Hva er de vanlige materialene for tannhjul? I hvilke scenarier er de gjeldende for?

Gir er avgjørende for kraftoverføring da de overfører bevegelse og dreiemoment mellom komponenter. Ytelsen til gir avhenger av typen råmateriale som brukes til å konstruere dem. Denne artikkelen vil svare på spørsmålet 'Hva er de vanlige materialene for tannhjul?' Du vil også lære materialets fordeler og aktuelle scenarier.

Kobberlegeringsgir

Kobberlegeringer brukes til tøffe driftsforhold. De tre vanligste er messing, fosforbronse og aluminiumsbronse. 

• Messing: Messing er en kobberlegering laget av kobber og sink. Mengden sinkinnhold er forskjellig i messinglegeringer, og innholdet endrer duktiliteten til legeringen. For eksempel opprettholder lavt sinkinnhold et høyt duktilitetsnivå, mens et høyt sinkinnhold reduserer legeringens duktilitet. Kobberinnholdet resulterer i enkel bearbeidbarhet og antimikrobielle fordeler.

Messinggir , for eksempel cylindriske tannhjul, brukes mest i miljøer med lav belastning der belastningen er minimal. 

• Fosforbronse: Fosforbronse er en kobberlegering laget av kobber, tinn og fosfor. Tinninnholdet øker legeringsstyrken, mens fosforet forbedrer stivheten. Fosforbronse er best egnet i drivkomponenter med høy friksjon. Den brukes også til å produsere ormehjul, som kan motstå nedbrytning på grunn av smøremiddelet. 

• Aluminiumsbronse: Aluminiumsbronse er en kobberlegering laget av kobber, aluminium, jern, nikkel og mangan. Gir laget av aluminiumsbronselegeringer inkluderer spiralformede tannhjul med kryssakser, som er kjent som skruehjul og ormehjul.

Fordeler med kobberlegeringsgir

• Korrosjonsbestandighet: Kobberlegeringer har høy korrosjonsbestandighet på grunn av innholdet av tinn og kobber. Videre forbedrer tilsetningen av fosfor slitestyrken, noe som gjør den i stand til å håndtere mer belastning enn andre typer utstyr. 

• Duktilitet: Kobberlegeringer med lavt sinkinnhold har høy duktilitet. Dette betyr at gir av kobberlegering er formbare. Formen deres kan endres uten at det går på bekostning av seigheten. 

Gjeldende scenarier for kobberlegeringsgir

Kobberlegeringsgir brukes i applikasjoner som tåler høyt dreiemoment, høy hastighet og støtbelastning uten feil. Noen av disse applikasjonene inkluderer:

• Kraftig maskineri

• Gruveutstyr

• Transmisjonssystemer for biler

• Industrivirksomhet med høy belastning

• Anleggsutstyr

Gears av jernlegering

Jernlegeringer brukes i situasjoner der et girdesign krever en overlegen materialstyrke. I sin rå form kan gråjern maskineres til tannhjul. Det finnes forskjellige typer tannhjul i jernlegering. 

• Støpejern: Støpejernsgir er et tradisjonelt materiale for tannhjul, tilgjengelig i forskjellige former. Det er et ideelt valg for gir som krever vibrasjonskontroll og rimelighet. 

• Stålgir: Stål er en legering av karbon, jern og andre elementer. Det er karbonstål og rustfritt stål. Karbonstållegeringer brukes til de fleste typer gir fordi de kan herdes og er allment tilgjengelige. Karbonstål kan videre klassifiseres i bløtt stål, middels karbonstål og høykarbonstål.

Karbonlegeringer av mykt stål har mindre enn 0,3 % karboninnhold. Høykarbonstål har et karboninnhold større enn 0,6 %, mens middels karbonstål har et karboninnhold som faller mellom. Disse stålene brukes til å produsere cylindriske tannhjul, spiralformede tannhjul, tannreoler, ormer og koniske tannhjul. 

Karbonstål kan være induksjonsherdet, laserherdet eller forkullet. Karbonlegert stål inneholder ekstra elementer som aluminium, krom, kobber og nikkel som gjør dem sterkere enn vanlig karbonstål. 

Rustfritt stål har et minimum krominnhold på 11 % og inneholder tilleggselementer som nikkel, nitrogen, svovel, fosfor og silisium. Rustfritt stål deles videre inn i ferritisk, austenittisk, martensittisk og nedbørsherdet.

