Hvaða efni eru notuð til að gera hliðrætur fyrir hjól?

Umfræði um nútímamaterial til framleiðslu á tögullum

Framleiðsla á stingjum er lykilatriði í vélafræði, þar sem val á efni spilar lykilkönn í því að ákvarða afköst, varanleika og kostnaðsefni. Frá bílaferðum yfir í iðnaðarvélbúnað er stingjum lýst sem grundvallarþáttur í aflflutningsskráningum. Val á efnum sem eru notuð í framleiðslu þeirra hefur beina áhrif á lengd lífs, aflflutningsgetu og heildarlega skilvirkni kerfisins.

Framleiðsla á stingjum hefur þróast verulega, með því að innleiða nýjungarefni og framleiðsluaðferðir sem bæta afköst stingja og uppfylla auknar kröfur iðnaðarins. Verkfræðingar og framleiðendur verða að velja varlega þætti eins og slitasviðnun, hlutfall á milli styrkur og þyngdar og hitaeiginleika við val á efnum fyrir stingjaframleiðslu.

Málmblöndur í stingjubúnaði

Kolvetni og legeraður stál

Kolavirkar steypu eru enn ein af algengustu efnum fyrir hringtöflu og bjóða góðan jafnvægi á milli styrkleika, varanleika og kostnaðsþáttar. Lágkoluvirkar steypur eru yfirleitt notaðar í minna kröfufundnum forritum, en miðlung og hákoluvirkar tegundir veita hægri styrkleika og slítabæri sem nauðsynlegt er fyrir erfitt starfshólf.

Legeruð steypur, sérstaklega þær sem innihalda krómi, nikkel og molýbdan, bjóða betri afköst. Þessi efni sýna frábæra hæfni fyrir hörðun og slítabæri, sem gerir þau að frábærum vélarefnum fyrir háþrýstingstöflur. Til dæmis eru legeruðu steypurnar AISI 4140 og 4340 oft notaðar fyrir yfirborðs hringtöflur í bíla- og geimferðatækjagerðum.

Rugstæðar steypur

Hjólategar af rostfremsi stáli eru framúrskarandi í bræðandi umhverfi þar sem venjulegar stál tegar gætu átt vandamál. Martensítisk rostfremsi stál, svo sem 440C og 17-4 PH, sameina frábæra vernd gegn rost og háa styrk og hörðun. Þessar eiginleikar gera þá sérstaklega hæfar fyrir sjávarforrit og búnað til matvælabeitingar.

Austenítisk rostfremsi stál bjóða upp á frábæra vernd gegn rost en þarfnast oft yfirborðs hörðun til að ná nægilegri slítalyndni fyrir hjólatega forrit. Þeirra óflétt eiginleikar geta verið á óvenjulegum forritum gagnlegir.

Framfarin ekki-járnsmáður efni

Messingar og gullbrons hlutir

Brýnslur, sérstaklega fosfórbrýnsla og álbrýnsla, eru víða notaðar í hjólategnum þar sem áþyrista og lítil froða eru mikilvæg. Þessi efni bjóða upp á ágætar laugarstöðugleika og geta starfað árangursrítt með lágri smyrslu. Þeirra sjálfsmyrkun eigindi gera þær að ómetanlegum kostum fyrir notkun þar sem viðgerðaraðgangur er takmarkaður.

Brass hjólategnar finna notkun í léttari verkefnum, bjóða upp á góða vélunareiginleika og áþyrista á ódýrari kostnaði en brýnsla. Þó svo að þeirra lægri styrkur samanborið við stál takmarki notkun þeirra í hárþýstum kerfum.

Nýjungar í ál og títan

Algerðir eru auknar vinsælir í léttvægum tæknibúnaði, sérstaklega í geim- og háhraðavélum. Nútímalárlegar ál hjólategnar, þegar rétt er hannað og meðhöndlað, geta borið mikla þyngdarþrif meðan viðurkenndur styrkur og slitasviður er viðhaldið.

