Mitä ongelmia perinteisissä vaihteiston valmistusmateriaaleissa on?
Hiiliteräs/seosteräsmateriaalit
Ensinnäkin hiiliteräs/seosteräs, joka on yleisimmin käytetty vaihteistomateriaali, tarjoaa korkean lujuuden ja{0}}kuormituksenkestävyyden, mutta sen korroosionkestävyys on heikko. Hiiliteräksestä/seosteräksestä valmistetut hammaspyörät hapettuvat ja ruostuvat nopeasti ympäristöissä, joissa on korkea kosteus- ja kosteuspitoisuudet sekä kemialliset roiskeet, mikä johtaa useisiin ongelmiin, kuten heikentyneeseen vaihteiston tarkkuuteen, heikentyneeseen vaihteiston lujuuteen ja kontaminaatioon.
Ratkaisu on pintakäsittely, tyypillisesti galvanointi, kromaus tai muut erikoispinnoitteet. Vaikka tämä lähestymistapa on tehokas, se ei tarjoa pitkäkestoista{1}}suorituskykyä pinnoitteen kulumisen, kontaminoitumisen ja naarmujen aiheuttaman pinnoitteen epäonnistumisen väistämättömän riskin vuoksi.
Muoviset vaihteet
Muoviset hammaspyörät (kuten nylon ja POM) tarjoavat korkean korroosionkestävyyden, mutta niiden kuormituksen-kantokyky, lämpöstabiilisuus, mittatarkkuus ja materiaalin lujuus ovat paljon huonompia kuin metallihammaspyörät.
Mikä on lopullinen ratkaisu?
Ruostumattomasta teräksestä valmistetut hammaspyörät
Toisin kuin hiiliteräksestä, seosteräksestä tai muovista valmistetuissa hammaspyörissä, ruostumattoman teräksen korroosionkestävyys on ominaista itse materiaalille. Se sisältää kromia, joka reagoi teräksen pinnalla olevan hapen kanssa muodostaen erittäin tiheän, vakaan ja näkymätön passivointikalvon (Huom. 1). Vaikka tämä kalvo naarmuuntuu, se hapettuu nopeasti ja muodostaa uuden passivointikalvon, mikä tarkoittaa, että ruostumattomasta teräksestä valmistetut hammaspyörät tarjoavat pysyvän ruostesuojan.
Suojakalvon lisäksi ruostumattomasta teräksestä valmistetut hammaspyörät täyttävät elintarvike{0}}hygieniastandardit. Niiden sileä, saumaton pinta on bakteerikasvua läpäisemätön ja kestää eri puhdistus- ja desinfiointiaineiden aiheuttamaa korroosiota. Monet elintarviketeollisuuden laitteet käyttävät tätä materiaalia.
Lopuksi, oletko huolissasi ruostumattomasta teräksestä valmistettujen hammaspyörien lujuudesta? Uskotko, että ne eivät täytä vaatimuksiasi? Tämä huoli on tarpeeton. Ruostumattomasta teräksestä valmistettuja hammaspyöriä voidaan valmistaa käyttämällä eri laatuja ja lämpökäsittelyjä, kuten austeniittista ruostumatonta terästä (kuten SUS304-vaihteet) tai martensiittista ruostumatonta terästä (kuten 420 ruostumatonta terästä olevaa hammaspyörää), jotta ne täyttävät korkeat -kuormitusvaatimukset.
Joten miten ruostumattomasta teräksestä valmistetut vaihteet valitaan oikein?