Ferritiske stålgir er magnetiske og er utpekt som 300-serien rustfritt stål, mens austenittiske tannhjul ikke er magnetiske og er utpekt som 400-serien rustfritt stål. 

Fordeler med jernlegeringsgir

• Slitestyrke: Gear av jernlegering skryter av eksepsjonell slitestyrke og tåler tung belastning. De kan også motstå slitasje i flere sykluser.

• Støydempende egenskaper: Gir av jernlegering har utmerkede vibrasjons- og støydempende egenskaper. Dermed er de nyttige i situasjoner som krever jevn og stillegående drift.

• Korrosjonsmotstand: Gear av jernlegering har forbedret korrosjonsmotstand, noe som gjør dem ideelle for våte miljøer eller hygieniske bruksområder. 

• Enkel bearbeidbarhet: Tannhjul av jernlegering er enkle å bearbeide og kan støpes til komplekse former. De er også rimelige, da du kan finne dem rundt deg.

Gjeldende scenarier for jernlegeringsgir

Gear av jernlegering brukes i store, tunge applikasjoner som krever stillegående drift. Eksempler på disse inkluderer:

• Tunge maskinbaser

• Store industrielle girkasser

• Lav til middels hastighet systemer

Verktøy stållegeringsgir

Verktøystållegeringer har spor av kobolt, molybden, wolfram og vanadium. Disse tilleggselementene 

Fordeler med Tool Steel Alloy Gears

• Varmebestandighet: Verktøystållegeringer opprettholder hardheten selv ved høye temperaturer, noe som gjør dem ideelle for støpeapplikasjoner. 

• Holdbarhet og stabilitet: Disse girene er stabile og motstår deformasjon under høy mekanisk påkjenning, og sikrer høy presisjon og stramme toleranser.

• Hardhet og slitestyrke: Verktøystållegeringer har høy slitestyrke, og beholder sine skarpe kanter over tid. 

Gjeldende scenarier for verktøystållegeringsgir

• Høyhastighets biltransmisjon

• Metallforming

• Luftfartsapplikasjon

• Gruvedrift og tunge maskiner

• Driftsmiljøer med høy temperatur 

Gear i aluminiumslegering

Aluminiumslegeringer er et godt alternativ til jernlegeringsgir i applikasjoner som krever et høyt styrke-til-vekt-forhold. Disse legeringene er en tredjedel av vekten av stållegeringer av samme størrelse. De gjennomgår vanligvis en overflatefinish, kjent som passivering, for å beskytte dem mot oksidasjon og korrosjon. Passivering dekker overflaten, og beskytter tannhjulene mot ytterligere skade. 

Gear av aluminiumslegering brukes til å produsere cylindriske tannhjul, spiralformede tannhjul, rette tannhjul og tannreoler.

Fordeler med aluminiumslegeringsgir

• Enkel å maskinere: Disse tannhjulene har forbedret bearbeidbarhet som gjør at de lett kan formes til komplekse former og design. 

• Spenningsmotstand: Gear i aluminiumslegering, spesielt 2024 og 7075 aluminium, har høy styrke som er motstandsdyktig mot spenningsbelastning. 

• Korrosjonsmotstand: Disse girene, med en kombinasjon av silisium og magnesium, har god korrosjonsmotstand. De er også sveisbare. 

Gjeldende scenarier for tannhjul i aluminiumslegering

Gear av aluminiumslegering brukes i følgende bruksområder:

• Luftfartsindustrien

• Robotikk og automasjon, inkludert undersystemer for biler

• Marine og friluftsutstyr

• Høyhastighets eller lukkede girkasser

Termoplastiske tannhjul

Termoplastiske tannhjul er ofte maskinert som metalliske tannhjul. Noen termoplaster er imidlertid egnet for produksjon via sprøytestøping. Et av de vanligste girene som produseres på denne måten er acetal, som også kalles polyacetal eller polyoksymetylen (POM). 

Polyoksymetylen er tilgjengelig i to former: (1) homopolymer og (2) kopolymer. Tannhjul som cylindriske tannhjul, spiralformede tannhjul, skrågir og tannhjul kan lages av begge. 

