Peek inachukua nafasi ya chuma na inatumika kwanza katika gia za sanduku la Mercedes-Benz

Peek inachukua nafasi ya chuma na inatumika kwanza katika gia za sanduku la Mercedes-Benz

Plastiki za utendaji wa hali ya juu kama vile polyetheretherketone (PeEK) hutoa fursa nyingi muhimu za uboreshaji wa gia. Gia za Peek hutumiwa kwa mara ya kwanza katika sanduku za gia za Mercedes-Benz.

Gia za balancer za wingi zilizotengenezwa na vestakeep 5000 g ni gia za kwanza za plastiki kutumika katika usafirishaji wa Mercedes-Benz. Inachukua nafasi ya gia iliyotumiwa hapo awali

Gia za plastiki zinachukua hatua kwa hatua gia za jadi za metali katika matumizi mengi ya kiufundi kwa sababu ni nyepesi, zenye utulivu, zina mali nzuri za kukimbia, zina msuguano mdogo na kuvaa, na zinaweza kutengenezwa kwa ufanisi. Bidhaa zilizotengenezwa kwa plastiki ya utendaji wa hali ya juu kama vile polyetheretherketone (PeEK) kwa ujumla ni thabiti zaidi kwa kiufundi, kwa joto na kemikali kuliko gia zilizotengenezwa kwa plastiki ya uhandisi na hivyo kuwezesha maadili ya kikomo cha mzigo. Sharti muhimu kwa hii ni tathmini ya kufuata na muundo mzuri wa sehemu ya aina ya plastiki.

Mnamo mwaka wa 2018, kituo cha uwezo wa tribology kilianzishwa huko Darmstadt, Ujerumani, kwa maendeleo ya plastiki ya utendaji wa hali ya juu kwa utengenezaji wa vifaa kulingana na mkazo wa msuguano, kama vile: Peek, Polyamide 12 (PA12) na polyimide (PI). Mbali na njia za kawaida kama vile vipimo vya diski-na-diski (kupitia matrekta ya mini), waliweka aina mpya ya rig ya mtihani (Mtini. 1).

Kielelezo 1: Kituo cha Uwezo wa Kikosi huko Darmstadt, Ujerumani, kimeweka safu ya mtihani wa gia kwa kupima gia za plastiki: Inawezesha muundo wa gia kwa kuamua maadili maalum ya sehemu

Pima benchi kwa tathmini ya gia za plastiki

Msuguano na tabia ya kuvaa ya gia ni ngumu na inategemea mikazo maalum ya ndani katika kuwasiliana na pinion ya chuma na hali ya mazingira wakati wa operesheni. Hadi leo, hakuna vipimo vya mfano kama vile vipimo vya disc-disc au mchanganyiko wa jadi wa vipimo vya mitambo na nguvu juu ya vielelezo vya kawaida vimeweza kutathmini vya kutosha tabia ya gia za plastiki zinazofanya kazi kwa sababu ya hali maalum ya meshing ya gia. Badala yake, maadili maalum ya sehemu ya muundo yanaweza kuamua kwenye gia za plastiki kwenye vipimo vya sehemu kwenye safu mpya ya mtihani wa gia. Mvutano wa nguvu na mizigo ya kubadilisha mitambo hutumiwa kupitia pinion inayoendeshwa na chuma kwa meno ya gia ya plastiki chini ya mzigo uliofafanuliwa wa torque, kasi na hali ya joto. Gia za plastiki zilizotiwa mafuta na mafuta au grisi nk zinaweza kulinganishwa na gia kavu za plastiki.



Mtihani huo unafanywa kulingana na kiwango cha VDI 2736-4 cha Ujerumani ("Gia za Thermoplastic: Uamuzi wa sifa za uwezo wa mzigo wa gia") kuamua uwezo wa mzigo wa jino na kuvaa mgawo wa seti tofauti za mzigo. Matokeo haya hutumiwa kama data mbichi katika mipango ya simulizi ya muundo wa gia ili kusaidia wateja kuongeza miundo. Upimaji kawaida unaendelea hadi gia itakaposhindwa kwa sababu ya kuvaa au kupunguka kwa mizizi ya jino. Joto la mizizi ya jino linaathiri tofauti ya mzigo inaweza kuhimili, kwa hivyo inaweza kupimwa na kudhibitiwa na sensorer za infrared (IR) kwenye vijiti vya mtihani vilivyopo.

