Descubre por qué se elige Delrin® para engranajes más que otros plásticos
Delrin® -un plástico de ingeniería muy utilizado para engranajes- proporciona resistencia y rigidez sin necesidad de refuerzo de fibra de vidrio.
Es el material preferido porque ofrece una combinación superior de excelentes propiedades mecánicas, buena lubricidad y resistencia al desgaste, la humedad y los productos químicos.
Comparado con el nailon PA6 o PA66, el Delrin® no absorbe agua, lo que lo hace más rígido y más estable dimensionalmente. Y aunque el PBT está más cerca en cuanto a rigidez, Delrin® tiene una tenacidad superior, que es una propiedad clave en un engranaje. A continuación profundizamos en siete propiedades que hacen que Delrin® sea ideal para engranajes.
1. Módulo de tracción y resistencia
Delrin® supera a otros materiales poliméricos y es el plástico de ingeniería no reforzado más rígido y fuerte disponible en general. Los engranajes fabricados con Delrin® son más resistentes a la deformación y transmiten la potencia con más eficacia que los plásticos alternativos, por lo que ofrecen un mayor rendimiento y una vida útil más larga.
2. Fatiga
Una de las propiedades más importantes para un engranaje es la resistencia a la fatiga, y Delrin® vuelve a ser el plástico no reforzado con mejores resultados.
El gráfico siguiente, probado por DuPont, compara un PA66 no reforzado acondicionado al 50% HR con Delrin® 500 en flexión, y queda clara la mayor tensión máxima de diseño que puede utilizarse con Delrin®.
Desgraciadamente, sólo se dispone de datos públicos limitados sobre la fatiga. Las condiciones de ensayo pueden tener un efecto significativo en los resultados, lo que dificulta su comparación. Los factores que deben tenerse en cuenta son
- ¿La prueba es una carga de flexión o de tracción?
- ¿La carga aplicada es sólo positiva o totalmente inversa positiva y negativa (número R)?
- ¿A qué temperatura nominal se realizó la prueba?
- ¿Cuál era la frecuencia de la prueba?
Una complicación adicional es que la flexión repetida genera un calentamiento interno de la pieza, por lo que hay que tener en cuenta la velocidad de la prueba de fatiga en comparación con la velocidad y el tiempo de carga del engranaje. Los aumentos de temperatura de este ensayo pueden superar los 15 °C, por lo que la muestra en un ensayo a temperatura ambiente puede alcanzar fácilmente los 40 °C. Delrin® es menos sensible a un aumento de temperatura en este rango en comparación con otros plásticos técnicos no reforzados.
3. Fluencia
Los plásticos son naturalmente más propensos a la fluencia que los metales. En consecuencia, los engranajes moldeados se utilizan mejor en aplicaciones sin cargas estáticas.
Si no se pueden evitar las cargas estáticas, hay que tener en cuenta el comportamiento de fluencia del material y diseñar los engranajes para que funcionen correctamente después de que los dientes se hayan desviado debido a la fluencia.
Delrin® tiene un excelente comportamiento a la fluencia en comparación con otros plásticos técnicos, como muestra el siguiente gráfico que muestra el módulo de fluencia a 1000 h a 5 MPa
4. Estabilidad dimensional
Al ser el polímero no reforzado más rígido y resistente, Delrin® puede funcionar cuando otros materiales necesitarían refuerzo. La forma más habitual de reforzar un plástico es mediante la adición de fibra de vidrio, que se mezcla con el material. Añadir fibra de vidrio puede dar lugar a dos problemas potenciales:
- El moldeado tiene una contracción desigual en dirección paralela y perpendicular a la fibra de vidrio, lo que provoca un problema de falta de redondez o una complicada compensación en la herramienta de la contracción desigual.
Una alternativa es utilizar refuerzo mineral, pero esto es mucho menos eficaz para aumentar la resistencia y la rigidez. - Se produce un desgaste más rápido si las fibras de vidrio quedan expuestas durante el uso.
Formarán un medio muy abrasivo que puede acelerar el desgaste del diente del engranaje.
Además, en comparación con un material de nailon, Delrin® ofrece una mejor estabilidad dimensional porque no absorbe la humedad. Puedes encontrar detalles específicos sobre la tolerancia dimensional en la guía de diseño de Delrin®.
5. Desgaste y rozamiento
Delrin® es un material inherentemente de baja fricción en comparación con otros polímeros, como puede verse a continuación.
Añadir lubricantes a los polímeros durante la producción tiene varias ventajas:
- Las piezas duran más gracias al menor desgaste
- Los sistemas en movimiento tienen mayor eficacia debido a la menor pérdida de energía por rozamiento
- Las superficies deslizantes pueden soportar mayores cargas y circular a mayor velocidad
- Los costes del sistema pueden reducirse eliminando cualquier lubricante externo
- El ruido de chirrido puede reducirse por debajo del límite audible
6. Resistencia química
Al seleccionar el material, es importante tener en cuenta los distintos entornos en los que podría utilizarse el engranaje.
Por ejemplo, es probable que un material amorfo como el PC o el ABS sea atacado rápidamente por los disolventes.
Una de las propiedades destacadas de la resina acetálica Delrin® es su excelente resistencia a diversos compuestos orgánicos e inorgánicos neutros, incluso a temperaturas elevadas.
La resina acetálica Delrin® presenta una buena estabilidad dimensional y una resistencia química superior a lo siguiente:
- Alcoholes
- Aldehídos
- Ésteres
- Éteres
- Hidrocarburos (gasolinas, lubricantes, fluidos hidráulicos)
- Productos químicos agrícolas
- Muchos ácidos débiles y bases débiles
- Agua
Puedes encontrar más detalles sobre la compatibilidad química de Delrin®, incluidas las propiedades mecánicas tras la exposición, en la Guía de diseño Delrin .
7. Sostenibilidad
La reducción de la huella de carbono se está convirtiendo en uno de los objetivos de diseño más importantes a la hora de desarrollar productos de próxima generación, y los grados Delrin® Renewable Attributed pueden ayudar en este sentido.
El polímero base Delrin® Renewable Attributed (RA) se produce a partir de un 100% de materia prima biológica procedente de residuos, según la certificación de balance de masas ISCC Plus.
Con un perfil de impacto medioambiental de primera clase y una baja huella de carbono, Delrin® Renewable Attributed ofrece una durabilidad y fiabilidad excelentes.
Se produce a partir de electricidad 100% renovable certificada, obtenida por vapor mediante la recuperación de energía de residuos municipales, y ofrece la misma calidad, propiedades mecánicas, procesamiento y experiencia sensorial que Delrin®.
Esto facilita que los clientes adopten Delrin® Renewable Attributed mientras trabajan para alcanzar sus propios objetivos de sostenibilidad.
Continuando con la reputación de Delrin® , Delrin® Renewable Attributed permite el aligeramiento, la integración de funciones y los más altos niveles de rendimiento de las piezas.
