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Engrenagemé um componente de transmissão amplamente utilizado emequipamentos mecânicos, e o desempenho do equipamento está intimamente relacionado com os materiais selecionados. Ao personalizar as engrenagens, a escolha dos materiais é crucial porque não apenas determina o desempenho mecânico e a vida útil das engrenagens, mas também afeta diretamente o desempenho geral e a eficiência operacional do equipamento.

Portanto, devemos não apenas atender aos requisitos básicos de alta resistência, alta resistência ao desgaste e alta resistência à fadiga, mas também considerar a usinabilidade e economia do material. Portanto, é importante explorar os materiais mais adequados para engrenagens personalizadas para otimizar o desempenho do equipamento, reduzir custos e melhorar a eficiência da produção.

Quais são os materiais das engrenagens?

1.aço

• Aço forjado: Normalmente são usados aços carbono ou ligas, com um teor de carbono entre 0,15% e 0,6%. Para engrenagens que exigem menos força, velocidade e precisão, use uma superfície de dente macia (dureza ≤ 350HBS) para conveniênciaCorte de engrenagensAs engrenagens que requerem usinagem de precisão geralmente são feitas de liga de aço para melhorar a dureza e a resistência ao desgaste da superfície do dente.
• Aço fundido: boa resistência ao desgaste e resistência. Quando a estrutura da engrenagem é maior, geralmente é usado aço fundido.

2.ferro fundido

As engrenagens de ferro fundido são usadas principalmente em situações em que a resistência e o desgaste não são necessários. O ferro fundido cinzento tem boa adesão e resistência à corrosão. O ferro fundido cinzento ou o ferro dúctil são uma escolha comum para engrenagens de acionamento abertas e de baixa velocidade.

 3.Ligas de cobre

• Latão (H62): Boa condutividade elétrica, resistência moderada ao desgaste, baixo custo.
• Bronze Berílio (C17000): Módulo de elasticidade ultra-alto (125GPa) com excelente resistência à fadiga.

4.Materiais não metálicos

Para engrenagens de alta velocidade, carga leve e baixa precisão, os pinhões geralmente são feitos de materiais não metálicos, como tecido, plástico e náilon, para reduzir o ruído.

Quais são as propriedades dos materiais das engrenagens?

1. Propriedades mecânicas

• Força: A engrenagem precisa suportar uma grande carga durante o uso, portanto, o material precisa ter alta resistência, incluindo resistência à tração, resistência ao escoamento, etc., para garantir que a engrenagem não seja fácil de deformar e quebrar durante o uso a longo prazo.
• Dureza: A dureza da superfície dos dentes é um fator chave que afeta a resistência ao desgaste e a vida útil da engrenagem. A dureza adequada pode melhorar a resistência ao desgaste e prolongar a vida útil das engrenagens.
• Resiliência: A capacidade de um material de resistir à fratura quando submetido a impacto. As engrenagens podem ser submetidas a vários choquesCarregar durante o uso, portanto, o material precisa ser flexível para garantir que a engrenagem não seja propensa a rachaduras sob o impacto.

2. Desempenho do processo

Um bom desempenho de processamento pode reduzir os custos de fabricação e melhorar a eficiência da produção. Por exemplo, o ferro fundido cinzento é fácil de fundir e cortar, por isso é comumente usadoEngrenagem que não requer alta resistência é necessária para fabricar.

3. Desempenho ambiental

• Resistência à abrasão: A resistência à abrasão éMaterial da engrenagemAs engrenagens são frequentemente usadas em pares durante o uso, portanto, o material precisa ser resistente ao desgaste para reduzir o desgaste e prolongar a vida útil. Por exemplo, as engrenagens de poliamida (nylon) têm resistência ao desgaste e apenas as engrenagens de metal 1/5-1/10 têm boa resistência ao desgaste após longas corridas.
• Resistência à corrosão: Pode manter um bom desempenho de trabalho sob alta temperatura, alta umidade e outras condições, e possui excelente resistência à corrosão química, adequada para sistemas de transmissão em ambientes de meio corrosivo.

