Entdecken Sie, warum Delrin® häufiger für Zahnräder gewählt wird als andere Kunststoffe
Delrin®, ein weit verbreiteter technischer Kunststoff für Zahnräder, bietet Festigkeit und Steifigkeit, ohne dass eine Glasfaserverstärkung erforderlich ist. Es ist das Material der Wahl, da es eine hervorragende Kombination aus ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften, guter Schmierfähigkeit und Beständigkeit gegen Verschleiß, Feuchtigkeit und Chemikalien bietet.
Im Gegensatz zu Nylon PA6 und PA66 nimmt Delrin® kein Wasser auf, was es steifer und formstabiler macht. PBT ist zwar in Bezug auf die Steifigkeit näher dran, aber Delrin® hat eine höhere Zähigkeit, eine Schlüsseleigenschaft für Übersetzungsteile.
Im Folgenden werden sieben Eigenschaften näher erläutert, die Delrin® ideal für Zahnräder machen.
1. Zugmodul und Zugfestigkeit
Delrin® übertrifft hier andere Polymerwerkstoffe und ist der steifste und stärkste unverstärkte technische Kunststoff auf dem Markt. Zahnräder aus Delrin® sind verformungsbeständiger und übertragen die Kraft effizienter als alternative Kunststoffe, was zu höherer Leistung und längerer Lebensdauer führt.
2. Ermüdung
Eine der wichtigsten Eigenschaften eines Zahnrads ist die Ermüdungsbeständigkeit und auch in dieser Hinsicht ist Delrin® der beste unverstärkte Kunststoff.
Das nachstehende Diagramm, das auf Tests von DuPont beruht, vergleicht ein unverstärktes PA66, das bei 50 % relativer Luftfeuchtigkeit konditioniert wurde, im Biegeversuch mit Delrin® 500, wobei die höhere maximale Nennbelastung deutlich wird, die mit Delrin® realisiert werden kann.
Leider gibt es nur wenige öffentlich verfügbare Daten zur Materialermüdung. Die Testbedingungen können einen erheblichen Einfluss auf die Ergebnisse haben, was einen Vergleich erschwert.
Dabei sind folgende Faktoren zu berücksichtigen:
- Handelt es sich bei der Prüfung um eine Biege- oder Zugbelastung?
- Wird die Last nur positiv oder vollständig umgekehrt positiv und negativ aufgebracht (R-Zahl)?
- Bei welcher Nenntemperatur wurde der Test durchgeführt?
- Wie häufig wurde der Test durchgeführt?
Eine zusätzliche Komplikation besteht darin, dass wiederholtes Biegen zu einer inneren Erwärmung des Teils führt, sodass die Geschwindigkeit der Ermüdungsprüfung im Vergleich zur Geschwindigkeit und Dauer der tatsächlichen Belastung des Zahnrads berücksichtigt werden muss.
Der Temperaturanstieg bei dieser Prüfung kann mehr als 15 °C betragen, so dass die Probe bei einem Test bei Raumtemperatur leicht eine Temperatur von 40 °C erreichen kann.
Delrin® ist gegenüber einem Temperaturanstieg in diesem Bereich weniger empfindlich als einige andere unverstärkte technische Kunststoffe.
3. Kriechen
Kunststoffe sind grundsätzlich anfälliger für Kriechbewegungen als Metalle. Daher sollten geformte Zahnräder am besten in Anwendungen ohne statische Belastung eingesetzt werden.
Wenn statische Belastungen nicht vermieden werden können, muss das Kriechverhalten des Werkstoffs berücksichtigt und die Zahnräder so konstruiert werden, dass sie auch nach der kriechbedingten Verformung der Zähne ordnungsgemäß funktionieren.
Delrin® hat ein ausgezeichnetes Kriechverhalten im Vergleich zu anderen technischen Kunststoffen, wie das folgende Diagramm mit dem Kriechmodul bei 1000 Stunden und 5 MPa zeigt
4. Maßhaltigkeit
Als steifstes und stärkstes unverstärktes Polymer kann Delrin® dort eingesetzt werden, wo andere Werkstoffe eine Verstärkung erfordern würden. Die gebräuchlichste Art, einen Kunststoff zu verstärken, ist der Einsatz von Glasfasern, die in das Material eingearbeitet werden.
