Wat zijn de gebruikelijke materialen voor tandwielen? In welke scenario's zijn ze elk van toepassing?

Tandwielen zijn cruciaal bij de krachtoverbrenging, omdat ze beweging en koppel overbrengen tussen componenten. De prestaties van tandwielen zijn afhankelijk van het soort grondstof dat is gebruikt om ze te maken. Dit artikel beantwoordt de vraag: 'Wat zijn de gebruikelijke materialen voor tandwielen?' Je leert ook de voordelen van het materiaal en toepasselijke scenario's.

Tandwielen van koperlegering

Koperlegeringen worden gebruikt voor zware bedrijfsomstandigheden. De drie meest voorkomende zijn messing, fosforbrons en aluminiumbrons. 

• Messing: Messing is een koperlegering gemaakt van koper en zink. De hoeveelheid zinkgehalte is anders bij messinglegeringen en het gehalte ervan verandert de ductiliteit van de legering. Een laag zinkgehalte handhaaft bijvoorbeeld een hoog niveau van taaiheid, terwijl een hoog zinkgehalte de taaiheid van de legering vermindert. Het kopergehalte resulteert in gemakkelijke bewerkbaarheid en antimicrobiële voordelen.

Messing tandwielen , zoals rechte tandwielen, worden meestal gebruikt in omgevingen met lage belasting waar de belasting minimaal is. 

• Fosforbrons: Fosforbrons is een koperlegering gemaakt van koper, tin en fosfor. Het tingehalte verhoogt de sterkte van de legering, terwijl het fosfor de stijfheid verbetert. Fosforbrons is het meest geschikt in aandrijfcomponenten met hoge wrijving. Het wordt ook gebruikt om wormwielen te produceren, die door het smeermiddel bestand zijn tegen degradatie. 

• Aluminiumbrons: Aluminiumbrons is een koperlegering gemaakt van koper, aluminium, ijzer, nikkel en mangaan. Tandwielen gemaakt van aluminiumbronslegeringen omvatten spiraalvormige tandwielen met gekruiste assen, die bekend staan ​​als schroeftandwielen en wormwielen.

Voordelen van tandwielen van koperlegering

• Corrosieweerstand: Koperlegeringen hebben een hoge corrosieweerstand vanwege hun tin- en kopergehalte. Bovendien verbetert de toevoeging van fosfor de slijtvastheid, waardoor het meer belastingen kan verdragen dan andere soorten tandwielmateriaal. 

• Ductiliteit: Koperlegeringen met een laag zinkgehalte hebben een hoge taaiheid. Dit betekent dat tandwielen van koperlegeringen kneedbaar zijn. Hun vorm kan worden veranderd zonder hun stevigheid in gevaar te brengen. 

Toepasselijke scenario's van tandwielen van koperlegeringen

Tandwielen van koperlegeringen worden gebruikt in toepassingen die zonder problemen bestand zijn tegen hoge koppels, hoge snelheden en schokbelastingen. Sommige van deze toepassingen omvatten:

• Zware machines

• Mijnbouwapparatuur

• Transmissiesystemen voor auto's

• Industriële activiteiten met hoge belasting

• Bouwmachines

Tandwielen van ijzerlegering

IJzerlegeringen worden gebruikt in situaties waarin een tandwielontwerp een superieure materiaalsterkte vereist. In zijn ruwe vorm kan grijs ijzer tot tandwielen worden bewerkt. Er zijn verschillende soorten tandwielen van ijzerlegering. 

• Gietijzer: Gietijzeren tandwielen zijn een traditioneel materiaal voor tandwielen, verkrijgbaar in verschillende vormen. Het is een ideale keuze voor tandwielen die trillingscontrole en betaalbaarheid vereisen. 

• Stalen tandwielen: Staal is een legering van koolstof, ijzer en andere elementen. Er zijn koolstofstaal en roestvrij staal. Koolstofstaallegeringen worden voor de meeste soorten tandwielen gebruikt omdat ze gehard kunnen worden en overal verkrijgbaar zijn. Koolstofstaal kan verder worden geclassificeerd in zacht staal, middelmatig koolstofstaal en koolstofstaal.

Koolstoflegeringen van zacht staal hebben een koolstofgehalte van minder dan 0,3%. Staal met een hoog koolstofgehalte heeft een koolstofgehalte van meer dan 0,6%, terwijl staal met een middelhoog koolstofgehalte een koolstofgehalte heeft dat daartussen ligt. Deze staalsoorten worden gebruikt voor de productie van rechte tandwielen, spiraalvormige tandwielen, tandheugels, wormen en kegeltandwielen. 

Koolstofstaal kan inductiegehard, lasergehard of gecarbureerd zijn. Koolstoflegeringsstaalsoorten bevatten extra elementen zoals aluminium, chroom, koper en nikkel waardoor ze sterker zijn dan gewoon koolstofstaal. 

Roestvast staal heeft een minimaal chroomgehalte van 11% en bevat extra elementen zoals nikkel, stikstof, zwavel, fosfor en silicium. Roestvast staal wordt verder onderverdeeld in ferritisch, austenitisch, martensitisch en door precipitatie gehard.

