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En la etapa de precisión de la transmisión mecánica, los engranajes juegan un papel fundamental con sus pequeños cuerpos. Son como notas en un movimiento mecánico de precisión, y cada rotación y cada mordida transmiten con precisión la potencia y el movimiento. Sin embargo, detrás de esta acción mecánica aparentemente simple, hay una visión profunda y una selección precisa de la ciencia de los materiales. Hoy, el equipo de Longsheng lo llevará a través del vasto mundo de la ciencia de los materiales, desde materiales de metal tradicionales hasta materiales compuestos de vanguardia, y revelar el misterio de los materiales de mecanizado de cambios uno por uno.

Qué esengranajeMecanizado?

El significado del mecanizado de engranajes se refiere al uso de materias primas (generalmente metales, como acero, hierro fundido, aleaciones de aluminio, etc.) a través de una serie de procesos mecánicos de mecanizado, como corte, molienda, rodamiento, etc., para producir engranajes con precisión que cumplan con los requisitos de diseño. proceso. El engranaje es una parte importante del sistema de transmisión mecánica. Transmita el torque y el movimiento de rotación a través de la malla entre los dientes, y se da cuenta de la conversión y transmisión de energía mecánica.

¿En qué materiales se usan enengranajeMecanizado？

Hay una variedad de materiales que se pueden usar para producir engranajes con estas propiedades clave. A continuación se muestra una descripción general de cada material y sus ventajas únicas.

Hierro fundido

El hierro fundido es un metal ideal para la fabricación de engranajes de precisión debido a su excelente resistencia al desgaste. Puede soportar un desgaste repetido y continuo sin daños. Otra ventaja importante de este material es que puede producir fácilmente engranajes con formas complejas y estructuras finas a través de métodos de fundición. Aunque los engranajes de hierro fundido pueden producir ruidos relativamente fuertes durante la operación y tener una rugosidad de la superficie alta, esto no afecta su aplicación en campos específicos. Por lo general, se usan en aplicaciones que se centran menos en la operación suave y más centrados en la durabilidad y la rentabilidad, como la maquinaria pesada, los equipos de minería, etc.

Acero

Los engranajes de aleación de acero son favorecidos por su alta resistencia, gracias al proceso de tratamiento térmico que generalmente sufren, lo que mejora significativamente la tenacidad y la dureza del engranaje, especialmente en el área del diente. Los engranajes de aleación de acero pueden soportar grandes cargas y pares, por lo que se usan ampliamente en varios sistemas de transmisión. Entre ellos, el acero al carbono se ha convertido en el material preferido para la producción de componentes de engranajes, como engranajes helicoidales, engranajes espolones, engranajes bisales, engranajes de gusanos y bastidores debido a sus buenas propiedades mecánicas y propiedades de procesamiento. Estos componentes de engranaje se utilizan ampliamente en los campos automotrices, maquinarios, aeroespaciales y otros, proporcionando transmisión de potencia estable y confiable para varios sistemas de transmisión.

Latón

El latón es una aleación de cobre y zinc. Los fabricantes pueden usar diferentes aleaciones de latón para variar la cantidad de zinc en el metal. El latón de bajo zinc es más dúctil que otros materiales, y la base de cobre hace que el metal antimicrobiano y sea fácil de mecanizar. Los engranajes de latón a menudo se usan en engranajes o bastidores para aplicaciones de baja carga.

Bronce

Además del latón, otras aleaciones de cobre incluyen bronce de aluminio y bronce de fósforo. Estos engranajes no magnéticos son los más adecuados para entornos corrosivos.

El bronce de aluminio combina cobre, aluminio, níquel, hierro y manganeso. Esta aleación tiene una excelente resistencia al desgaste y a la corrosión, por lo que puede usarse en ambientes altamente corrosivos, como agua salada, oxidación y exposición al ácido orgánico. Además, pueden soportar entornos de alta carga, lo que los hace ideales para su uso en gusanos y engranajes helicoidales.

