.visgroup.vn
Điện thoại
0989 080 089 | 090 433 8606
Mail
info@machines.com.vn
Địa chỉ văn phòng
Lô 4 - điểm Công nghiệp Di Trạch, xã Di Trạch, huyện Hoài Đức, Hà Nội
SẢN PHẨM
THÔNG TIN
ĐĂNG KÝ NHẬN THÔNG TIN
Đăng Ký nhận thông tin từ VISC