Comment choisir le POM pour les engrenages en plastique

Conditions de fonctionnement et exigences des matériaux pour engrenages

Précisez d’abord le couple, la plage de vitesse, le nombre de cycles visé et le jeu admissible. Distinguez les charges en régime établi des pics au démarrage, au blocage et dans les autres situations. Complétez ensuite géométrie, cycle de fonctionnement, environnement et lubrification avec la liste ci-dessous.

Définir l'environnement de fonctionnement de la zone d'engrènement. La température ambiante n'est pas nécessairement égale à la température de la surface de la dent car la vitesse, la charge, la friction et la lubrification génèrent de la chaleur localisée. Incluez également les sources de chaleur à proximité, le refroidissement, les produits chimiques, la poussière, le lavage, l'humidité, le bruit attendu, les restrictions de maintenance et si les engrenages fonctionnent à sec, sont lubrifiés initialement ou sont lubrifiés en continu.

• Type d’engrenage, module ou pas diamétral, nombre de dents, largeur de denture et rapport de transmission
• Couples d’entrée et de sortie, plage de vitesse, sens de rotation, fréquence des démarrages et arrêts, cycle de fonctionnement
• Couple en fonctionnement et pics au démarrage, au calage, au coincement, à l’inversion et au freinage ; nombre de cycles visé
• Support des arbres, alignement, rigidité du carter et jeu admissible
• Températures environnementales et locales, produits chimiques, contaminants et humidité
• Méthodes de lubrification, intervalles d'entretien, objectifs de bruit et d'efficacité

Identification des modes de défaillance dominants

Les engrenages peuvent échouer à partir de la racine de la dent en raison de flexions répétées, ou de l'usure ou de l'endommagement de la surface de la dent, ou encore d'une déformation qui modifie le maillage. Même si le matériau ne se brise pas, le fluage, la dilatation thermique, le retrait du moulage, le mouvement de la position du trou, la contrainte du moyeu, l'excentricité de l'arbre et le mouvement du boîtier modifieront le jeu et le contact avec la surface des dents.

Ne simplifiez pas ces risques en nécessitant des grades « plus solides » ou « plus résistantes à l'usure ». Un module plus élevé peut réduire la déflexion des dents, mais n'améliore pas nécessairement la résistance aux chocs, le comportement de la ligne de soudure, le bruit ou l'usure de la contrepartie ; des valeurs de frottement plus faibles ne peuvent pas à elles seules prouver la résistance à la fatigue ou la précision dimensionnelle. Les modes de défaillance doivent être classés et les méthodes de mesure définies.

Évaluez la paire de contacts complète

Même grade de POM avec de l'acier trempé, un métal plus doux, un autre POM, PA Ou les performances peuvent être différentes lorsque le la surface du revêtement est adaptée. Enregistrez les matériaux actifs et entraînés, la dureté et l'état de la surface, le profil des dents, les grades de contact, l'alignement, la lubrification, la pression, la vitesse et les débris ou contaminants d'usure attendus. L’usure des engrenages doubles peut être tout aussi importante que l’usure des engrenages POM.

Évaluez respectivement la friction de démarrage et de fonctionnement, l'usure adhésive ou abrasive, le bruit, les vibrations, la chaleur de friction, la compatibilité des lubrifiants et les performances de rodage. Le contact plastique sur plastique et le fonctionnement à sec nécessitent une prudence particulière, car la dissipation thermique et l'usure de l'adhésif peuvent devenir des facteurs dominants. Les données tribologiques spécifiques à un grade ne sont pertinentes que lorsqu'elles sont associées aux matériaux, pressions, vitesses, températures, surfaces et méthodes d'essai pertinentes pour l'application.