Ferritische stalen tandwielen zijn magnetisch en worden aangeduid als roestvrij staal uit de 300-serie, terwijl austenitische tandwielen niet magnetisch zijn en worden aangeduid als roestvrij staal uit de 400-serie. 

Voordelen van tandwielen van ijzerlegering

• Slijtvastheid: Tandwielen van ijzerlegering hebben een uitzonderlijke slijtvastheid en kunnen zware lasten aan. Ze zijn ook bestand tegen slijtage gedurende meer cycli.

• Geluidsdempende eigenschappen: Tandwielen van ijzerlegering hebben uitstekende trillings- en geluidsdempende eigenschappen. Ze zijn dus nuttig in situaties die een soepele en stille werking vereisen.

• Corrosiebestendigheid: Tandwielen van ijzerlegering hebben een verbeterde corrosiebestendigheid, waardoor ze ideaal zijn voor natte omgevingen of hygiënische toepassingen. 

• Gemakkelijke bewerkbaarheid: Tandwielen van ijzerlegering zijn eenvoudig te bewerken en kunnen in complexe vormen worden gegoten. Ze zijn ook goedkoop, omdat je ze om je heen kunt vinden.

Toepasselijke scenario's van tandwielen van ijzerlegering

Tandwielen van ijzerlegering worden gebruikt in grote, zware toepassingen die een stille werking vereisen. Voorbeelden hiervan zijn:

• Basissen voor zware machines

• Grote industriële versnellingsbakken

• Systemen met lage tot gemiddelde snelheid

Gereedschapsstaallegering tandwielen

Legeringen van gereedschapsstaal bevatten sporen van kobalt, molybdeen, wolfraam en vanadium. Deze aanvullende elementen 

Voordelen van tandwielen van gereedschapsstaallegering

• Hittebestendigheid: Legeringen van gereedschapsstaal behouden hun hardheid, zelfs bij hoge temperaturen, waardoor ze ideaal zijn voor spuitgiettoepassingen. 

• Duurzaamheid en stabiliteit: Deze tandwielen zijn stabiel en bestand tegen vervorming onder hoge mechanische belasting, waardoor een hoge precisie en nauwe toleranties worden gegarandeerd.

• Hardheid en slijtvastheid: Legeringen van gereedschapsstaal hebben een hoge slijtvastheid en behouden hun scherpe randen in de loop van de tijd. 

Toepasselijke scenario's van tandwielen van gereedschapsstaallegering

• Autotransmissie met hoge snelheid

• Metaalvorming

• Lucht- en ruimtevaarttoepassing

• Mijnbouw en zware machines

• Bedrijfsomgevingen met hoge temperaturen 

Tandwielen van aluminiumlegering

Aluminiumlegeringen zijn een goed alternatief voor tandwielen van ijzerlegeringen in toepassingen die een hoge sterkte-gewichtsverhouding vereisen. Deze legeringen wegen een derde van het gewicht van staallegeringen van dezelfde grootte. Ze ondergaan meestal een oppervlakteafwerking, bekend als passivatie, om ze te beschermen tegen oxidatie en corrosie. Passivering bedekt het oppervlak en beschermt de tandwielen tegen verdere schade. 

Tandwielen van aluminiumlegering worden gebruikt voor de productie van rechte tandwielen, spiraalvormige tandwielen, kegeltandwielen met rechte tanden en tandheugels.

Voordelen van tandwielen van aluminiumlegering

• Gemakkelijk te bewerken: deze tandwielen zijn beter bewerkbaar, waardoor ze gemakkelijk complexe vormen en ontwerpen kunnen vormen. 

• Stressbestendigheid: Tandwielen van aluminiumlegering, vooral het aluminium 2024 en 7075, hebben een hoge sterkte die bestand is tegen spanningsbelasting. 

• Corrosiebestendigheid: Deze tandwielen, met een combinatie van silicium en magnesium, hebben een goede corrosiebestendigheid. Ze zijn ook lasbaar. 

Toepasselijke scenario's van tandwielen van aluminiumlegering

Tandwielen van aluminiumlegering worden gebruikt in de volgende toepassingen:

• Lucht- en ruimtevaartindustrie

• Robotica en automatisering, inclusief subsystemen voor de automobielsector

• Maritieme en outdoor uitrusting

• Hogesnelheids- of gesloten versnellingsbakken

Thermoplastische tandwielen

Tandwielen van thermoplastische materialen worden vaak bewerkt als metalen tandwielen. Sommige thermoplastische kunststoffen zijn echter geschikt voor vervaardiging via spuitgieten. Een van de meest voorkomende tandwielen die op deze manier worden geproduceerd, is acetaal, ook wel polyacetaal of polyoxymethyleen (POM) genoemd. 

Polyoxymethyleen is verkrijgbaar in twee vormen: (1) homopolymeer en (2) copolymeer. Tandwielen zoals rechte tandwielen, spiraalvormige tandwielen, kegelwielen en tandheugels kunnen van beide worden gemaakt. 

