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应用齿轮最佳塑料—— 杜邦 Delrin ® POM
浏览次数:3发布日期:2024-05-21
     

为什么杜邦 Delrin ® POM 比其他品牌塑料更适合用于齿轮?

机器机构中齿轮的特写详细视图

Delrin® 是一种广泛用于齿轮的工程塑料,无需玻璃纤维增强即可提供强度和刚度。它是广受欢迎的首选材料,因为它具有出色的机械性能、良好的润滑性以及耐磨、防潮和耐化学品等特点。

与尼龙 PA6 或 PA66 相比,Delrin® 不吸水,使其更硬且尺寸更稳定。虽然 PBT 的刚度更接近,但 Delrin® 具有卓越的韧性,这是齿轮的关键特性。

以下深入探讨了 Delrin® 成为齿轮理想材料的七大特性。

1、拉伸模量和强度

Delrin® 的性能优于其他聚合物材料,是目前最硬、最强的非增强工程塑料。采用 Delrin® 制成的齿轮具有更强的抗变形能力,比替代塑料更有效地传输动力,从而提供更高的性能和更长的使用寿命。

1 拉伸模量强度图1-673x300

2.疲劳

齿轮最重要的特性之一是耐疲劳性,Delrin® 再次成为顶级非增强塑料性能者。

下图经杜邦公司测试,比较了在 50% RH 条件下使用的未增强 PA66 与 Delrin® 500 的弯曲情况,并且可以清楚地看出,其最大设计应力高于与 Delrin® 一起使用的情况。

2 弯曲疲劳图片2-673x300

不幸的是,关于疲劳的公开数据有限。测试条件会对结果产生重大影响,这使得比较结果变得困难。

需要考虑的因素有:

  • 测试是弯曲载荷还是拉伸载荷?
  • 施加的负载是仅正向还是完全反向正负(R 数)?
  • 测试运行的标称温度是多少?
  • 测试的频率是多少?

另一个复杂之处是,反复弯曲会产生零件的内部热量,因此需要考虑疲劳测试的速度与齿轮加载速度和时间的比较。

此测试的温度升高可能超过 15°C,因此室温测试中的样品很容易达到 40°C。

与其他一些非增强工程塑料相比,Delrin® 对该范围内的温度升高不太敏感。

3. 蠕变

塑料自然比金属更容易蠕变。因此,模制齿轮最适合无静载荷的应用。

如果无法避免静载荷,则需要考虑材料的蠕变性能,并且齿轮设计应能够在齿因蠕变而偏转后正常运行。

与其他工程塑料相比,Delrin® 具有优异的蠕变性能,如下图所示为 5MPa 下 1000 小时的蠕变模量

3 蠕变图1-673x400

4. 尺寸稳定性 
作为最硬、最强的非增强聚合物,Delrin® 可以在其他材料需要增强时发挥作用。增强塑料的最常见方法是添加复合到材料中的玻璃纤维。

添加玻璃纤维可能会导致两个潜在问题:

  • 模制品在与玻璃纤维平行和垂直的方向上收缩不均匀,这会导致不圆度问题或在工具中对不均匀收缩进行复杂的补偿。一种替代方法是使用矿物增强材料,但这在增加强度和刚度方面效果较差。
  • 如果玻璃纤维在使用过程中暴露出来,磨损会更快。它们会形成一种磨蚀性很强的介质,会加速齿轮的磨损。

此外,与尼龙材料相比,Delrin® 具有更好的尺寸稳定性,因为它不吸湿。有关尺寸公差的具体细节可以在 Delrin® 设计指南中找到。

5. 磨损和摩擦

与其他聚合物相比,Delrin® 本质上是一种低摩擦材料,如下所示。

4 磨损和摩擦 图3-673x300
如果需要降低摩擦或磨损,可以使用多种内部润滑等级的 Delrin ® 来提高性能。 等级选择器文章

在生产过程中向聚合物中添加润滑剂有几个优点: 

  • 由于磨损减少,零件的使用寿命更长 
  • 由于摩擦造成的能量损失较少,移动系统具有更高的效率 
  • 滑动面可以承受更高的载荷并以更高的速度运行 
  • 通过消除任何外部润滑剂可以降低系统成本 
  • 吱吱噪音可降至可听极限以下 

6.耐化学性

选择材料时,重要的是要考虑齿轮可能使用的各种环境。例如,PC 或 ABS 等无定形材料可能会很快受到溶剂的侵蚀。

Delrin ®乙缩醛树脂的突出性能之一 是即使在高温下也具有优异的耐各种有机和中性无机化合物的性能。Delrin ® 缩醛树脂具有良好的尺寸稳定性和优异的耐化学性:

  • 酒精
  • 醛类
  • 酯类
  • 醚类
  • 碳氢化合物(汽油、润滑油、液压油)
  • 农用化学品
  • 许多弱酸和弱碱
5 Delrin RA 图片4-673x300

7. 可持续性

减少碳足迹正在成为开发下一代产品时最重要的设计目标之一,而 Delrin ® 可再生属性牌号可以在这方面提供帮助。

Delrin ® 可再生属性 (RA) 基础聚合物采用 100% 废物生物原料生产,符合 ISCC Plus 质量平衡认证。 

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Delrin ® 可再生属性具有世界一流的环境影响特征和低碳足迹,具有出色的耐用性和可靠性。它由 100% 经过认证的可再生电力生产,通过城市废物能源回收产生蒸汽,并提供与 Delrin ®相同的质量、机械性能、加工和感官体验。

这使得客户 在努力实现自己的可持续发展目标时能够轻松采用 Delrin ® Renewable Attributed。Delrin ®  Renewable Attributed 延续了 Delrin ® 的 声誉,可实现轻量化、功能集成和最高水平的部件性能。