Die zusätzliche Verwendung von Glasfasern kann zu zwei Problemen führen:
- Das Formteil zeigt eine ungleichmäßige Schrumpfung in paralleler und senkrechter Richtung zur Glasfaser, was zu Problemen mit Unrundheit führt oder einen komplizierten Ausgleich der ungleichmäßigen Schrumpfung durch das Werkzeug erforderlich macht. Eine Alternative ist die Verwendung einer mineralischen Bewehrung, die jedoch in Bezug auf die Erhöhung der Festigkeit und Steifigkeit weit weniger effektiv ist.
- Wenn die Glasfasern beim Gebrauch freigelegt werden, führt das zu einem schnelleren Verschleiß. Sie bilden dann ein sehr abrasives Medium, das den Verschleiß der Verzahnung beschleunigen kann.
Außerdem bietet Delrin® im Vergleich zu Nylonmaterial eine bessere Maßhaltigkeit, da es keine Feuchtigkeit aufnimmt. Spezifische Details zur Maßtoleranz finden Sie im Delrin®-Designleitfaden.
5. Verschleiß und Reibung
Delrin® ist im Vergleich zu anderen Polymeren grundsätzlich ein reibungsarmes Material, wie Sie unten sehen können.
Die Zugabe von Schmiermitteln zu den Polymeren während der Produktion hat mehrere Vorteile:
- Längere Lebensdauer der Teile durch geringeren Verschleiß
- Bewegliche Systeme haben einen höheren Wirkungsgrad, da weniger Energie durch Reibung verloren geht
- Gleitflächen können höheren Belastungen standhalten und mit höheren Geschwindigkeiten laufen
- Die Systemkosten können durch den Wegfall externer Schmiermittel gesenkt werden
- Quietschgeräusche können unter die Hörbarkeitsgrenze gesenkt werden
6. Chemische Beständigkeit
Bei der Auswahl des Materials ist es wichtig, die verschiedenen Umgebungen zu berücksichtigen, in denen das Getriebe eingesetzt werden könnte. So wird beispielsweise ein amorphes Material wie PC oder ABS wahrscheinlich schnell von Lösungsmitteln angegriffen.
Eine der herausragenden Eigenschaften von Delrin®-Acetalharz ist die ausgezeichnete Beständigkeit gegen eine Vielzahl von organischen und neutralen anorganischen Verbindungen, selbst bei erhöhten Temperaturen. Delrin®-Acetalharz weist eine gute Maßhaltigkeit und eine hervorragende chemische Beständigkeit gegenüber den folgenden Stoffen auf:
- Alkohole
- Aldehyde
- Ester
- Ether
- Kohlenwasserstoffe (Benzine, Schmiermittel, Hydraulikflüssigkeiten)
- Landwirtschaftliche Chemikalien
- Viele schwache Säuren und schwache Basen
- Wasser
Weitere Einzelheiten zur chemischen Verträglichkeit von Delrin® einschließlich der mechanischen Eigenschaften nach der Exposition finden Sie im Delrin®-Designleitfaden
7. Nachhaltigkeit
Die Verringerung des CO₂-Fußabdrucks entwickelt sich zu einem der wichtigsten Ziele bei der Entwicklung von neuen Produkten und Delrin® Renewable Attributed kann hier helfen.
Das Basispolymer Delrin® Renewable Attributed (RA) wird gemäß der Massenausgleichszertifizierung ISCC Plus zu 100 % aus biologischen Rohstoffen aus Abfällen hergestellt.
Mit seinem erstklassigen Umweltverträglichkeitsprofil und einem geringen CO₂-Fußabdruck bietet Delrin® Renewable Attributed eine hervorragende Haltbarkeit und Zuverlässigkeit. Es wird mit 100 % zertifiziertem Strom aus erneuerbaren Energien und mit Dampf aus der Energierückgewinnung aus städtischen Abfällen hergestellt und bietet die gleiche Qualität, Leistungsfähigkeit, Verarbeitung und den gleichen Sinneseindruck wie Delrin®.
Das macht es den Kunden leicht, Delrin® Renewable Attributed einzusetzen und damit auf ihre Nachhaltigkeitsziele hinzuarbeiten. Delrin® Renewable Attributed wird dem guten Ruf von Delrin® gerecht und ermöglicht den Leichtbau, die Funktionsintegration und eine hohe Leistungsfähigkeit von Teilen.
