Por que usar PEEK para os engrenaxes de desgaste

Engrenaxes de plástico Peek: o material do futuro, varias veces máis forte que as engrenaxes metálicas

No campo industrial moderno, o rendemento dos materiais determina directamente a vida útil, a eficiencia operativa e o custo global dos produtos. Entre eles, a resistencia ao desgaste, como un indicador importante da capacidade dun material para resistir o desgaste, é aínda máis crítico para os engrenaxes, un compoñente clave nos equipos mecánicos. Nos últimos anos, o material PEEK (Polyether Ether Ketone) xurdiu gradualmente como material clave na selección de engrenaxes resistentes ao desgaste debido á súa excelente resistencia ao desgaste, resistencia mecánica, resistencia química e alta estabilidade de temperatura. Neste artigo, botaremos unha ollada máis atenta ás propiedades de resistencia ao desgaste de PEEK e por que é o material de elección na fabricación de engrenaxes de desgaste.

Polyether Ether Ketone (PEEK) é un plástico de enxeñaría especializada con excelentes propiedades e úsase nunha ampla gama de aplicacións, especialmente na fabricación de engrenaxes, onde os materiais PEEK mostran vantaxes únicas.

Características de rendemento dos materiais Peek

Excelentes propiedades mecánicas

Peek ten alta resistencia e rixidez, a súa resistencia á tracción pode chegar a 90 - 100 MPa, a forza de flexión pode chegar a 140 - 160 MPa. En comparación cos plásticos tradicionais de enxeñería, as propiedades mecánicas de PEEK son máis destacadas. Ao mesmo tempo, Peek tamén ten unha boa resistencia á fatiga e a resistencia ao desgaste, o que fai que os engrenaxes de PEEK no proceso de operación de moito tempo poden manter un rendemento estable, menos propenso a fisuras de fatiga e problemas de desgaste excesivos. Por exemplo, nalgún ambiente de alta carga de alta velocidade, a vida útil das engrenaxes de peek supera con moito a dos engrenaxes de metal tradicionais e as engrenaxes de plástico.

Boas propiedades auto-lubricantes

Os materiais PEEK teñen un baixo coeficiente de fricción, normalmente entre 0,1 - 0,3 e unha boa resistencia ao desgaste. Os engrenaxes de PEEK poden operar sen lubricación, reducindo a confianza en sistemas de lubricación externos, custos de mantemento e complexidade do sistema. Ademais, as propiedades auto-lubricantes de Peek reducen efectivamente a fricción e o desgaste entre os engrenaxes, mellorando a eficiencia de engrenaxe e a vida útil. Por exemplo, as propiedades auto-lubricantes dos engrenaxes PEEK son especialmente importantes nos equipos onde o espazo é limitado e é difícil instalar un sistema de lubricación, como a micromachinería e os equipos médicos.

Excelente resistencia de alta temperatura

PEEK ten unha temperatura de transición de vidro (TG) de aproximadamente 143 ° C, un punto de fusión duns 343 ° C e unha temperatura de servizo a longo prazo de 250 - 260 ° C. Os engrenaxes de PEEK tamén están dispoñibles nunha ampla gama de temperaturas. A altas temperaturas, PEEK aínda mantén boas propiedades mecánicas e estabilidade dimensional sen suavizar, deformación ou outros problemas. Isto permite que os engrenaxes de petos funcionen correctamente en contornas de alta temperatura, como en motores automotivos, equipos aeroespaciais, equipos de calefacción industrial e outras condicións de traballo de alta temperatura, as engrenaxes PEEK teñen boas perspectivas de aplicación.

Resistencia química

PEEK ten unha excelente resistencia química e pode resistir a maioría dos ácidos, alcalís e disolventes orgánicos. Nalgúns ambientes de traballo químicamente corrosivos, como equipos químicos, petroquímicos e outros campos, os engrenaxes de PEEK poden funcionar de forma estable durante moito tempo sen degradación ou fracaso do rendemento debido á corrosión química.

Boa estabilidade dimensional

O coeficiente lineal de expansión térmica de PEEK é pequeno, aproximadamente 5 × 10-⁵ / ℃, no ambiente de grandes cambios de temperatura, o cambio dimensional das engrenaxes de PEEK é pequeno e pode manter unha alta precisión e estabilidade. Isto é de gran importancia para os sistemas de transmisión de engrenaxes que requiren unha alta precisión, como instrumentos de precisión e máquinas -ferramentas CNC.