Títanleger eru efri endan í tegundum af ferðastöngum, veita frábæra hlutfall á milli þyngdar og styrkleika og eru móttækilegar fyrir rost. Þó að háa verðið takmörki útbreiðslu þeirra, eru títanferðar ómetanlegar í loftfarasviði og í öðrum sviðum sem krefjast háþróaðra eiginleika þar sem minni þyngd er lykilatriði.

Hannaðar plastefni og samsettar efni

Háþróað Polymers

Framfaraskapar plastefni eins og nylon, acetal og PEEK (Polyether Ether Ketone) eru að breyta framleiðslu ferða í hjólum. Þessar efni bjóða upp á sérstæða kosti eins og hljóðminni, móttækar áhrif á efnafræðileg ágengni og hægt er að reyna án smyrslu. Minni þyngd og framleiðslukostnaður gerir þau að vinsælum vali í mörgum iðnaðarforritum.

Forserkar samsettar efni, með tvo eða kolvetnisfíbra, bjóða upp á aukinn styrkleika og stæðuþol. Þessi samsetta efni geta náð nánast sömu afköstum og metallferðum í sumum forritum en samt viðhalda kostnum plastbúnaðarinnar.

Þróun samsettra efna

Kolvetniseldar samþættar og gerðar úr ýmsum efnum tákna nútímamikla í hjólategundum. Þessi efni sameina frábæra styrkleika með mjög lágri þyngd, þótt notkun þeirra sé í augnablikinu takmörkuð af háum framleiðnarkostnaði og flóknum framleiðsluaðferðum.

Nýlegar þróanir á sviði nánó-samsetninga og steypumetall-samsetninga gefa von á framtíðarnotkun fyrir tægurnar, þar sem þær gætu bæði veitt ótrúlega styrkleika, lágþyngd og móttæmi á slitasvæðum.

Yfirborðsmeðferðir og húðlun

Hitameðferðaraðferðir

Meðferðir á yfirborði eins og koltvæðing, nítræðing og viðvoka hörðnun leika mikilvægan hlutverk í að bæta afköstum hjólategunda. Þessar aðferðir mynda hörðari og slitheldri yfirborð en viðhalda sama háttar efni í kjarnanum, sem bætir afköstum hjólategunda undir erfiðum áhleypslum.

Nútímalegar hitabeindingaraðferðir leyfa nákvæma stjórn á hærðarbotni og hörðunarlaga, sem gerir framleiðendum kleift að skrá hringjueiginleika að sérstökum kröfum um notkun.

Háþróaðar húðlunartækni

Liturðampur (PVD) og efnaðampur (CVD) lýsa yfirborðsútbætingartækni nýjustu tíma fyrir hjólathingi. Þessar mjög þunnar húðlun geta þýðingaraukið álitunarviðnám og minnkaðan deyfni, sem lengir líftíma hjólathinga í kröfjusömum forritum.

Diamantlíkar kolefnishúðlun (DLC) og aðrar háþróaðar yfirborðsmeðferðir eru áfram þróast og býða upp á nýjum möguleikum fyrir betri afköst og varanleika hjólathinga.

Oftakrar spurningar

Hvaða efni er varanlegasta fyrir hjólathingi?

Yfirborðs-hardaðar legerðarstálar bjóða venjulega upp á hæsta varanleika hjólathinga í erfiðri notkun. Efni eins og AISI 4340 eða 8620, þegar rétt hitabeint, veita bestu samantekt yfirborðshardara og kjarnastyrkleika.

Geti plasthjólathingi tekið við af stálhjólathingum?

Þótt hægt sé að nota uppáhaldsæmdar plöstu í stað metalldiska í sumum tilvikum, sérstaklega þar sem hljóðuppdráttur og veikindi fyrir efnum eru mikilvæg, ná þær almennt ekki sömu beltingu og þolþekju sem metalldiskar í miklum áhlaupum.

Hvernig áhrifar umhverfið á val á efni fyrir diskar?

Umhverfisþættir eins og hiti, raki og útsetning fyrir efnum hafa mikil áhrif á val á efni. Til dæmis gætu rostfreðar stálar eða sérstakir efni verið nauðsynleg í rostandi umhverfi, en í umhverfum með háan hita gætu sérstakir stálar eða háþróaðar keramik efni verið nauðsynleg.