การค้นหาวัสดุที่เหมาะสมที่สุดสำหรับเกียร์

เมื่อออกแบบและผลิตเกียร์ วัสดุที่ใช้จะขึ้นอยู่กับชนิดของเกียร์ที่ถูกสร้างขึ้น อย่างไร และจะใช้ที่ไหน

โดยทั่วไปมีวัตถุดิบหลายชนิดที่ใช้ในโครงสร้างเฟือง และวัสดุแต่ละชนิดมีคุณสมบัติทางกลที่ดีที่สุดและเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดประเภทหลักของวัสดุ ได้แก่ โลหะผสมทองแดง โลหะผสมเหล็ก โลหะผสมอลูมิเนียม และเทอร์โมพลาสติก

1. โลหะผสมทองแดง

⚙️เมื่อไหร่การออกแบบเกียร์ที่จะต้องอยู่ภายใต้สภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อนหรือต้องไม่เป็นแม่เหล็ก โลหะผสมทองแดงมักเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุด

⚙️โลหะผสมทองแดงที่ใช้กันมากที่สุดสามชนิดที่ใช้ในเกียร์ ได้แก่ ทองเหลือง ทองแดงฟอสเฟอร์ และอลูมิเนียมบรอนซ์

⚙️เกียร์ที่มักทำจากโลหะผสมทองเหลืองได้แก่เดือยเกียร์และชั้นวางและจะใช้ในสภาพแวดล้อมที่มีโหลดต่ำ

⚙️ฟอสเฟอร์บรอนซ์ช่วยเพิ่มความทนทานต่อการสึกหรอและความแข็งแกร่งของโลหะผสม ความต้านทานการกัดกร่อนและการสึกหรอที่สูงขึ้นทำให้โลหะผสมทองแดงฟอสเฟอร์เป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยมสำหรับส่วนประกอบที่มีแรงเสียดทานสูง ตัวอย่าง:เกียร์หนอน

⚙️อลูมิเนียมบรอนซ์เป็นโลหะผสมทองแดงอันดับที่สามที่ใช้ในเกียร์ โลหะผสมอลูมิเนียมบรอนซ์มีความต้านทานการสึกหรอสูงกว่าโลหะผสมทองแดงฟอสเฟอร์และยังมีความต้านทานการกัดกร่อนได้ดีกว่าอีกด้วย เฟืองทั่วไปที่ผลิตจากโลหะผสมอลูมิเนียมบรอนซ์ ได้แก่ เฟืองเกลียวแบบไขว้ (เฟืองเกลียว) และเฟืองตัวหนอน

2. โลหะผสมเหล็ก

⚙️เมื่อการออกแบบเกียร์ต้องการความแข็งแรงของวัสดุที่เหนือกว่า โลหะผสมเหล็กเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุด ในรูปแบบดิบ เหล็กสีเทาสามารถหล่อและกลึงเป็นเฟืองได้

⚙️โลหะผสมเหล็กมีสี่ประเภทหลักๆ ได้แก่ เหล็กกล้าคาร์บอน โลหะผสมเหล็ก เหล็กกล้าไร้สนิม และเหล็กกล้าเครื่องมือ โลหะผสมเหล็กกล้าคาร์บอนถูกนำมาใช้กับเกียร์เกือบทุกประเภทเนื่องจากตัดเฉือนง่าย มีความทนทานต่อการสึกหรอที่ดี สามารถชุบแข็งได้ มีจำหน่ายทั่วไป และมีราคาไม่แพงนัก

⚙️โลหะผสมเหล็กกล้าคาร์บอนสามารถจำแนกเพิ่มเติมได้เป็นเหล็กอ่อน เหล็กกล้าคาร์บอนปานกลาง และเหล็กกล้าคาร์บอนสูง โลหะผสมเหล็กเหนียวมีปริมาณคาร์บอนน้อยกว่า 0.30% โลหะผสมของเหล็กกล้าคาร์บอนสูงมีปริมาณคาร์บอนมากกว่า 0.60% และเหล็กกล้าที่มีปริมาณปานกลางจะอยู่ระหว่างนั้น เหล็กเหล่านี้เป็นทางเลือกที่ดีสำหรับเดือยเกียร์, เฟืองเกลียว,แร็คเกียร์,เฟืองบายศรีและตัวหนอน.

3. อลูมิเนียมอัลลอยด์

⚙️อลูมิเนียมอัลลอยด์เป็นทางเลือกที่ดีสำหรับโลหะผสมเหล็กในการใช้งานที่ต้องการอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักสูง พื้นผิวที่เรียกว่าทู่จะช่วยปกป้องโลหะผสมอลูมิเนียมจากการเกิดออกซิเดชันและการกัดกร่อน

⚙️อลูมิเนียมอัลลอยด์ไม่สามารถใช้ในสภาพแวดล้อมที่มีความร้อนสูงได้เนื่องจากเริ่มเปลี่ยนรูปที่อุณหภูมิ 400°F อลูมิเนียมอัลลอยด์ทั่วไปที่ใช้ในการเปลี่ยนเกียร์คือ 2024, 6061 และ 7075

⚙️อลูมิเนียมอัลลอยด์ทั้งสามชนิดนี้สามารถผ่านกรรมวิธีทางความร้อนเพื่อเพิ่มความแข็งได้ เกียร์ทำจากอลูมิเนียมอัลลอยด์ได้แก่เดือยเกียร์, เฟืองเกลียว, เกียร์เอียงฟันตรงและแร็คเกียร์

4. เทอร์โมพลาสติก

⚙️เทอร์โมพลาสติกเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดสำหรับเกียร์ที่น้ำหนักเป็นเกณฑ์ที่สำคัญที่สุด เฟืองที่ทำจากพลาสติกสามารถกลึงได้เหมือนเฟืองโลหะ อย่างไรก็ตามเทอร์โมพลาสติกบางชนิดเหมาะกว่าสำหรับการผลิตผ่านการฉีดขึ้นรูป เทอร์โมพลาสติกชนิดฉีดขึ้นรูปที่พบมากที่สุดชนิดหนึ่งคืออะซีตัล วัสดุนี้เรียกอีกอย่างว่า (POM) เกียร์สามารถทำจากโพลีเมอร์ทั้งสองชนิดได้ สิ่งเหล่านี้สามารถเป็นได้เดือยเกียร์, เฟืองเกลียว, ล้อหนอน, เกียร์เอียงและแร็คเกียร์