Baixa absorción de auga

PEEK ten baixa absorción de auga, que normalmente é inferior ao 0,5%. Nun ambiente húmido, o rendemento dos engrenaxes Peek non se verá moi afectado e pode manter unha condición de traballo estable.

Vantaxes da aplicación de engrenaxes

Redución do peso

En comparación cos engrenaxes metálicos, a densidade do material PEEK é baixa, aproximadamente 1,3 - 1,4 g/cm³, só 1/5 - 1/6 de aceiro. Usar PEEK para fabricar engrenaxes pode reducir enormemente o peso dos engrenaxes, reducindo así o peso de todo o sistema de transmisión, mellorando a eficiencia operativa dos equipos e o aforro de enerxía. En aeroespacial, automoción e outras áreas con altos requirimentos de peso, as vantaxes lixeiras dos engrenaxes de PEEK son especialmente obvias. Por exemplo, o uso de engrenaxes en lugar de engrenaxes metálicas no sistema de combustible dun avión pode reducir o peso do avión, menor consumo de combustible e mellorar o rendemento do voo.

Redución de ruído

Os materiais PEEK teñen boas propiedades de absorción de vibracións e redución de ruído. No proceso de transmisión de engrenaxes, as engrenaxes PEEK poden absorber e reducir eficazmente as vibracións e o ruído, mellorar a suavidade e o confort do sistema de transmisión. Nalgúns equipos con altos requisitos de ruído, como electrodomésticos, equipos de oficina, etc., os engrenaxes de ollada poden proporcionar un ambiente de traballo máis tranquilo.

Mellora da eficiencia de transmisión

Debido ás propiedades auto-lubricantes e ao baixo coeficiente de fricción de engrenaxes, pódense reducir as perdas de fricción durante a eficiencia de engrenaxe e transmisión. En comparación cos engrenaxes metálicos, a eficiencia de transmisión dos engrenaxes de PEEK pode incrementarse nun 5% - 10%, o que é importante para mellorar a eficiencia enerxética dos equipos e reducir os custos operativos.

Custos reducidos

Aínda que os materiais PEEK son relativamente caros, os seus sinxelos ciclos de procesamento e moldura curtos poden reducir os custos de procesamento. Ademais, as engrenaxes de PEEK teñen unha longa vida útil e baixos custos de mantemento. Desde o punto de vista de toda a vida útil, o custo integral das engrenaxes Peek non é superior ao dos engrenaxes de metal tradicionais e as engrenaxes de plástico. Por exemplo, nalgúns equipos producidos en masa, como automóbiles, electrodomésticos, etc., o uso de engrenaxes PEEK pode reducir os custos mediante a produción en masa e mellorar a competitividade no mercado dos produtos.

Áreas de aplicación de engrenaxes

Industria automotriz

No campo do automóbil, pódense usar engrenaxes PEEK no motor, transmisión, dirección de enerxía eléctrica (EPS), sistema de freada e outros compoñentes. Por exemplo, no sistema de cronometraxe de válvulas variables do motor (VVT), as engrenaxes PEEK poden funcionar de forma estable a alta temperatura e alta velocidade para mellorar o rendemento do motor e a economía de combustible. En transmisións, as engrenaxes de ollada reducen o ruído e as vibracións, mellorando a eficiencia da transmisión e o confort por quendas. Nos sistemas EPS, as vantaxes lixeiras e de baixo ruído das engrenaxes de PEEK melloran a resposta ao sistema e o confort de condución.

Aeroespacial

A industria aeroespacial ten requisitos moi estritos sobre o rendemento e o peso dos compoñentes, e pódense empregar engrenaxes en sistemas de combustible de avións, sistemas de control de voos, sistemas de engrenaxes de aterraxe e outros compoñentes debido ao seu excelente rendemento e ás súas características lixeiras. Por exemplo, nas bombas de combustible dos avións, as engrenaxes de PEEK son capaces de traballar de forma estable baixo o ambiente corrosivo do combustible de aviación e reducir o peso das bombas de combustible, reducindo así o consumo de combustible das aeronaves.

