การค้นหาวัสดุที่เหมาะสมสำหรับเกียร์

ในการออกแบบและผลิตเกียร์ วัสดุที่ใช้จะขึ้นอยู่กับประเภทของเกียร์ที่ผลิตและวิธีการใช้งานและสถานที่ใช้งาน

มีวัตถุดิบหลายชนิดที่นิยมใช้ทำโครงสร้างเฟืองเกียร์ และวัสดุแต่ละชนิดก็จะมีคุณสมบัติทางกลที่ดีที่สุดและถือเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดประเภทวัสดุหลักๆ ได้แก่ โลหะผสมทองแดง โลหะผสมเหล็ก โลหะผสมอลูมิเนียม และเทอร์โมพลาสติก

1. โลหะผสมทองแดง

⚙️เมื่อไรการออกแบบเกียร์หากต้องสัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่กัดกร่อนหรือต้องไม่เป็นแม่เหล็ก โลหะผสมทองแดงจะเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุด

⚙️โลหะผสมทองแดงสามชนิดที่ใช้กับเกียร์มากที่สุด ได้แก่ ทองเหลือง ทองแดงฟอสเฟอร์ และทองแดงอลูมิเนียม

⚙️เฟืองที่มักทำจากโลหะผสมทองเหลืองเป็นเกียร์เดือยและชั้นวางและจะใช้ในสภาพแวดล้อมที่มีโหลดต่ำ

⚙️ฟอสเฟอร์บรอนซ์ช่วยเพิ่มความทนทานต่อการสึกหรอและความแข็งแกร่งของโลหะผสม ความทนทานต่อการกัดกร่อนและการสึกหรอที่สูงขึ้นทำให้โลหะผสมฟอสเฟอร์บรอนซ์เป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยมสำหรับชิ้นส่วนขับเคลื่อนที่มีแรงเสียดทานสูง ตัวอย่าง:เฟืองตัวหนอน

⚙️อลูมิเนียมบรอนซ์เป็นโลหะผสมทองแดงชนิดที่สามที่ใช้ในเฟือง โลหะผสมอลูมิเนียมบรอนซ์มีความทนทานต่อการสึกหรอสูงกว่าโลหะผสมฟอสเฟอร์บรอนซ์ และยังมีความทนทานต่อการกัดกร่อนที่เหนือกว่าอีกด้วย เฟืองทั่วไปที่ผลิตจากโลหะผสมอลูมิเนียมบรอนซ์ ได้แก่ เฟืองเกลียวไขว้ (เฟืองเกลียว) และเฟืองตัวหนอน

2. โลหะผสมเหล็ก

⚙️เมื่อใดการออกแบบเกียร์โลหะผสมเหล็กเป็นวัสดุที่มีความแข็งแรงเป็นพิเศษ จึงเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุด ในรูปแบบดิบ เหล็กสีเทาสามารถหล่อและกลึงเป็นเฟืองได้

⚙️เหล็กกล้าผสมมี 4 ประเภทหลัก ได้แก่ เหล็กกล้าคาร์บอน เหล็กกล้าผสม เหล็กกล้าไร้สนิม และเหล็กกล้าเครื่องมือ เหล็กกล้าผสมคาร์บอนใช้สำหรับเกียร์เกือบทุกประเภท เนื่องจากกลึงง่าย ทนทานต่อการสึกหรอได้ดี ชุบแข็งได้ หาซื้อได้ง่าย และมีราคาไม่แพง

⚙️โลหะผสมเหล็กกล้าคาร์บอนสามารถจำแนกประเภทเพิ่มเติมได้เป็นเหล็กกล้าอ่อน เหล็กกล้าคาร์บอนปานกลาง และเหล็กกล้าคาร์บอนสูง โลหะผสมเหล็กกล้าอ่อนมีปริมาณคาร์บอนน้อยกว่า 0.30% โลหะผสมเหล็กกล้าคาร์บอนสูงมีปริมาณคาร์บอนมากกว่า 0.60% และเหล็กที่มีปริมาณคาร์บอนปานกลางจะอยู่ในเกณฑ์ระหว่างนี้ เหล็กกล้าเหล่านี้เป็นตัวเลือกที่ดีสำหรับเกียร์เดือย, เฟืองเกลียว, แร็คเกียร์,เฟืองเอียงและเฟืองตัวหนอน.

3. โลหะผสมอลูมิเนียม

⚙️โลหะผสมอลูมิเนียมเป็นทางเลือกที่ดีสำหรับโลหะผสมเหล็กในการใช้งานที่ต้องมีอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักสูง พื้นผิวสำเร็จรูปที่เรียกว่า พาสซีฟ ช่วยปกป้องโลหะผสมอลูมิเนียมจากการเกิดออกซิเดชันและการกัดกร่อน

⚙️ไม่สามารถใช้โลหะผสมอะลูมิเนียมในสภาพแวดล้อมที่มีความร้อนสูงได้ เนื่องจากจะเริ่มเสียรูปเมื่ออุณหภูมิถึง 400°F โลหะผสมอะลูมิเนียมทั่วไปที่ใช้ในระบบเฟือง ได้แก่ 2024, 6061 และ 7075

⚙️โลหะผสมอลูมิเนียมทั้งสามชนิดนี้สามารถผ่านการอบชุบด้วยความร้อนเพื่อเพิ่มความแข็งได้ เฟืองที่ทำจากโลหะผสมอลูมิเนียม ได้แก่เกียร์เดือย, เฟืองเกลียว, เฟืองเอียงฟันตรงและแร็คเกียร์

4. เทอร์โมพลาสติก

⚙️เทอร์โมพลาสติกเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดสำหรับเฟืองที่น้ำหนักเป็นเกณฑ์ที่สำคัญที่สุด เฟืองที่ทำจากพลาสติกสามารถกลึงได้เหมือนเฟืองโลหะ อย่างไรก็ตาม เทอร์โมพลาสติกบางชนิดเหมาะกับการผลิตด้วยการฉีดขึ้นรูปมากกว่า เทอร์โมพลาสติกที่ฉีดขึ้นรูปที่พบมากที่สุดชนิดหนึ่งคืออะซีตัล วัสดุนี้เรียกอีกอย่างว่า (POM) เฟืองสามารถทำจากพอลิเมอร์ได้ทั้งสองแบบ ซึ่งพอลิเมอร์เหล่านี้สามารถขึ้นรูปได้หลายแบบเกียร์เดือย, เฟืองเกลียว, ล้อหนอน, เฟืองเอียงและแร็คเกียร์