• Matériaux actifs et entraînés, dureté, états de surface et marques de contact avec la surface des dents
• Fonctionnement à sec, lubrification initiale ou condition de lubrification continue
• Pression, vitesse de glissement et de roulement, conditions de travail, température et dissipation thermique
• Usure des engrenages, bruit, efficacité, débris d'usure et état du lubrifiant des deux côtés

Associez la sélection des matériaux et la conception de moulage par injection de précision

Même si les calculs de matériaux réussissent, les engrenages peuvent toujours échouer en raison d'une mauvaise rondeur, concentricité, pas de dent, profil de dent, faux-rond, ajustement des trous ou jeu. L'emplacement de la porte, la direction du flux, les lignes de soudure, les transitions d'épaisseur de paroi, l'épaisseur du bord et de l'âme, la conception du moyeu et de la nervure, l'équilibre de refroidissement, les différences d'éjection et de cavité doivent être examinés. Ces facteurs affectent le retrait au moulage, la contrainte résiduelle, la précision de la forme des dents et la relation entre le trou et le cercle de graduation.

Le retrait TDS n'est pas une tolérance d'engrenage fini. La grade cible et la fenêtre de moulage doivent être déterminées en premier, puis l'engrenage portant la grade de la cavité du moule doit être mesuré après le temps d'ajustement de l'humidité spécifié, et les dimensions critiques et la fonction de maillage réelle doivent être vérifiées en même temps. Les prototypes usinés peuvent prendre en charge les premiers travaux de géométrie ou d'assemblage, mais les prototypes moulés par injection sont toujours nécessaires pour reproduire les peaux moulées, le retrait, l'orientation, les lignes de soudure et les fluctuations du processus.

Présélectionner les grades selon le risque dominant

Avant d’utiliser le cas d’endurance ETM 100P, comparez ses charges, mouvements et conditions de lubrification à ceux du projet. Pour le glissement à sec, le stick-slip ou l’usure des dents, comparez EPTL402 et EMS102/EMS162. En cas de déformation sous charge, comparez rigidité, orientation et usure de l’engrenage associé avec un POM renforcé de fibres de verre.

Prenez le POM comme point de départ pour une faible variation dimensionnelle liée à l’humidité. Ajoutez le PA pour d’autres équilibres de ténacité ou température ; séparez sec et conditionné et comparez à couple, température et jeu identiques.

• Utiliser un POM standard comme référence pour le moulage, la fatigue et la précision
• Évaluez le POM modifié résistant à l'usure lorsque l'usure de la surface de la dent et de sa contrepartie domine la durée de vie
• Évaluez les POM à faible frottement lorsque la résistance de fonctionnement, le fluage, le bruit ou la chaleur sont dominants
• Après avoir entièrement examiné le compromis entre l'orientation et les performances, envisagez des matériaux de renforcement ou d'autres polymères

Vérifiez les systèmes d'entraînement par engrenages dans des conditions représentatives

Les calculs et les simulations peuvent être utilisés pour sélectionner initialement la géométrie et les matériaux candidats, mais les engrenages devraient finalement être publiés via des tests. Des prototypes traçables sont moulés à l'aide de moules cibles ou de cavités de moule représentatives, et les matériaux, lots, processus, dimensions et conditions de conditionnement sont enregistrés. Testez les systèmes complets d'entraînement par engrenages sous les arbres cibles, les roulements, les boîtiers, les paires d'engrenages, la lubrification, l'alignement, le spectre de charge, la vitesse, la rotation inverse, la température et l'environnement.

Un plan de test efficace doit mesurer le couple ou l'efficacité, la température de la zone de maillage, le bruit ou les vibrations, le jeu, les changements dimensionnels, les dommages à la racine de la dent, l'usure de la surface de la dent, l'usure des pièces doubles, l'état du lubrifiant ou des débris d'usure et le nombre de cycles de défaillance, et inclure les conditions de démarrage, de décrochage, d'impact et d'endurance, le cas échéant. Après les tests, vérifiez l'emplacement de la défaillance et comparez-le avec le classement de risque initial avant d'approuver le grade ou d'ajuster la conception.