Aké sú problémy s tradičnými materiálmi na výrobu ozubených kolies?
Materiály uhlíkovej ocele/legovanej ocele
Po prvé, uhlíková oceľ/legovaná oceľ ako najpoužívanejší materiál prevodovky ponúka vysokú pevnosť a nosnosť-, ale jej odolnosť proti korózii je slabá. Ozubené kolesá vyrobené z uhlíkovej ocele/legovanej ocele budú rýchlo oxidovať a hrdzavieť v prostrediach s vysokou vlhkosťou, vlhkosťou a chemickými sprejmi, čo vedie k sérii problémov, ako je znížená presnosť prevodovky, znížená pevnosť prevodov a kontaminácia.
Riešením je povrchová úprava, typicky zinkovanie, chrómovanie, prípadne iné špeciálne nátery. Aj keď je tento prístup účinný, neposkytuje-dlhodobý výkon kvôli nevyhnutnému riziku opotrebovania, kontaminácie a zlyhania povlaku v dôsledku škrabancov.
Plastové ozubené kolesá
Plastové ozubené kolesá (ako nylon a POM) ponúkajú vysokú odolnosť proti korózii, no ich nosnosť-, tepelná stabilita, rozmerová presnosť a pevnosť materiálu sú oveľa horšie ako u kovových ozubených kolies.
Aké je konečné riešenie?
Ozubené kolesá z nehrdzavejúcej ocele
Na rozdiel od ozubených kolies vyrobených z uhlíkovej ocele, legovanej ocele alebo plastu je odolnosť nehrdzavejúcej ocele voči korózii prirodzená pre samotný materiál. Obsahuje chróm, ktorý reaguje s kyslíkom na povrchu ocele a vytvára extrémne hustý, stabilný a neviditeľný pasivačný film (Poznámka 1). Aj keď je tento film poškriabaný, rýchlo oxiduje a vytvára nový pasivačný film, čo znamená, že ozubené kolesá z nehrdzavejúcej ocele ponúkajú trvalú ochranu proti korózii.
Okrem ochrannej fólie spĺňajú ozubené kolesá z nehrdzavejúcej ocele-potravinárske hygienické normy. Ich hladký, bezšvový povrch je nepriepustný pre rast baktérií a odoláva korózii z rôznych čistiacich a dezinfekčných prostriedkov. Mnoho zariadení na spracovanie potravín používa tento materiál.
Na záver, máte obavy o pevnosť ozubených kolies z nehrdzavejúcej ocele? Myslíte si, že nespĺňajú vaše požiadavky? Táto obava je zbytočná. Ozubené kolesá z nehrdzavejúcej ocele možno vyrábať pomocou rôznych tried a tepelných úprav, ako je napríklad austenitická nehrdzavejúca oceľ (napríklad ozubené kolesá SUS304) alebo martenzitická nehrdzavejúca oceľ (napríklad ozubené kolesá z nehrdzavejúcej ocele 420), aby sa splnili požiadavky na vysoké-záťaž.
Ako teda správne vybrať prevody z nehrdzavejúcej ocele?
Porovnávacia tabuľka bežného výberu materiálu ozubených kolies z nehrdzavejúcej ocele
| Stupeň materiálu | Hlavné výhody | Hlavné aplikačné scenáre | Poznámky |
|---|---|---|---|
| Ozubené koleso 304 z nehrdzavejúcej ocele | Najlepší celkový výkon, vysoká nákladová{0}}efektívnosť, odolnosť voči väčšine atmosférickej a chemickej korózie | Ozubené kolesá pre potravinárske stroje, baliace zariadenia, farmaceutické stroje a všeobecne vlhké prostredie | Nie je odolný voči chloridovej korózii (napr. morská voda, soľný sprej) |
| Ozubené koleso z nehrdzavejúcej ocele 316 | Vynikajúca odolnosť proti chloridovej a kyslej korózii (vďaka prídavku molybdénu) | Chemické čerpadlá, námorné vybavenie, vybavenie-odolné voči morskej vode, vonkajšie vybavenie v pobrežných oblastiach | Vyššie náklady ako 304, o niečo nižšia pevnosť |
| 420 ozubené koleso z nehrdzavejúcej ocele | Tepelne-spracovateľné vybavenie s vysokou tvrdosťou-odolné voči opotrebovaniu | Príležitosti vyžadujúce odolnosť proti korózii, vysokú pevnosť a tvrdosť, ako sú ventily, hriadele čerpadiel a vysoko{0}}prevodovky | Odolnosť proti korózii je o niečo nižšia ako u série 300 a musí sa používať v pasivovanom stave |
Vplyv tolerancií na ozubené kolesá z nehrdzavejúcej ocele
Výber materiálu je prvým krokom. Ako presné komponenty prevodovky vyžadujú ozubené kolesá kritické zváženie výrobnej presnosti. Nižšie je uvedený zoznam priamych rozdielov medzi rôznymi stupňami presnosti.
| Stupeň presnosti | Hluk prenosu | Účinnosť prenosu | Očakávaný život | Použiteľné polia |
|---|---|---|---|---|
| ISO/DIN 5-6 | Mimoriadne nízka | Veľmi vysoká | Veľmi dlhé | Presné prístroje, roboty, kozmonautika |
| ISO/DIN 7-8 | Relatívne nízka | Relatívne vysoká | Relatívne dlhé | Všeobecné priemyselné stroje, automobily |
| ISO/DIN 9-10 | Priemerná | Priemerná | Priemerná | Poľnohospodárske stroje, Nízko{0}}rýchlostná prevodovka |
Výber dodávateľa s pokročilými možnosťami obrábania (ako je CNC obrábanie (Poznámka 2)) a prísnou kontrolou kvality je jediný spôsob, ako zabezpečiť, že dostanete skutočne-precízne ozubené kolesá z nehrdzavejúcej ocele.
Pri hodnotení nákladov na projekt jednoducho porovnávajte obstarávaciu cenuozubené kolesá z nehrdzavejúcej oceles konvenčnými prevodmi je neúplný. Musíme tiež zvážiť rôzne faktory, ako je údržba, náklady na prestoje a výmena komponentov.
Poznámky
Pasivačný film:Ide o mikroskopickú, hustú a dobre{0}}priľnavú ochrannú vrstvu oxidu- bohatého na chróm vytvorenú na kovovom povrchu reakciou chrómu v nehrdzavejúcej oceli s oxidantmi. Tento film je inertný a účinne zabraňuje korózii.
Lyžovanie:Vysoko efektívny a vysoko presný{0}}proces dokončovania ozubených kolies, obzvlášť vhodný na kalenie vnútorných a niektorých vonkajších ozubených kolies. Vykonáva hrubovanie aj dokončovanie v jednej operácii, čím dosahuje vynikajúcu kvalitu povrchu a presnosť profilu.
Autoritatívna literatúra a ďalšie čítanie
ASM International, "Corosion of Stainless Steels": Definitívny zdroj pre-hĺbkové pochopenie mechanizmov korózie nehrdzavejúcej ocele.
ISO 1328-1:2013, "Cylindrické ozubené kolesá - ISO systém klasifikácie tolerancie boku": Oficiálny štandardný dokument pre triedy presnosti ozubených kolies.
Gear Technology Magazine, „The Magazine of the Gear Industry“: Získajte prístup k poprednej publikácii v odvetví o najnovších technológiách v dizajne, výrobe a aplikáciách ozubených kolies.