自润滑塑料齿轮挑战金属齿轮_伊士曼Tritan;苏威PPSU聚砜;拜耳TPU;新鑚 ...
尼龙(聚酰胺PA)

尼龙的摩擦系数较低、耐化学性和良好的电性能。在尼龙中,尼龙46和尼龙66用作齿轮。尼龙46,具有一般尼龙的特点,同时在高温具有{zy1}的机械性能和耐磨性。

尼龙46的一些优势可在特殊用途的齿轮应用中体现出来。这种树脂(DSM)的制造商报道尼龙46,以Stanyl命名,具有不同的等级,可以用作汽车起跑工具,其温度达到130°C。该公司还报道:和烧结金属相比,由尼龙46制造的非润滑节流齿轮可节约40%的成本,同时可减少3-5dB的噪音。在汽车自动升降车窗上使用尺寸较小的尼龙46齿轮发动量和原来尺寸较大的发动量差不多,但是允许车窗厚度从145毫米见到126毫米。

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图 3: 自润滑等级尼龙46在高温85°C以上仍具有较好的性能

缩醛醇(Acetal)

缩醛醇坚硬、抗蠕变和一定的强度;虽然尼龙可在高温条件下操作使用,但是缩醛醇在相当大的温度范围内具有相当高的抗疲劳性和耐化学性。缩醛醇是工程聚合物在热水条件下分解最慢的化合物之一。通过添加聚四氟乙烯可提高缩聚醛的润滑性。自润滑缩聚醛齿轮可以用作食物和xx的加工仪器,以避免外来润滑剂的污染。

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图4: 缩醛醇齿轮在Maytag洗衣机中的应用,
与金属相比,噪音小、简单和质轻

聚醚醚酮(PEEK)

另一种高性能工程塑料齿轮材料是聚醚醚酮,在高温具有较好的性能,化学腐蚀性和极端的机械应力,同时本身具有一定的阻燃性和难燃性。商业上聚醚醚酮的制造商(Victrex)报道,该种材料可以在谐波驱动齿轮中使用,其温度必须在-55°C到150°C之间。(谐波驱动齿轮广泛用在航天航空和防御应用系统中)。事实上,聚醚醚酮可在260°C下连续使用。可以和所有的润滑剂相容应用在航天航空上,同时具有较好的滑动摩擦性。

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图 5: 在航天航空上应用的聚醚醚酮齿轮既有较好的
抗疲劳性及在高温的表现较好的性能

聚苯硫醚(PPS)

线性聚苯硫醚具有较高的耐高温性能、化学性能和抗疲劳性。聚苯硫醚酮常用作齿轮,把能量从汽车发动马达传送到刹车件上,其应用了聚醚醚酮在高温230° C仍有较好的尺寸稳定性;在工业泵中,聚苯硫醚齿轮能够抵抗热和腐蚀的流体;聚苯硫醚的尺寸稳定性也可以在电脑打印机上使用。

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图 6: 在非常苛刻的条件下,复印机的齿轮仍能保持尺寸稳定性

其它齿轮用树脂

液晶高分子(LCPs)在模具中具有较好的流动性,可以制成比较小、薄壁齿轮,如应用在手表上。同时,这些材料表现较好的耐高温性和抗化学腐蚀性,适合流体齿轮如在汽车上用作引擎石油的监视器。

聚酰亚胺(PEI)树脂具有高模量,本身阻燃、耐温和抗化学性能;润滑等级提供高耐磨性和减少噪音,可在170°C高温下连续使用;象其它无定型聚合物,聚酰亚胺具有较低的收缩性。

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图 7: 汽车上应用的LCPxx齿轮在高温油
或者其它腐蚀液体存在下未受损害

聚碳酸酯具有较好的耐磨性能,强度和尺寸稳定性,通过添加玻纤(质量百分比30%)可提高物理机械性能;未填充的聚合物,其润滑性不是很高,可通过添加聚四氟乙烯来提高润滑性。

结论

汽车、工业和器械齿轮元件者朝着低成本、质轻和低噪音的市场发展。因为不需要添加任何润滑剂,塑料齿轮具有较大的经济效率。本身不具有润滑性的塑料可通过添加填料来提高润滑性,同时可以提高塑料齿轮的物理机械性能。用塑料代替金属齿轮要求这两种材料之间具有强烈的不同。相比于目前的齿轮,树脂制造商和混合商正努力扩大塑料作为齿轮应用,朝着大尺寸和承载更大载荷的塑料齿轮方向发展


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