4. Características do tratamento térmico

O tratamento térmico melhora as propriedades mecânicas e a dureza da dureza da superfície do dente. tratamento térmicoIncluindo têmpera, têmpera, cementação e nitretação.

Quais indústrias precisam de engrenagens personalizadas?

• Máquinas e Equipamentos Industriais:Máquinas-ferramentas, guindastes, máquinas de impressão e outros equipamentos industriais. O equipamento tem requisitos diferentes para precisão, resistência ao desgaste e capacidade de carga das engrenagens, portanto, as engrenagens precisam ser personalizadas de acordo com os requisitos específicos.

• No setor automotivo:Para obter a transmissão de energia e a regulação da velocidade, engrenagens de alta precisão devem ser usadas para velocidades de transmissão e diferenciais. As soluções de engrenagens personalizadas podem fornecer engrenagens que atendem a requisitos específicos para melhorar a eficiência da transmissão do veículo e a estabilidade de direção.

• Campo aeroespacial:Existem requisitos extremamente altos para a precisão, material, tratamento de superfície e assim por diante da engrenagem. Soluções de engrenagens personalizadas podem atender a essas necessidades especiais e garantir a estabilidade e confiabilidade do sistema de transmissão da aeronave.

• Robótica e automação:Juntas de robôs, transmissões e outros componentes requerem engrenagens de alta precisão para controle de movimento preciso. As engrenagens personalizadas podem atender aos requisitos especiais do robô em termos de tamanho, peso e precisão da engrenagem.

Quais técnicas de processamento estão envolvidas no processo de fabricação de engrenagens?

Preparação de matérias-primas

1. Forjamento/carcaça

• Forjamento: É usado para engrenagens de alta carga (como engrenagens de transmissão de automóveis) para extrudar blanks de metal através de uma matriz para aumentar a densidade do material.
• Fundição em areia:Economicamente adequado para engrenagens de ferro fundido de pequeno e médio porte (por exemplo, engrenagens de caixa de engrenagens).
• Fundição de precisão (por exemplo, fundição EPC): Usado para engrenagens com estruturas complexas ou paredes finas para reduzir o pós-processamento.

2. Laminação / extrusão

• Engrenagem de laminação a quente áspera: A usinagem de desbaste de engrenagens de eixo longo (por exemplo, rodas de trem) é produzida por laminação contínua.
• Extrusão a frio: Adequado para:Engrenagens de liga de alumínio, o que pode aumentar a resistência do material e reduzir a quantidade de corte.

3. Metalurgia do pó

Sinterização por compressão: usado para processar materiais refratários (como engrenagens de liga de titânio) ou engrenagens com formas complexas, com uma taxa de utilização de material de mais de 95%.

Usinagem de dentes (desbaste e usinagem de semiprecisão)

1. Moldagem e processamento

• Placa: A placa rotativa engata continuamente com a peça de trabalho para cortar a forma do dente involuto. Alta eficiência (para produção em massa), precisão IT7 ~ IT9, rugosidade superficial Ra 3,2 ~ 6,3 μ m.
• Figuração:Ferramenta de fresagem de engrenagens alternativas para engrenar a peça de trabalho, adequada para usinagem de engrenagens internas ou perfis de dentes não padronizados. Alta flexibilidade, mas menos eficiente do que a fresagem de engrenagens.
• Moagem:A fresa multiarestas corta de acordo com o perfil do dente e é adequada para produção única ou de baixo volume. No entanto, vibra facilmente e não é muito preciso (IT9~IT10).

2 Manuseio Especial

• Fios de descarga: Furos internos complexos ou engrenagens irregulares usadas para usinar materiais de alta dureza, como aço temperado.
• Impressão 3D(Manufatura aditiva): Fusão em leito de pó (SLS/DLP) ou jateamento de aglutinante de metal. Capacidade de produzir rapidamente protótipos leves (redução de mais de 50% na estrutura da treliça).

Usinagem de precisão e tratamento de superfície

1. Tecnologia fazendo à máquina da precisão

• Moagem: Moagem da peça de trabalho com um rebolo para corrigir a deformação do tratamento térmico e melhorar a suavidade da superfície.
• Afiação Melhore o contato dentário em 10-15 decibéis.
• Máquinas de barbear: As máquinas de barbear de lâmina fina microcortam as engrenagens não temperadas para corrigir a folga do flanco do dente. No entanto, só é adequado para superfícies de dentes macios (por exemplo, aços temperados e revenidos).