El bronce de fósforo contiene una combinación de cobre, estaño y fósforo. La lata aumenta la resistencia y la resistencia a la corrosión de la aleación, mientras que el fósforo aumenta la rigidez y la resistencia al desgaste de la aleación. Por lo tanto, los engranajes de bronce de fósforo son ideales para entornos de alta fricción, especialmente engranajes de gusano, ya que el material resiste tanto la fricción generada por la rueda como la degradación causada por la lubricación.

Aleaciones de aluminio

Los engranajes PIN hechos de aleaciones de aluminio tienen un tratamiento de superficie protectora llamado pasivación para evitar la corrosión y la oxidación. Las aleaciones de aluminio más comunes utilizadas para producir engranajes de engranajes incluyen 2024, 6061 y 7075. Independientemente del grado, todos los engranajes de aluminio son los más adecuados para aplicaciones de temperatura baja a moderada, ya que comienzan a degradarse a alrededor de 400 ° F.

Metales en polvo

El metal en polvo es uno de los materiales comúnmente utilizados en el procesamiento del equipo, con ventajas como alta resistencia, buena resistencia al desgaste y una fuerte plasticidad. Los materiales comunes de polvo de metal incluyen polvo de hierro, polvo de acero, polvo de acero inoxidable, polvo de aleación, etc. El metal en polvo se puede procesar en engranajes con formas y propiedades específicas a través del proceso de metalurgia de polvo, como engranajes metalurgados de polvo. Este proceso tiene las ventajas de alta eficiencia de producción, alta tasa de utilización de materiales y bajo costo, por lo que se usa ampliamente en el mecanizado de cambios.

Termoplástico

Los termoplásticos también son uno de los materiales comúnmente utilizados en el mecanizado de cambios, con ventajas como peso ligero, bajo ruido y sin necesidad de lubricación. Los materiales termoplásticos comunes incluyen polioximetileno (POM), nylon, poli (tereftalamida de p-fenileno) (PPA), polímero de cristal líquido (LCP), etc. Los termoplásticos se pueden procesar en engranajes a través de procesos de moldeo como moldeo por inyección y extrusión. Estos procesos tienen las ventajas de alta eficiencia de producción, bajo costo y realización de producción automatizada fácil de realizar. Al mismo tiempo, los termoplásticos también son reciclables y degradables, cumplen con los requisitos de protección del medio ambiente.

La aplicación de diferentes materiales enengranajemecanizado

Como componente clave en el sistema de transmisión, la elección del material afecta directamente el rendimiento, la confiabilidad y la vida útil del sistema. Aquí hay algunos ejemplos de cómo se pueden usar diferentes materiales en el mecanizado de cambios:

1. Industria aeroespacial

En la industria aeroespacial, el peso ligero es uno de los objetivos importantes del diseño de transmisión. Como resultado, los materiales livianos y de alta resistencia, como los compuestos de titanio y fibra de carbono, se utilizan ampliamente en la fabricación de engranajes. El titanio tiene una excelente resistencia a la corrosión y propiedades de alta temperatura, y es capaz de soportar cargas pesadas y operación de alta velocidad en entornos extremos. Los compuestos de fibra de carbono, por otro lado, reducen significativamente la masa de la transmisión y mejoran el rendimiento general con su resistencia y rigidez extremadamente altas. El uso de estos materiales permite que los equipos aeroespaciales logren un uso de energía más eficiente al tiempo que mantiene un alto rendimiento.

2. Maquinaria industrial

En el campo de la maquinaria industrial, la selección de materiales para engranajes se centra principalmente en alta resistencia, alta resistencia al desgaste y resistencia a la corrosión. El hierro fundido a menudo se usa para fabricar engranajes en sistemas de transmisión de alta carga debido a su buen rendimiento de fundición y resistencia al desgaste. Estos engranajes deben resistir grandes cargas y desgaste de impacto, y el hierro fundido puede proporcionar una buena resistencia a la fatiga y resistencia al desgaste. Además, el acero inoxidable también se usa ampliamente en los sistemas de transmisión que necesitan resistir la influencia de los ambientes corrosivos debido a su excelente resistencia a la corrosión.

