小议塑料齿轮的分类
Update:2024/10/16

   随着新材料的不断涌现,塑料齿轮的应用越来越广泛。在玩具、医疗器械、电子电器、国防军事、航空航天等领域,能见到塑料齿轮的身影。

相对于金属齿轮,塑料齿轮质量轻、运行噪音小、耐磨性好、自润滑性能好,可通过模塑成型、增材制造和机加工等多种途径进行加工和批量生产,这些优点都是金属齿轮所不具备的。构成塑料齿轮的塑料本身就具有润滑的功能,可降低啮合齿轮间齿面的摩擦系数,达到润滑的效果,以此可节省成本,降低维修费用。 

   塑料齿轮的成型材料可以分为通用塑料、工程塑料和特种工程塑料及以其为基体的纤维增强塑料复合材料等。

  一、通用塑料齿轮用于齿轮的普通通用塑料有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等,它们产量大,价格低,用途广泛,但是同时也有很多的缺点,比如表面硬度低,容易被划伤;在环境应力的作用下发生开裂,导致失效;在齿轮啮合的过程中,由于热膨胀系数大,会产生大量的热,更容易发生蠕变,发生永久变形。因此,通用塑料齿轮不适合于承载能力高的场合,但适合制造用于玩具和医疗器件的齿轮。

 二、工程塑料齿轮:工程聚合物是一种特殊的、高性能的合成塑料,具有优良的综合性能,刚性大,蠕变小,机械强度高,耐热性好,电绝缘性好,可在环境苛刻的场合下长期使用。几种工程塑料齿轮介绍如下:

 1、PA齿轮:具有热塑性材料的硬度,有良好的抗冲击性能和冲击韧性。某些情况下比金属性能更好,已经广泛应用于齿轮、凸轮和轴承的制作。但是它的热变形温度相对较低;制品在放置后有较大的吸水性,产 生的残余应力会造成制品表面缺陷,改变表面的厚度,使屈服强度增大,造成韧性降低;使用过程中也会产生蠕变性。

齿轮2.png


 2、POM齿轮:POM材料良好的力学性能,可以集精度和承载为一身应用到齿轮的注塑成型。作为高结晶的线型聚合物,它是耐热塑胶的典范。通过注塑成型,POM材料可以制成坚硬致密的抗疲劳、抗磨损齿轮,具有冲击性好,摩擦系数小,自润滑性能好的优势,因此,POM是聚合物齿轮的首选工程材料。其缺点是成型制品时有收缩的趋势,并且容易产生缺陷。

 3、PC齿轮:由于材料无色透明,齿轮外观会十分精美,并且可安装在精密仪器仪表中,进行齿轮传动或者作为工艺装饰品,但其制成的齿轮会存在径向的齿形变,对于此种缺陷,需要进行精确地齿轮模拟仿真才可获得。

 4、PEEK齿轮:聚醚醚酮(PEEK)具有优异的机械、化学和热性能,它比其他特种工程塑料更有优势。高温下的PEEK 材料拉伸强度和弯曲模量依旧很高,并表现出可靠的耐蠕变和抗疲劳的性能,可以长期在200 ℃的高温下使用。PEEK 齿轮也可在较大负载条件下实现动力传输,是当今模塑齿轮中的顶级工程材料。PEEK 齿轮在性能方面表现优良,在牙科中也有许多潜在的用途,PEEK 具有较低的杨氏(弹性)模量和优良拉伸性能都接近人体骨骼,适合作为牙齿的替代物。但仍需对磨损失效进行探究分析,需要考虑载荷大小、环境条件以及滑移率等条件,并针对性地开展实验分析。

 5、PPS齿轮:PPS具有硬度高,尺寸稳定性好,耐疲劳和耐化学性能的优点,是高温、腐蚀性环境中齿轮的首选材料,现在PPS 齿轮已应用到汽车、特殊流体泵等苛刻的工作条件下。PPS可以与其他聚合物相互结合,从而达到良好的机械和摩擦性能,齿轮的磨损和传动性能也可得到提升。