2.Processo de tratamento de superfície

• tratamento térmico

Cementação e têmpera: Aumenta a dureza da superfície (HRC58-62) e prolonga a resistência ao desgaste.

Nitrogênio: tratamento a baixa temperatura (500-550 °C), a dureza da superfície é HV800-1000.

Têmpera e revenimento: Têmpera + têmpera de alta temperatura para melhorar a tenacidade do núcleo.

• Tecnologia de revestimento

Deposição física de vapor (PVD): Por exemplo, revestimentos de TiN, o coeficiente de atrito é reduzido para 0,1-0,15.

Pulverização térmica: O revestimento WC Co aumenta a resistência à abrasão em 5 a 10 vezes.

• Tratamento químico

Fosfatização/azulamento: Aumenta a resistência à corrosão de engrenagens de carga leve.

Pós-processamento e inspeção

1. Acabamento e polimento

Use um pincel ou solvente químico para remover resíduos de processamento e melhorar a suavidade da superfície.

2. Detecção de vibração e balanceamento dinâmico

• Teste de equilíbrio dinâmico: Correção de engrenagens rotativas de alta velocidade, como o desequilíbrio das engrenagens do cubo.
• Verificação de dentes: UsoCMM ou testador de engrenagens.

3. Pintura e empacotamento

Tratamento antiferrugem: pintura, chapeamento ou fosfatização para prolongar a vida útil.

Quais fatores devem ser considerados ao escolher um material para uma engrenagem personalizada?

1. Fatores técnicos essenciais

Requisitos de desempenho

• Propriedades mecânicas: resistência à tração, resistência ao escoamento, limite de fadiga (por exemplo, aço cementado para cargas pesadas,náilonpara cargas leves), resistência ao impacto (por exemplo, máquinas de mineração que requerem materiais de alta tenacidade).
• Resistência à abrasão: A dureza da superfície (HRC58 ou superior) e os revestimentos (por exemplo, WC Co) podem prolongar a vida útil.
• Resistência à corrosão: Materiais resistentes à corrosão, como aço inoxidável (316L) ou PEEK, são necessários em ambientes úmidos/químicos.

Compatibilidade de processamento

• Dificuldades de processamento: o aço pode serLaminação/moagem, mas a deformação precisa ser controlada por tratamento térmico. O nylon precisa ser moldado por injeção e controlado por encolhimento.
• Tratamento de superfície: cementação e têmpera, revestimento PVD e outras tecnologias têm altos requisitos de materiais.

2. Fatores econômicos e de custo

• Custo: O custo de diferentes materiais varia muito e você precisa escolher o material certo de acordo com suas necessidades e orçamento reais. Minimize os custos de material enquanto garante o desempenho.
• Produtividade: Diferentes materiais têm diferentes dificuldades de processamento e eficiência. Por exemplo, a precisão de usinagem de engrenagens duras é muito alta e métodos de usinagem de precisão, como:Ranger os dentes, o que aumentará os custos e os ciclos de produção. Portanto, ao escolher os materiais, é necessário considerar seu impacto na produtividade.

3. Fatores do cenário de aplicação

Tipo de cenário	Seleção de material críticoprincípio	Materiais típicos
Transmissão de precisão de alta velocidade	Alta dureza e baixo coeficiente de atrito	Aço carbono respirável, revestimento POM+
Condições de choque de carga pesada	Alta tenacidade e resistência à fadiga	Liga de aço (38CrMoAl), ferro fundido
Requisitos leves	Baixa densidade, alto módulo	Liga de alumínio, materiais compósitos de fibra de carbono
Produção em massa de baixo custo	Processos simples e uma cadeia de suprimentos estável	Ferro fundido cinzento HT250 PA6

Estudos de caso.

Antecedentes: Customização de engrenagens de redutores RV para robôs industriais.

