Tại sao sử dụng Peek để mặc bánh răng

Bánh răng nhựa Peek: Vật liệu của tương lai, mạnh hơn nhiều lần so với Metal Gears

Trong lĩnh vực công nghiệp hiện đại, hiệu suất của các vật liệu trực tiếp xác định tuổi thọ dịch vụ, hiệu quả hoạt động và chi phí tổng thể của sản phẩm. Trong số đó, khả năng chống mài mòn, như một chỉ số quan trọng về khả năng chống hao mòn của vật liệu, thậm chí còn quan trọng hơn đối với bánh răng, một thành phần chính trong thiết bị cơ học. Trong những năm gần đây, vật liệu PEEK (polyether ether ketone) đã dần dần nổi lên như một vật liệu chính trong việc lựa chọn các bánh răng chống mài mòn do khả năng chống mài mòn tuyệt vời, cường độ cơ học, sức cản hóa học và độ ổn định nhiệt độ cao. Trong bài viết này, chúng ta sẽ xem xét kỹ hơn các đặc tính kháng mòn của Peek và tại sao đó là vật liệu được lựa chọn trong sản xuất bánh răng.

Polyether Ether Ketone (PEEK) là một loại nhựa kỹ thuật đặc biệt với các đặc tính tuyệt vời và được sử dụng trong một loạt các ứng dụng, đặc biệt là trong sản xuất thiết bị, nơi các vật liệu PEEK cho thấy những lợi thế độc đáo.

Đặc điểm hiệu suất của vật liệu PEEK

Tính chất cơ học tuyệt vời

Peek có cường độ và độ cứng cao, độ bền kéo của nó có thể đạt tới 90 - 100 MPa, độ bền uốn có thể đạt 140 - 160 MPa. So với nhựa truyền thống, các tính chất cơ học của Peek nổi bật hơn. Đồng thời, Peek cũng có khả năng chống mài mòn và chống mài mòn tốt, điều này làm cho các bánh răng PEEK trong quá trình hoạt động lâu dài có thể duy trì hiệu suất ổn định, ít dễ bị các vết nứt mệt mỏi và các vấn đề hao mòn quá mức. Ví dụ, trong một số môi trường làm việc cao, tốc độ cao, tuổi thọ của các bánh răng Peek vượt xa so với bánh răng kim loại truyền thống và bánh răng nhựa.

Tính chất tự bôi trơn tốt

Vật liệu PEEK vốn dĩ có hệ số ma sát thấp, thường là từ 0,1 - 0,3 và khả năng chống hao mòn tốt. Các bánh răng PEEK có thể hoạt động mà không cần bôi trơn, giảm sự phụ thuộc vào các hệ thống bôi trơn bên ngoài, chi phí bảo trì và độ phức tạp của hệ thống. Ngoài ra, các đặc tính tự bôi trơn của Peek làm giảm hiệu quả ma sát và hao mòn giữa các bánh răng, cải thiện hiệu quả bánh răng và tuổi thọ dịch vụ. Ví dụ, các đặc tính tự bôi trơn của các bánh răng PEEK đặc biệt quan trọng trong các thiết bị nơi không gian bị hạn chế và rất khó để cài đặt một hệ thống bôi trơn, chẳng hạn như máy vi mô và thiết bị y tế.

Điện trở nhiệt độ cao tuyệt vời

Peek có nhiệt độ chuyển đổi thủy tinh (TG) khoảng 143 ° C, điểm nóng chảy khoảng 343 ° C và nhiệt độ dịch vụ dài hạn là 250 - 260 ° C. Bánh răng Peek cũng có sẵn trong một loạt các nhiệt độ. Ở nhiệt độ cao, Peek vẫn duy trì tính chất cơ học tốt và độ ổn định kích thước mà không làm mềm, biến dạng hoặc các vấn đề khác. Điều này cho phép các bánh răng Peek hoạt động đúng trong môi trường nhiệt độ cao, chẳng hạn như trong động cơ ô tô, thiết bị hàng không vũ trụ, thiết bị sưởi ấm công nghiệp và các điều kiện làm việc ở nhiệt độ cao khác, bánh răng PEEK có triển vọng ứng dụng tốt.

Kháng hóa chất

Peek có khả năng kháng hóa học tuyệt vời và có thể chống lại hầu hết các axit, kiềm và dung môi hữu cơ. Trong một số môi trường làm việc ăn mòn về mặt hóa học, chẳng hạn như thiết bị hóa học, hóa dầu và các lĩnh vực khác, bánh răng PEEK có thể hoạt động ổn định trong một thời gian dài mà không bị suy giảm hiệu suất hoặc thất bại do ăn mòn hóa học.

Ổn định chiều tốt

Hệ số tuyến tính của sự giãn nở nhiệt của PEEK là nhỏ, khoảng 5 × 10-⁵ /, trong môi trường thay đổi nhiệt độ lớn, sự thay đổi kích thước của bánh răng PEEK là nhỏ và có thể duy trì độ chính xác và ổn định cao. Điều này có ý nghĩa lớn đối với các hệ thống truyền tải yêu cầu độ chính xác cao, chẳng hạn như dụng cụ chính xác và máy công cụ CNC.