Kushawishi mali ya mitambo na upinzani wa kemikali wa peek

Wakati wa kutengeneza polima za utendaji wa juu kwa gia, mahitaji tofauti ya mitambo, mafuta na kikabila yanapaswa kuoana iwezekanavyo kulingana na mafadhaiko yaliyohusika. Marekebisho fulani ya nyenzo yanaweza kuathiri vibaya utendaji wa gia. Kwa mfano, viongezeo ambavyo wakati mwingine hutumiwa kuboresha mali za kupambana na mavazi au kupunguza msuguano zinaweza kuathiri vibaya tabia ya mitambo ya gia (kulingana na sifa za chembe na kujitoa kwake kwa matrix ya plastiki) ikiwa watakuwa chanzo cha kasoro au uwezekano wa nyufa ).

Ikilinganishwa na plastiki ya uhandisi kama vile polyoxymethylene (POM), PA6 na PA66, peek ya plastiki ya utendaji wa juu ina faida nyingi wakati inatumiwa kama nyenzo ya gia. Hasa, inaweza pia kuhamisha mizigo ya juu kwa joto la juu. Kwa sababu ya kunyonya kwa maji yasiyoweza kutekelezwa na shrinkage ya chini na baada ya shrinkage, sehemu zilizoumbwa ni thabiti, na kwa msingi wa muundo wa Masi ya vifaa vya thermoplastic, pia ni sugu ya kemikali. Sifa hizi ni muhimu sana wakati gia zinapowekwa mafuta na mafuta ya motor au maji ya maambukizi, ambayo ni mazingira ya kutu kwa plastiki nyingi.

Hifadhi katika mafuta bado haijabadilishwa

Kuchukua kiwango cha elongation baada ya uhifadhi kamili wa mawasiliano katika mafuta ya gia kama mfano (Mchoro 2), tunaweza kuona kwamba Peek (chapa: Evonik Vestakeep 4000 g) ni bora kuliko polyphthalamide (PPA, chapa: Vestamid HTPlus, shinda mfano wa kudumu zaidi) ni sehemu ya kunukia yenye kunukia na utulivu wa joto la juu. Kuinua kwa mavuno ya peek hakubadilika, lakini kupunguka kwa PPA kumepungua sana baada ya kuhifadhi kwa masaa 500. Tabia za brittle za peek zinaonyeshwa katika kuzidisha kwa mavuno, wakati PPA inaonyeshwa kwa kuzidi kwa mapumziko kwa sababu ya ukosefu wa mavuno wakati wa mavuno. Vipimo vya nguvu vya athari ya ziada vinaonyesha tabia yake ya kukumbatia mitambo.

Kielelezo cha 2: Mazao ya kuzaa ya peek na kuvunja elongation ya PPA baada ya uhifadhi kamili wa mawasiliano katika mafuta ya gia saa 150 ° C: elongation ya PPA inapungua sana katika muda mfupi, wakati kiwango cha kiwango cha peek kinabaki sawa.

Ikilinganishwa na plastiki zingine za uhandisi, utulivu wa juu sana wa mitambo na mafuta umeifanya iweze kufanikiwa katika matumizi ya gia. Hii inaonyeshwa kwa kupima gia zilizotengenezwa na ductile ya uzito wa juu wa ductile chini ya hali kavu na ya mafuta kwa 80 ° C na 130 ° C, mtawaliwa, kwa kutumia safu ya mtihani iliyoelezewa (Mtini. 3). Gia ya plastiki inaendeshwa saa 650rpm na pinion na ugumu fulani wa uso na ukali. Matokeo yake ni kwamba peek iliyo na mafuta inaweza kusambaza mizigo mingi juu ya maisha marefu sana ya huduma. Chini ya hali ya kukimbia kavu, gia kawaida hushindwa kwa sababu ya kuvaa, wakati chini ya hali ya mafuta, gia kawaida hushindwa kwa sababu ya kuvunjika kwa mizizi ya uchovu.

Kielelezo 3: Upimaji wa mitambo ya gia zilizotengenezwa na vestakeep 5000 g: gia zilizo na mafuta-mafuta zinaweza kusambaza mizigo ya juu juu ya mizunguko mingi

Punguza msuguano na peek

Faida za ziada za PeEK ni pamoja na mali bora ya kikabila na kuvaa, haswa kuvaa chini na mgawo wa msuguano. Mwisho huhakikisha akiba ya nishati ikiwa inaenda kavu au iliyosafishwa. Hii ilithibitishwa katika jaribio lingine (Mtini. 4). Mchanganyiko wa michanganyiko ya chuma-chuma na mchanganyiko wa chuma katika vipimo vya mpira-kwenye-diski katika mafuta ya injini kwa 23 ° C na 130 ° C kwa kupitisha mpira wa chuma na radius ya 9.5 mm na diski ya chuma na diski ya duara ya peek ilikuwa alisoma. Wakati wa jaribio, mpira wa chuma ulikuwa umejaa 30N na kuendeshwa na uwiano wa slaidi ya 25%, ambayo inaweza kutumika kujaribu mwendo wa kusonga-kwa mchanganyiko wa nyenzo mbili.