Uma empresa de robôs industriais precisa personalizar planetasConjunto de engrenagens redutoras RV(módulo 2mm, diâmetro externo Φ 12mm, produção em massa de 10.000 peças) tem os seguintes requisitos principais:

• Alta precisão: A folga de engrenagem do par de engrenagens é ≤ 5 μ m (tolerância de nível IT5).
• Leve: Engrenagem única ≤ 8 gramas.
• Baixo custo: US$ 500.000 de custo total ≤ (incluindo materiais, processamento e testes).

Seleção de materiais:

1. Comparação do material do núcleo

material	Densidade (³ de g/cm)	Resistência à tração (MPa)	Custo ($/kg)	Dificuldade de processamento
Aço cementado 20CrMnTi	7.85	1080	120	★★★
Liga de alumínio 7075-T6	2.8	570	60	★★★★
Plástico reforçado com POM-CF30	1.4	160	80	★★

2. Plano final de seleção de materiais

• Materiais principais:Liga de alumínio 7075-T6(Tem vantagens óbvias de leveza e a densidade é de apenas 1/3 do aço);
• Tratamento de superfície: Revestimento de aço carbono (0,05 mm de espessura, melhora a resistência ao desgaste e a dureza de contato com HRC60).
• Critério de seleção: a liga de alumínio atende aos requisitos de leveza (peso único ≤ 7,5 g), camada de cementação para garantir resistência ao desgaste, o custo do material é 40% menor que o aço puro, a eficiência de usinagem CNC é maior (velocidade de corte aumentada em 30%).

Usinagem CNC:

1. Projeto estrutural

• Redução topológica de peso: produção de estruturas ocas alveolares com redução de 20% no uso de material e redução de peso de 12 gramas para 7,5 gramas;
• Controle da cadeia de tolerância: O erro de forma do dente é controlado para ± 1,2 μm por meio de programação simultânea de vários eixos.

2. Processo de usinagem CNC

processo	equipamento	Parâmetros-chave	função
usinagem de desbaste	Fresadora CNC de cinco eixos	Velocidade de corte 800m / min, taxa de alimentação 0,1 mm / rev.	Remova rapidamente o excesso de peças para garantir a estabilidade dimensional.
Usinagem de semiprecisão	Retificadoras cilíndricas internas e externas	Precisão IT7, rugosidade superficial Ra0,8 μ m.	Melhore a precisão da base da engrenagem.
Usinagem de precisão	Máquina de fresagem de engrenagens + retificadora de engrenagens	O erro de passo da fresagem ≤ 0,5 μ m, a folga de correção de retificação atinge 4,8 μ m.	Obtenha precisão de malha de nível IT5.
Tratamento de superfície	Forno de cementação a vácuo + jateamento	A profundidade da camada cementada é de 0,08 mm e a dureza da superfície é HRC62.	Melhora a resistência à abrasão e à fadiga.

• Ao incorporar um sensor de temperatura no processo de fresagem para monitorar a temperatura da ferramenta em tempo real (com uma precisão de ± 0,5 °C), o erro cumulativo do passo é reduzido de 1,8 μ m para 0,9 μ m.
• O uso de um dispositivo de transferência para usinar 4 engrenagens em um único processo de fixação reduz o tempo de troca da ferramenta em 30%.

Controle de custos:

1. Gestão de custos de material

• Aquisição centralizada: acordo de longo prazo com fornecedores de alumínio, o preço unitário é reduzido de US$ 60/kg para US$ 53/kg;
• Reciclagem de sucata: O processo de metalurgia do pó aumenta a taxa de recuperação para 95%.

2. Controle dos custos de processamento

Itens de custo	processamento
Tempo de processamento de peça única	8 minutos
Custos de ferramentas	US$ 8.000
Sucata	1.5%

3. Custos de teste

• Sistema de medição em linha: o interferômetro a laser é usado para detecçãoLacuna nos dentes de rangerEvite sucata a granel em tempo real.
• Controle estatístico do processo: analise a distribuição das principais dimensões com software de dados relevante para reduzir a frequência de inspeções abrangentes em 20%.