Een andere vorm van themoplastics is het nylon tandwiel. Nylon tandwielen kunnen worden geproduceerd met glasvezel- of koolstofvezels, die een hoge mechanische sterkte bezitten. Ze worden gebruikt voor de productie van wormwielen, tandheugels, rechte tandwielen en kegelwielen met rechte tanden.   

Voordelen van thermoplastische tandwielen

• Dimensionale stabiliteit: Deze tandwielen behouden de dimensionele stabiliteit onder grote temperatuurbereiken. 

• Zelfsmerend: Deze tandwielen zijn zelfsmerend en beschikken dus over een uitstekend materiaal voor slijtoppervlakken. 

• Trilling absorberen: Thermoplastische materialen, zoals nylon, zijn uitstekend in het absorberen van trillingen, waardoor ze geschikt zijn voor een stille werking. 

Toepasselijke scenario's van thermoplastische tandwielen

Thermoplastische tandwielen worden gebruikt in scenario's die een laag geluidsniveau en gewichtsvermindering vereisen. Hier zijn enkele voorbeelden hiervan:

• Consumentenelektronica en huishoudelijke apparaten

• Medische en gezondheidszorgapparatuur

• Industriële en robottoepassingen

• Speelgoed en hobby's

• Kantoorapparatuur en gespecialiseerd gereedschap

Factoren die de materiaalkeuze van tandwielen beïnvloeden

• Toepassingsvereisten: Selecteer uw tandwielmateriaal afhankelijk van de toepassingsvereisten. Als de tandwielkast bijvoorbeeld onder zware belasting zal werken, gebruik dan hoogwaardig gelegeerd staal. Een roestvrijstalen tandwiel is het meest geschikt in vochtige of chemisch corrosieve omgevingen. 

• Bedrijfsomstandigheden: Houd rekening met de bedrijfsomstandigheden, bijvoorbeeld temperatuur, vochtigheid en chemische corrosie. Kies een tandwiel dat bestand is tegen de bedrijfsomstandigheden en stabiel en duurzaam blijft.

• Kosten: Beoordeel bij het kiezen van tandwielmateriaal de algehele kosteneffectiviteit. Kies een uitrusting die hoge prestaties levert als dit binnen uw budget valt. Dit biedt aanzienlijke voordelen en een langere levensduur. 

• Gebruik moderne technologie: gebruik moderne technologie om de prestaties van uw uitrustingsmateriaal te onderzoeken. Dit zal u helpen bij het kiezen van een tandwielmateriaaloptie die onder bepaalde omstandigheden goed zal werken en defecten zal voorkomen.

• Kies een gerenommeerde leverancier: werk nauw samen met een vertrouwde leverancier om kwaliteit en consistentie van tandwielmateriaal te bieden. Hun ervaring helpt u bij het selecteren van de meest geschikte uitrusting voor uw toepassing. 

• Voer materiaaltests uit: voer continu materiaaltests uit om de prestaties van tandwielen vast te stellen. Hierdoor krijgt u kennis van de mechanische eigenschappen en slijtvastheid van de tandwielen. Het zal u ook helpen bij het identificeren van de mogelijke zwakke punten en het in een vroeg stadium oplossen van problemen.

Conclusie

Dit artikel heeft de gebruikelijke materialen voor tandwielen geschetst, hun toepasselijke scenario's en hoe u de meest geschikte kunt selecteren. Het juiste materiaal verbetert de efficiëntie en betrouwbaarheid van uw transmissiesysteem en zorgt er bovendien voor dat uw bedrijf succesvol kan zijn in een concurrerende omgeving.

Neem contact op met HANGZHOU PERPETUAL MACHINERY & EQUIPMENT Co., LTD. als u meer wilt weten of een deskundige nodig heeft.

Veelgestelde vragen

Wat is het sterkste materiaal voor tandwielen?

Het sterkste materiaal voor tandwielen is het gecarbureerde gelegeerde staal. Deze tandwielen bieden een hoge oppervlaktehardheid met een hoge ductiliteit om vermoeidheid en slijtage te voorkomen.

Zijn plastic tandwielen duurzaam genoeg voor industrieel gebruik?

Ja, kunststof tandwielen zijn duurzaam genoeg voor industrieel gebruik, zolang ze worden toegepast op lichte tot middelzware toepassingen. Ze zijn echter niet ideaal voor zware machines. 

Wat is het meest kosteneffectieve tandwielmateriaal?

Koolstofstaal is het meest kosteneffectieve tandwielmateriaal. Het is overal verkrijgbaar en gemakkelijk te bewerken, waardoor het ideaal is voor goedkope toepassingen.

Wat is het beste materiaal voor tandwielen?

Staal is het beste materiaal voor tandwielen en biedt hoge sterkte, slijtvastheid, duurzaamheid en hygiënische eigenschappen. Zo worden stalen tandwielen, vooral roestvrij staal, gebruikt in vochtige ruimtes of scenario's waar hygiëne vereist is.

Kan aluminium worden gebruikt voor tandwielen?

Ja, aluminium kan worden gebruikt voor tandwielen omdat ze corrosiebestendig, laag gewicht en lage traagheid hebben. Ze worden gebruikt in de ruimtevaart, robotica en consumentenelektronica.