3. Industria automotriz

En la industria automotriz, la selección de equipo es muy crítica porque está directamente relacionada con la eficiencia de la transmisión, la economía de combustible y la confiabilidad del automóvil. Debido a su alta resistencia, buena resistencia y resistencia al desgaste, el acero de aleación a menudo se usa en la fabricación de engranajes ordinarios y engranajes de eje de transmisión en los sistemas de transmisión de automóviles. Estos engranajes necesitan resistir altos torques y velocidades, y al mismo tiempo tienen una buena resistencia a la fatiga. Además, con el desarrollo de tendencias livianas, los materiales metálicos livianos, como las aleaciones de aluminio, se usan gradualmente en la fabricación de engranajes automotrices para reducir el peso y el consumo de combustible de todo el vehículo.

4. Electrónica de consumo

En la electrónica de consumo, los sistemas de transmisión de engranajes de pequeños motores y electrodomésticos requieren un tamaño pequeño, peso ligero y bajo ruido. Por lo tanto, los engranajes de plástico se usan ampliamente en estos dispositivos debido a su peso ligero, bajo costo, fácil procesamiento y auto-lubricación. Los engranajes de plástico no solo satisfacen las necesidades de miniaturización y liviana, sino que también reducen el ruido y la vibración a través de un diseño y optimización especiales, y mejoran el rendimiento general del equipo.

¿Para qué son los principios de selección?engranaje¿MACHINING MATERIALES?

Al seleccionar materiales para engranajes, debemos seguir los siguientes principios centrales para garantizar el mejor equilibrio entre el rendimiento del equipo, el costo, la eficiencia de producción y la protección del medio ambiente:

·Para cumplir con los requisitos de uso:Esto requiere que seleccionemos cuidadosamente los materiales de acuerdo con las condiciones de trabajo específicas del engranaje, como la velocidad del engranaje, el tamaño de la carga y el entorno de trabajo (como la temperatura, la humedad, los gases corrosivos, etc.). Por ejemplo, para los engranajes que funcionan a altas velocidades, debemos elegir materiales con excelente resistencia a la fatiga y resistencia al desgaste; En el caso de cargas pesadas o cargas de choque, la resistencia y la tenacidad del material se convierten en las principales consideraciones.

·Económico y razonable:Con la premisa de garantizar que el rendimiento del equipo cumpla con los requisitos de uso, debemos tratar de reducir el costo de fabricación para mejorar la competitividad del mercado del producto. Esto incluye elegir materiales asequibles y fáciles de obtener, así como optimizar la cantidad de materiales utilizados para evitar desechos innecesarios.

·Facilidad de procesamiento:Elegir materiales que sean fáciles de procesar y formar no solo puede mejorar la eficiencia de producción, sino que también reducir los costos. Por ejemplo, ciertos materiales pueden tener buenas propiedades de corte, lo que hace que el proceso de mecanizado sea más suave para los engranajes, la reducción del desgaste de la herramienta y el tiempo de mecanizado.

·Sostenibilidad:Al elegir el material de procesamiento para engranajes, debemos considerar completamente la protección del medio ambiente y la sostenibilidad del material. Esto significa que debemos priorizar materiales que tengan un impacto ambiental más bajo, como los que son reciclables, degradables o que tienen un menor consumo de energía en el proceso de producción. Esto no solo ayuda a reducir la contaminación ambiental, sino que también promueve el desarrollo verde y la responsabilidad social de las empresas.

Preguntas frecuentes

1. ¿Cuáles son los materiales utilizados enengranaje?

Los materiales comunes para engranajes incluyen acero, hierro fundido, metales no ferrosos (como aleaciones de cobre, aleaciones de aluminio, etc.) y materiales no metálicos (como plásticos, nylon, resinas, etc.). El material específico a seleccionar depende de factores como las condiciones de trabajo, los requisitos de rendimiento y el costo del equipo.

2. ¿Qué materiales se utilizan para hacer ejes?