Vertailutaulukko yleisten ruostumattomasta teräksestä valmistettujen vaihdemateriaalien valinnasta
| Materiaaliluokka | Keskeiset edut | Pääsovellusskenaariot | Huomautuksia |
|---|---|---|---|
| 304 ruostumattomasta teräksestä valmistettu vaihteisto | Paras yleinen suorituskyky, korkea kustannus{0}}tehokkuus, kestää useimpia ilmakehän ja kemiallisia korroosiota | Vaihteet elintarvikekoneisiin, pakkauslaitteisiin, lääkekoneisiin ja yleisiin kosteisiin ympäristöihin | Ei kestä kloridikorroosiota (esim. merivesi, suolasumu) |
| 316 ruostumattomasta teräksestä valmistettu vaihteisto | Erinomainen kloridin ja happaman korroosionkestävyys (molybdeenin lisäyksen ansiosta) | Kemikaalipumput, laivavarusteet, merivettä{0}}kestävät varusteet, ulkovarusteet rannikkoalueilla | Korkeammat kustannukset kuin 304, hieman pienempi lujuus |
| 420 ruostumattomasta teräksestä valmistettu vaihteisto | Lämpö-käsiteltävä, kovuus, kulutusta-kestävä varuste | Tilanteet, joissa vaaditaan sekä korroosionkestävyyttä, suurta lujuutta että suurta kovuutta, kuten venttiilit, pumpun akselit ja suuren{0}}kuorman voimansiirrot | Korroosionkestävyys on hieman pienempi kuin 300-sarjan, ja sitä tulee käyttää passivoituna |
Toleranssien vaikutus ruostumattomasta teräksestä valmistettuihin hammaspyöriin
Materiaalin valinta on ensimmäinen askel. Tarkkuusvaihteistokomponentteina vaihteet vaativat kriittistä valmistustarkkuuden huomioon ottamista. Alla on luettelo suorista eroista eri tarkkuusluokkien välillä.
| Tarkkuusluokka | Lähetyksen kohina | Lähetyksen tehokkuus | Odotettu elämä | Sovellettavat kentät |
|---|---|---|---|---|
| ISO/DIN 5-6 | Erittäin matala | Erittäin korkea | Erittäin pitkä | Tarkkuusinstrumentit, robotit, ilmailu |
| ISO/DIN 7-8 | Suhteellisen alhainen | Suhteellisen korkea | Suhteellisen pitkä | Yleiset teollisuuskoneet, autot |
| ISO/DIN 9-10 | Keskimäärin | Keskimäärin | Keskimäärin | Maatalouskoneet, hidas{0}}vaihteisto |
Ainoa tapa varmistaa, että saat todella -tarkkaat ruostumattomasta teräksestä valmistetut hammaspyörät, valitse toimittaja, jolla on edistyneet koneistusominaisuudet (kuten CNC-kiinnittäminen (huom. 2)) ja tiukka laadunvalvonta.
Kun arvioit projektin kustannuksia, vertaa yksinkertaisesti ostohintaaruostumattomasta teräksestä valmistetut hammaspyörätperinteisillä vaihteilla on epätäydellinen. Meidän on myös otettava huomioon erilaisia tekijöitä, kuten huolto, seisokkikustannukset ja komponenttien vaihto.
Huomautuksia
Passivointikalvo:Tämä viittaa mikroskooppiseen, tiheään ja hyvin{0}}kiinnittyvään kromi-oksidipitoiseen suojakerrokseen, joka muodostuu metallipinnalle ruostumattomassa teräksessä olevan kromin reaktiossa hapettimien kanssa. Tämä kalvo on inertti ja estää tehokkaasti korroosiota.
Hiihto:Erittäin tehokas ja{0}}tarkka vaihteiston viimeistelyprosessi, joka sopii erityisesti sisäisten ja tiettyjen ulkoisten vaihteiden karkaisuun. Se suorittaa sekä rouhinnan että viimeistelyn yhdellä toimenpiteellä saavuttaen erinomaisen pinnanlaadun ja profiilin tarkkuuden.
Arvovaltainen kirjallisuus ja lisälukeminen
ASM International, "Corrosion of Stainless Steels": Ehdoton resurssi -ruostumattoman teräksen korroosiomekanismien syvälliseen ymmärtämiseen.
ISO 1328-1:2013, "Sylinterihammaspyörät – ISO-järjestelmä sivutoleranssien luokittelusta": virallinen vakioasiakirja vaihteiden tarkkuusluokista.
Gear Technology Magazine, "The Magazine of the Gear Industry": Käytä alan johtavaa julkaisua, joka käsittelee vaihdesuunnittelun, valmistuksen ja sovellusten uusinta teknologiaa.