Hấp thụ nước thấp

Peek có độ hấp thụ nước thấp, thường dưới 0,5%. Trong một môi trường ẩm ướt, hiệu suất của các bánh răng PEEK sẽ không bị ảnh hưởng rất nhiều và có thể duy trì điều kiện làm việc ổn định.

Ưu điểm ứng dụng của bánh răng Peek

Giảm cân

So với bánh răng kim loại, mật độ của vật liệu PEEK thấp, khoảng 1,3 - 1,4 g/cm³, chỉ 1/5 - 1/6 thép. Sử dụng Peek để sản xuất bánh răng có thể làm giảm đáng kể trọng lượng của bánh răng, do đó giảm trọng lượng của toàn bộ hệ thống truyền tải, cải thiện hiệu quả hoạt động của thiết bị và tiết kiệm năng lượng. Trong hàng không vũ trụ, ô tô và các khu vực khác với yêu cầu trọng lượng cao, những lợi thế nhẹ của bánh răng Peek là đặc biệt rõ ràng. Ví dụ, việc sử dụng các bánh răng PEEK thay vì các bánh răng kim loại trong hệ thống nhiên liệu của máy bay có thể làm giảm trọng lượng của máy bay, tiêu thụ nhiên liệu thấp hơn và cải thiện hiệu suất bay.

Giảm tiếng ồn

Vật liệu PEEK có độ hấp thụ rung tốt và tính chất giảm nhiễu. Trong quá trình truyền bánh răng, các bánh răng PEEK có thể hấp thụ và giảm độ rung và nhiễu một cách hiệu quả, cải thiện độ mịn và thoải mái của hệ thống truyền. Trong một số thiết bị có yêu cầu tiếng ồn cao, chẳng hạn như các thiết bị gia dụng, thiết bị văn phòng, v.v., bánh răng Peek có thể cung cấp một môi trường làm việc yên tĩnh hơn.

Cải thiện hiệu quả truyền tải

Do các đặc tính tự bôi trơn và hệ số ma sát của bánh răng PEEK thấp, tổn thất ma sát có thể được giảm trong quá trình sử dụng và hiệu quả truyền dẫn có thể được cải thiện. So với các bánh răng kim loại, hiệu quả truyền của bánh răng PEEK có thể được tăng thêm 5% - 10%, điều này rất quan trọng để cải thiện hiệu quả năng lượng của thiết bị và giảm chi phí vận hành.

Giam gia

Mặc dù các vật liệu PEEK tương đối đắt tiền, quá trình xử lý đơn giản và chu kỳ đúc ngắn của chúng có thể làm giảm chi phí xử lý. Ngoài ra, Peek Gears có tuổi thọ dài và chi phí bảo trì thấp. Từ quan điểm của toàn bộ tuổi thọ dịch vụ, chi phí toàn diện của các bánh răng Peek không cao hơn so với bánh răng kim loại truyền thống và bánh răng nhựa. Ví dụ, trong một số thiết bị sản xuất hàng loạt, như ô tô, thiết bị gia dụng, v.v., việc sử dụng bánh răng PEEK có thể giảm chi phí thông qua sản xuất hàng loạt và cải thiện khả năng cạnh tranh của thị trường.

Các khu vực ứng dụng của bánh răng PEEK

Ngành công nghiệp ô tô

Trong lĩnh vực ô tô, các bánh răng Peek có thể được sử dụng trong động cơ, truyền dẫn, tay lái trợ lực điện (EPS), hệ thống phanh và các thành phần khác. Ví dụ, trong hệ thống thời gian van biến đổi (VVT) của động cơ, các bánh răng PEEK có thể hoạt động ổn định dưới nhiệt độ cao và tốc độ cao để cải thiện hiệu suất động cơ và tiết kiệm nhiên liệu. Trong truyền, bánh răng PEEK làm giảm tiếng ồn và độ rung, cải thiện hiệu quả truyền và sự thoải mái thay đổi. Trong các hệ thống EPS, các lợi thế ánh sáng và nhiễu thấp của Peek Gears cải thiện khả năng đáp ứng của hệ thống và sự thoải mái khi lái xe.

Không gian vũ trụ

Ngành công nghiệp hàng không vũ trụ có các yêu cầu rất nghiêm ngặt về hiệu suất và trọng lượng của các thành phần, và các bánh răng PEEK có thể được sử dụng trong hệ thống nhiên liệu máy bay, hệ thống điều khiển chuyến bay, hệ thống thiết bị hạ cánh và các thành phần khác do hiệu suất tuyệt vời và đặc điểm nhẹ của chúng. Ví dụ, trong máy bơm nhiên liệu máy bay, các bánh răng PEEK có thể hoạt động ổn định trong môi trường ăn mòn của nhiên liệu hàng không và giảm trọng lượng của máy bơm nhiên liệu, do đó làm giảm mức tiêu thụ nhiên liệu của máy bay.