Los materiales de uso común para ejes incluyen acero, hierro fundido, aleación de aluminio y materiales no metálicos. Acero: alta resistencia, alta dureza, fuerte resistencia al desgaste, adecuada para la transmisión del eje en condiciones de trabajo severas, como carga pesada, alta velocidad, alta temperatura, etc. Los aceros comunes incluyen 45# acero, acero de 40cr, etc. de hierro fundido: bajo costo, buena resistencia al desgaste, buena resistencia al impacto, pero baja resistencia, adecuada para transmisión de eje bajo condiciones como la velocidad, baja carga y baja temperatura. Los planchas fundamentales comunes incluyen hierro fundido gris, hierro dúctil, etc. Aleación de aluminio: liviano, alta resistencia, resistencia de corrosión fuerte, adecuada para la transmisión del eje que requiere liviano en condiciones como alta velocidad, baja carga y baja temperatura. Las aleaciones de aluminio comunes incluyen 6061-T6, 7075-T6, etc. Materiales no metálicos: como los materiales compuestos de fibra de carbono, la cerámica, etc., tienen las ventajas de liviana, alta dureza, resistencia a la corrosión fuerte y una buena resistencia a la vibración, pero el costo es alto y se ve fácilmente afectado por la expansión térmica y es adecuada para el transmisión de eje con los requisitos de alto rendimiento específicos.

3. ¿Cuáles son los materiales de la rejilla yengranaje?

La selección de material de bastidor y engranaje suele ser similar a la de los engranajes, y también depende de factores como condiciones de trabajo, requisitos de rendimiento y costo. Los materiales de uso común incluyen acero, hierro fundido, metales no ferrosos y materiales no metálicos.

4. ¿Cuáles son los 4 componentes de un estante yengranaje?

Los bastidores y los engranajes generalmente se componen de las siguientes cuatro partes principales: ① Surface del diente: la parte clave de la rejilla y el engranaje, cuya forma y malla del diente determinan la eficiencia y suavidad de la transmisión. ② Rim: la parte del diámetro exterior del estante y el engranaje, generalmente utilizado para mejorar la rigidez y la capacidad de carga del engranaje. ③ Hub: para el engranaje, el cubo es la parte principal del engranaje, generalmente compuesta del cuerpo del cubo y el asiento del rodamiento. ④ Otras partes auxiliares: como rodamientos, ejes, sellos, etc., estas piezas también son cruciales para la transmisión de bastidores y engranajes. Los rodamientos son componentes importantes que soportan el eje de engranaje y reducen la influencia de las fuerzas axiales y radiales en el engranaje; El eje es la parte que conecta el cubo de engranajes y el dispositivo de transmisión, transmite potencia y lleva fuerzas axiales y radiales; Los sellos se utilizan para evitar que la fuga de lubricante y las impurezas ingresen al sistema de transmisión de engranajes.

Resumen

Los materiales comunes para engranajes incluyen acero, hierro fundido, metales no ferrosos (como aleaciones de cobre, aleaciones de aluminio, etc.) y materiales no metálicos (como plásticos, nylon, resinas, etc.). El material específico a seleccionar depende de factores como las condiciones de trabajo, los requisitos de rendimiento y el costo del equipo. El material de procesamiento del engranaje debe seleccionarse de acuerdo con las condiciones de uso específicos y los requisitos de rendimiento. El acero es uno de los materiales más utilizados debido a su buen rendimiento integral; Los materiales no metálicos como los plásticos y los materiales compuestos tienen ventajas únicas en ciertas ocasiones específicas; Los materiales de aleación especiales son adecuados para los requisitos de uso en condiciones extremas. Al seleccionar razonablemente materiales, puede garantizar que el engranaje tenga un buen rendimiento de transmisión y vida útil.

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Este artículo fue escrito por múltiples colaboradores de Longsheng. Longsheng es un recurso principal en el sector manufacturero, conMecanizado CNC,Fabricación de chapa,Impresión 3D,moldura de inyección,estampado de metal, y más.