Dispositivos médicos

No campo dos dispositivos médicos, os engrenaxes de ollada úsanse habitualmente no sistema de equipos médicos, como robots cirúrxicos, equipos de rehabilitación, equipos de imaxe, etc. Os materiais PEEK teñen unha boa biocompatibilidade e resistencia á esterilización, que poden cumprir os requisitos de seguridade e saúde de dispositivos médicos. Ao mesmo tempo, o baixo ruído e as características de alta precisión dos engrenaxes PEEK poden mellorar o rendemento e a fiabilidade dos equipos médicos.

Automatización industrial

No campo da automatización industrial, as engrenaxes PEEK son amplamente utilizadas no sistema de transmisión de robots, máquinas -ferramentas CNC, liñas de produción automatizadas, etc. A alta precisión de PEEK, a alta resistencia á abrasión e a longa vida útil poden mellorar a produtividade e a estabilidade de o equipo e reduce o custo de mantemento.

Campo de equipos electrónicos

No campo dos equipos electrónicos, as engrenaxes de PEEK úsanse habitualmente no sistema de impulso de impresoras, copiadoras, escáneres e outros equipos de oficina. As características de baixo ruído, lixeiro e de alta precisión dos engrenaxes PEEK poden mellorar o rendemento do equipo e da experiencia do usuario.

Tecnoloxía de procesamento de engrenaxes Peek

Moldura por inxección

O moldeo por inxección é un dos métodos máis usados ​​para producir engrenaxes. As partículas de mirada quéntanse a un estado fundido e logo inxectanse no molde, despois do arrefriamento e curado, para obter engrenaxes. O proceso de moldura por inxección ten as vantaxes de alta produtividade, baixo custo e adecuado para a produción en masa.

Procesamento mecánico

Para algúns engrenaxes con altos requisitos de precisión e estruturas complexas, pódense empregar métodos de mecanizado para a fabricación. Os métodos de mecanizado de uso común inclúen xirar, fresar, moer e así por diante. No proceso de mecanizado, debemos prestar atención ao control dos parámetros de procesamento, para evitar a temperatura de procesamento é demasiado alto, obtendo un descenso no rendemento de materiais PEEK.

Impresión 3D

Co desenvolvemento continuo da tecnoloxía de impresión 3D, a tecnoloxía de impresión 3D tamén se pode usar para fabricar engrenaxes. A tecnoloxía de impresión 3D ten un alto grao de liberdade de deseño, a capacidade de fabricar estruturas complexas e outras vantaxes, pero aínda se debe mellorar o rendemento e a precisión dos engrenaxes de PEEK impresas en 3D.

Tendencia de desenvolvemento de engrenaxes

Alto rendemento

Coa expansión continua dos campos de aplicación e a mellora continua dos requisitos de rendemento de engrenaxes, o futuro dos engrenaxes de PEEK desenvolverase na dirección de alto rendemento, como mellorar a forza, a rixidez, a resistencia á abrasión, a resistencia á fatiga e outras propiedades para poder cumprir as condicións de traballo máis esixentes e os requisitos de uso.

Funcionalización

Para satisfacer as necesidades especiais de diferentes aplicacións, desenvolveranse engrenaxes PEEK en dirección á funcionalización, como engrenaxes con condutividade eléctrica, condutividade térmica, funcións antiestáticas, anti-bacterianas e outras.

Greening

No contexto de aumentar a conciencia ambiental, o desenvolvemento verde de engrenaxes de PEEK converterase nunha tendencia. Por exemplo, o desenvolvemento de materiais reciclables e biodegradables para reducir o impacto no medio ambiente; Optimiza o proceso de produción para reducir o consumo de enerxía e as emisións de contaminantes.

En resumo, mira materiais coas súas excelentes características de rendemento, de xeito que as engrenaxes nas propiedades mecánicas, as propiedades autolubricantes, o rendemento de alta temperatura, a resistencia química, a estabilidade dimensional e outros aspectos do rendemento excepcional e na redución do peso, reduce o ruído reduce , mellorar a eficiencia da transmisión, reducir os custos, etc., ten vantaxes significativas, polo que se utiliza amplamente en automoción, aeroespacial, equipos médicos, automatización industrial, equipos electrónicos e outros campos. Co progreso continuo e o desenvolvemento da tecnoloxía, o rendemento de PEEK Gears seguirá mellorando e as áreas de aplicación continuarán expandíndose.