En annen form for temoplast er nylonutstyret. Nylongir kan produseres med glassfiber eller karbonfibre, som har høy mekanisk styrke. De brukes til å produsere ormehjul, tannreoler, cylindriske tannhjul og rette tannhjul.   

Fordeler med termoplastiske tannhjul

• Dimensjonsstabilitet: Disse girene opprettholder dimensjonsstabilitet under store temperaturområder. 

• Selvsmørende: Disse girene er selvsmørende, og har dermed et utmerket materiale for sliteoverflater. 

• Absorber vibrasjon: Termoplast, som nylon, er utmerket til å absorbere vibrasjoner, noe som gjør dem egnet for stillegående drift. 

Gjeldende scenarier for termoplastiske gir

Termoplastiske gir brukes i scenarier som krever lav støy og vektreduksjon. Her er noen eksempler på disse:

• Forbrukerelektronikk og hvitevarer

• Medisinsk og helsevesenet utstyr

• Industrielle og robotapplikasjoner

• Leker og hobbyer

• Kontorutstyr og spesialverktøy

Faktorer som påvirker valg av utstyr

• Søknadskrav: Velg utstyrsmaterialet avhengig av applikasjonskravene. For eksempel, hvis giret skal fungere under tung belastning, bruk høyfast legert stål. Et gir i rustfritt stål er best egnet i fuktige eller kjemisk korrosive miljøer. 

• Driftsforhold: Ta hensyn til driftsforhold, f.eks. temperatur, fuktighet og kjemisk korrosjon. Velg et gir som tåler driftsforholdene og forblir stabilt og holdbart.

• Kostnad: Når du velger utstyrsmateriale, vurder den samlede kostnadseffektiviteten. Velg et utstyr som har høy ytelse hvis det er innenfor budsjettet ditt. Dette vil gi betydelige fordeler med lengre levetid. 

• Bruk moderne teknologi: Bruk moderne teknologi for å undersøke ytelsen til utstyrsmaterialet ditt. Dette vil hjelpe deg med å velge et alternativ for girmateriale som vil fungere godt under visse forhold og unngå feil.

• Velg en anerkjent leverandør: Samarbeid med en pålitelig leverandør for å gi kvalitet og konsistens på utstyrsmaterialet. Deres erfaring vil hjelpe deg med å velge det best egnede utstyret for din applikasjon. 

• Gjennomfør materialtesting: Gjennomfør kontinuerlig materialtesting for å fastslå ytelsen til girene. Dette vil gi deg kunnskap om de mekaniske egenskapene og slitestyrken til girene. Det vil også hjelpe deg i prosessen med å identifisere mulige svake områder og feilsøke på et tidlig stadium.

Konklusjon

Denne artikkelen har skissert de vanlige materialene for tannhjul, deres aktuelle scenarier , og hvordan du kan velge det mest passende. Riktig materiale vil øke effektiviteten og påliteligheten til overføringssystemet ditt og i tillegg gjøre det mulig for din virksomhet å lykkes i et konkurransedyktig miljø.

Ta kontakt med HANGZHOU PERPETUAL MACHINERY & EQUIPMENT Co., LTD. i tilfelle du ønsker å lære mer eller hvis du trenger en ekspert.

Vanlige spørsmål

Hva er det sterkeste materialet for tannhjul?

Det sterkeste materialet for tannhjul er det karburerte legeringsstålet. Disse girene tilbyr høy overflatehardhet med høy duktilitet for å forhindre tretthet og slitasje.

Er plastgir holdbare nok for industriell bruk?

Ja, plastgir er holdbare nok for industriell bruk, så lenge de brukes på lett til middels bruk. Imidlertid er de ikke ideelle for tunge maskiner. 

Hva er det mest kostnadseffektive utstyrsmaterialet?

Karbonstål er det mest kostnadseffektive girmaterialet. Den er allment tilgjengelig og er lett å maskinere, noe som gjør den ideell for rimelige applikasjoner.

Hva er det beste materialet for tannhjul?

Stål er det beste materialet for gir, og tilbyr høy styrke, slitestyrke, holdbarhet og hygieniske egenskaper. Derfor brukes stålgir, spesielt rustfritt stål, i fuktige områder eller scenarier der hygiene er nødvendig.

Kan aluminium brukes til gir?

Ja, aluminium kan brukes til gir da de har korrosjonsmotstand, lav vekt og lav treghet. De brukes i romfart, robotikk og forbrukerelektronikk.