4. Contabilidade de custos totais

projeto	medir	proporção
Custos de material	US$ 265.000	53%
Custos de processamento	US$ 155.000	31%
Teste e ferramentas	US$ 45.000	9%
Reservas para imprevistos	US$ 35.000	7%
total	US$ 500.000	100%

Este caso mostra que, por meio da combinação de inovação de materiais e otimização de processos,Personalização de equipamentos de robôs industriaisEle pode atingir metas de controle de custos, atendendo aos requisitos de alta precisão e leveza, e fornecer soluções reutilizáveis para fabricação de equipamentos de ponta.

Por que colaborarÉ?

• Valor:A empresa fornece os documentos de projeto, selecionamos os melhores materiais e processos e enviamos uma cotação competitiva.
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Resumo

quandoEngrenagens personalizadasA melhor seleção de material deve ser baseada na aplicação específica, requisitos de desempenho e orçamento de custos. O aço, especialmente o aço forjado, é preferido para uma ampla gama de aplicações devido à sua alta resistência, resistência ao impacto e tratabilidade térmica. No entanto, sob condições especiais, como transmissão de carga óptica de alta velocidade, materiais não metálicos, como náilon e madeira laminada, também são favorecidos devido às suas propriedades leves e de baixo ruído. Além disso, para ambientes corrosivos e de alta temperatura, devem ser selecionados materiais especiais resistentes a altas temperaturas e corrosão. Em suma, a otimização dos materiais das engrenagens precisa ser considerada de acordo com as necessidades reais.

Disclaimer

O conteúdo desta página é apenas para fins informativos.Série LSNenhuma representação ou garantia de qualquer tipo, expressa ou implícita, é feita quanto à precisão, integridade ou validade das informações. Não se deve inferir que os parâmetros de desempenho, tolerâncias geométricas, características específicas de projeto, qualidade e tipo de material ou mão de obra que o fornecedor ou fabricante terceirizado fornecerá por meio da rede Longsheng. Esta é a responsabilidade do compradorSolicite um orçamento para peçaspara determinar os requisitos específicos para essas peças.Por favorContate-nosSaiba MaisEFOrdenação.

Equipe LS

A LS é uma empresa líder do setorConcentre-se em soluções de fabricação personalizadas. Com mais de 20 anos de experiência atendendo a mais de 5.000 clientes, nos concentramos em alta precisãoUsinagem CNC,Fabricação de chapas metálicas,Impressão 3D,Moldagem por injeção,carimbo do metal,e outros serviços de fabricação completos.
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Perguntas frequentes

1. As engrenagens de plástico podem substituir o metal?

As engrenagens de plástico podem substituir parcialmente as engrenagens de metal sob certas condições, mas não em todos os casos. As engrenagens de plástico têm as vantagens de peso leve, baixo ruído, sem lubrificação e forte resistência à corrosão. No entanto, as engrenagens de plástico geralmente não são tão fortes, resistentes ao calor e duráveis quanto as engrenagens de metal.

2. Quais materiais de engrenagem atendem aos requisitos ambientais?

As engrenagens de nylon são consideradas um material ecológico devido às suas propriedades não tóxicas, inodoras e recicláveis. As engrenagens de nylon são amplamente utilizadas em uma ampla gama de campos industriais porque não apenas possuem excelente resistência ao calor, tenacidade e resistência química, mas também podem manter a estabilidade em vários ambientes hostis.

3. Como evitar a corrosão da engrenagem?

Escolha materiais de engrenagem de alta resistência e alta dureza, use óleos lubrificantes apropriados e controle sua temperatura para reduzir o atrito e o desgaste. Ao melhorar a precisão da usinagem e a suavidade da superfície, a concentração de tensão na superfície do dente e a geração de microfissuras podem ser reduzidas.

4. Qual material de engrenagem tem a vida útil mais longa?

O aço cementado é geralmente considerado como tendo a vida útil mais longa entre os materiais de engrenagens, especialmente em ambientes industriais de alta precisão e alta carga. Para ambientes extremos, como alta temperatura e corrosão forte, materiais especiais, como cerâmica e ligas de titânio, podem ser considerados. A escolha dos materiais reais precisa ser equilibrada com condições operacionais específicas, orçamentos de custos e requisitos de redução de peso.

Recurso

Fabricação de engrenagens

Fresagem

Transmissão (Mecânica)