Mtini. 4: Mchanganyiko wa miamba ya chuma-chuma na mchanganyiko wa chuma katika mafuta ya motor: coefficients ni chini sana na matumizi ya utendaji wa juu wa plastiki 5000 g

Curve inayojulikana kama stribeck inaonyesha kuwa utumiaji wa mchanganyiko wa chuma-katika mifumo iliyosafishwa na mafuta huwezesha suluhisho zenye ufanisi sana. Mgawo wa msuguano wa mchanganyiko wa chuma-chuma huongezeka hadi mara 4-7 ya asili. Hii inaweza kuelezewa na tabia ya viscoelastic ya peek na shinikizo la chini la Hertzian kati ya nyuso za mawasiliano.

Tabia ya viscoelastic na athari nzuri ya kutuliza ya Peek pia ni sababu za sifa zake za kupendeza za kelele. Kwa kuondolewa kwa kelele ya injini ya mwako wa ndani, usafirishaji wa kimya unazidi kuwa muhimu zaidi, haswa kwa magari ya umeme. Katika vitengo vya gia ya grisi iliyo na grisi, mchanganyiko wa chuma-peek hupunguza sana kelele ya hewa, katika hali nyingine na zaidi ya 10db (Mtini. 5). Vipimo vilifanywa katika Jukwaa la Ushirikiano wa Teknolojia ya Viwanda na Magari (IFA) katika Kitivo cha Uhandisi wa Mitambo huko Ruhr-University Bochum, Ujerumani.

Kielelezo cha 5: Vipimo vya kelele vya hewa ya chuma-laini na mchanganyiko wa chuma-chuma katika kitengo cha gia ya helical saa 3000 rpm: kwa kutumia peek, kiwango cha kelele hata kilipunguzwa na zaidi ya 10 dB katika visa vingine

Mercedes-Benz: plastiki badala ya chuma

Faida zilizoelezewa hapo juu huruhusu matumizi ya safu ya gia za peek katika usafirishaji wa balancer kutoka Mercedes-Benz (picha ya kichwa). Hii ni gia ya kwanza ya plastiki inayotumika katika matumizi ya injini ngumu, ikibadilisha gia za chuma zilizojitolea hapo awali. Baada ya mfululizo wa vipimo na tathmini na washirika wa utengenezaji, Peek iko tayari kutumika katika mazingira haya magumu. Gia hizo zinatengenezwa na ukingo wa sindano, ambayo ni ya gharama kubwa na sahihi, na hauitaji usindikaji wa baada ya baada kama ilivyokuwa hapo awali kwa chuma. Kwa kuongezea, wakati wa chini wa misa wakati wa kuendesha gari huokoa nishati na kuwezesha tabia laini na tabia ya chini-kelele.

Muhtasari na mtazamo

Kutoka kwa uhandisi wa jadi wa magari hadi roboti hadi drones, matumizi yanayowezekana ya gia za plastiki ni tofauti sana. Plastiki za utendaji wa hali ya juu kama vile Peek hupanua utumiaji wa gia za plastiki katika usambazaji kwa torque ya juu, kasi na joto. Ili kufanikisha hili, lazima iliyoundwa na plastiki akilini ili iweze kutumiwa katika vifaa vidogo, nyepesi na vyenye nguvu zaidi. Sifa hizi bora zitakuza utumiaji wa gia za peek kwenye magari ya umeme na kuchukua nafasi ya gia za chuma. Uchapishaji wa 3D utasaidia katika kesi hii. Pia itafungua uwezekano mpya wa maombi. Matumizi ya suluhisho zaidi ya mseto na ujumuishaji wa kazi za ziada kama njia za baridi na lubrication pia huleta chaguzi zaidi.

Yote katika yote, teknolojia ngumu ya sehemu ya sindano ya sehemu nyingi huleta uhuru mkubwa wa kubuni kubuni. Hii inafanya uwezekano wa kutumia bidhaa zilizotengenezwa kwa plastiki iliyoboreshwa katika eneo la jino, plastiki iliyobadilishwa ugumu katika eneo la mizizi ya jino, chuma au plastiki zilizosisitizwa sana kwenye eneo linalozunguka kilele cha mzigo, nk zinawezesha gharama -Ufundi mzuri na sahihi, kwa mfano kupitia ukungu wa mzunguko. Kwa kuongezea, bidhaa za vifaa vya smart zenye msingi wa PeEK huwezesha muundo wa mifumo ya kikabila bila mafuta ya nje kwa njia ya nguvu na ya kuokoa vitu (kupitia uimarishaji na viongezeo).