Các thiết bị y tế

Trong lĩnh vực các thiết bị y tế, các bánh răng Peek thường được sử dụng trong hệ thống truyền động của thiết bị y tế, chẳng hạn như robot phẫu thuật, thiết bị phục hồi chức năng, thiết bị hình ảnh, v.v. của các thiết bị y tế. Đồng thời, tiếng ồn thấp và đặc điểm độ chính xác cao của bánh răng PEEK có thể cải thiện hiệu suất và độ tin cậy của thiết bị y tế.

Tự động trong công nghiệp

Trong lĩnh vực tự động hóa công nghiệp, các bánh răng Peek được sử dụng rộng rãi trong hệ thống truyền động của robot, công cụ máy CNC, dây chuyền sản xuất tự động, v.v. các thiết bị, và giảm chi phí bảo trì.

Trường thiết bị điện tử

Trong lĩnh vực thiết bị điện tử, các bánh răng Peek thường được sử dụng trong hệ thống ổ đĩa của máy in, máy photocopy, máy quét và các thiết bị văn phòng khác. Các đặc điểm tiếng ồn thấp, nhẹ và độ chính xác cao của các bánh răng PEEK có thể cải thiện hiệu suất của thiết bị và trải nghiệm người dùng.

Công nghệ xử lý các bánh răng PEEK

Đúc phun

Đúc phun là một trong những phương pháp được sử dụng phổ biến nhất để tạo ra các bánh răng PEEK. Các hạt PEEK được làm nóng đến trạng thái nóng chảy, và sau đó được tiêm vào khuôn, sau khi làm mát và chữa bệnh, để thu được các bánh răng nhìn trộm. Quá trình ép phun có những ưu điểm của năng suất cao, chi phí thấp và phù hợp để sản xuất hàng loạt.

Chế biến cơ khí

Đối với một số bánh răng PEEK với các yêu cầu chính xác cao và cấu trúc phức tạp, các phương pháp gia công có thể được sử dụng để sản xuất. Các phương pháp gia công thường được sử dụng bao gồm quay, phay, mài, v.v. Trong quá trình gia công, chúng ta cần chú ý đến việc kiểm soát các tham số xử lý, để tránh nhiệt độ xử lý quá cao, dẫn đến sự suy giảm hiệu suất của vật liệu PEEK.

in 3d

Với sự phát triển liên tục của công nghệ in 3D, công nghệ in 3D cũng có thể được sử dụng để sản xuất bánh răng PEEK. Công nghệ in 3D có mức độ tự do thiết kế cao, khả năng sản xuất nhanh chóng các cấu trúc phức tạp và các lợi thế khác, nhưng hiệu suất và độ chính xác của các bánh răng Peek in 3D vẫn được cải thiện hơn nữa.

Xu hướng phát triển của bánh răng Peek

Hiệu suất cao

Với sự mở rộng liên tục của các trường ứng dụng và cải tiến liên tục các yêu cầu về hiệu suất bánh răng, tương lai của các bánh răng PEEK sẽ được phát triển theo hướng hiệu suất cao, như cải thiện sức mạnh, độ cứng, khả năng chống mài mòn, khả năng chống mỏi và các tính chất khác để đáp ứng các điều kiện làm việc đòi hỏi khắt khe và yêu cầu sử dụng hơn.

Chức năng hóa

Để đáp ứng các nhu cầu đặc biệt của các ứng dụng khác nhau, các bánh răng PEEK sẽ được phát triển theo hướng chức năng hóa, chẳng hạn như bánh răng PEEK với độ dẫn điện, độ dẫn nhiệt, chống tĩnh điện, chống vi khuẩn và các chức năng khác.

Xanh

Trong bối cảnh nhận thức về môi trường ngày càng tăng, sự phát triển xanh của các bánh răng Peek sẽ trở thành một xu hướng. Ví dụ, sự phát triển của các vật liệu PEEK có thể tái chế và phân hủy sinh học để giảm tác động đến môi trường; Tối ưu hóa quá trình sản xuất để giảm mức tiêu thụ năng lượng và khí thải ô nhiễm.

Tóm lại, các vật liệu PEEK với các đặc tính hiệu suất tuyệt vời của nó, để các bánh răng nhìn trộm trong các tính chất cơ học, tính chất tự bôi trơn, hiệu suất nhiệt độ cao, khả năng chống hóa chất, ổn định kích thước và các khía cạnh khác của hiệu suất vượt trội và giảm trọng lượng, giảm tiếng ồn , cải thiện hiệu quả truyền tải, giảm chi phí, v.v., có những ưu điểm đáng kể, do đó, nó được sử dụng rộng rãi trong ô tô, hàng không vũ trụ, thiết bị y tế, tự động hóa công nghiệp, thiết bị điện tử và các lĩnh vực khác. Với sự tiến bộ và phát triển liên tục của công nghệ, hiệu suất của các bánh răng Peek sẽ tiếp tục được cải thiện và các khu vực ứng dụng sẽ tiếp tục mở rộng.