工程聚合物是一種特殊的、高性能的合成塑料，具有優(yōu)良的綜合性能，剛性大，蠕變小，力學強度高，耐熱性好，電絕緣性好，可在環(huán)境苛刻的場合下長期使用。設計得當可以被塑造成機械功能強的半精密部件或結構部件，并為替代金屬齒輪實現(xiàn)“ 以塑代鋼”提供可能。工程塑料又可以細分分為通用工程塑料和特種工程塑料 2 類，其中可以成型齒輪的工程塑料有聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)、聚甲醛(POM)、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物(ABS)和熱塑性彈性體、聚酰亞胺(PI)、聚苯硫醚(PPS)、聚酯(PBT)、聚醚醚酮(PEEK)和液晶聚合物(LCP)等。

　　聚酰胺(PA)齒輪

　　聚酰胺(PA)材料具有熱塑性材料的硬度，有良好的抗沖擊性能和沖擊韌性。某些情況下比金屬性能更好，已經(jīng)廣泛應用于齒輪、凸輪和軸承的制作。但是它的熱變形溫度相對較低;制品在放置后有較大的吸水性，產(chǎn)生的殘余應力會造成制品表面缺陷，改變表面的厚度，使屈服強度增大，韌性降低;使用過程中也會產(chǎn)生蠕變性。因此，為提升 PA 的性能，可進行共混改性來得到不同性能的共聚 PA。

　　PA 齒輪在結晶度方面，屬于半結晶材料，可實現(xiàn)從固體到熔體的急劇轉變。PA 在注塑成型時會受到結晶度的影響，通過對注塑成型 PA66 齒輪的研究發(fā)現(xiàn)，注塑過程中模具溫度對制品的結晶度影響較大，球結晶在結晶過程中會有大小的變化，甚至最終導致制品的缺陷。在不同注射參數(shù)下，使用 PA66 材料的圓盤進行磨損機制研究，改變模具溫度可以獲得不同的微觀球晶結構，球晶隨壁面溫度升高而變大。因此，為得到合適的制品，需要通過機加工方式來改善齒輪表面形貌。測試過程中，不同滑移率下，齒輪表面結晶處會產(chǎn)生不同程度的重結晶，并隨著時間而增加。

　　PA 齒輪具有良好的潤滑性，但在高負載情況下，齒輪的壽命會縮短、失效會增多。因此，僅憑借 PA 齒輪自身潤滑性是不夠的。為減少齒輪間的嚙合磨損，Tav?ar 等研究發(fā)現(xiàn)，以聚四氟乙烯 (PTFE)作為潤滑劑會顯著降低嚙合摩擦系數(shù)，將 PTFE 添加到 PA 后，觀察到摩擦明顯減少，并實現(xiàn)60%以上的摩擦系數(shù)降低和 41%的工作溫度降低，可在提高壽命的同時獲得更大的扭矩動力，而在 PTFE與聚甲醛的結合應用中，卻發(fā)現(xiàn)其不能顯著提高齒輪的摩擦學性能。

　　聚甲醛 (POM) 齒輪

　　隨著塑料齒輪的應用越來越多，應用要求已經(jīng)從齒輪精度轉向承載性能。聚甲醛(POM)材料良好的力學性能，可以集精度和承載為一身應用到齒輪的注塑成型。作為高結晶的線型聚合物，它是耐熱塑膠的典范。通過注塑成型，POM 材料可以制成堅硬致密的抗疲勞、抗磨損齒輪，具有沖擊性好，摩擦系數(shù)小，自潤滑性能好的優(yōu)勢，因此，POM 是聚合物齒輪的首選工程材料。其缺點是成型制品時有收縮的趨勢，并且容易產(chǎn)生缺陷。

　　在 POM 齒輪的成型工藝條件方面，注塑過程中的注射速度、模具溫度、鎖模壓力和冷卻時間對 POM 齒輪的注塑成型有著重要的影響。 POM 齒輪的成型質量和加工收縮率的變化有很大的影響，并會反映在結晶度上。注射速度、模具溫度和冷卻時間都會對 POM 制品的結晶產(chǎn)生影響，造成的制品缺陷和結晶行為會影響齒輪的力學性能，因此，良好的工藝組合可提高 POM 齒輪成型質量。

　　在 POM 齒輪的磨損失效方面，齒輪磨損會影響到齒輪的壽命，磨損與齒輪間的磨損系數(shù)有著緊密的聯(lián)系，但磨損系數(shù)的評估的影響因素有很多需綜合考慮。不同材料的齒輪的磨損機制不同，為探究不同材料齒輪嚙合過程中的磨損機制， POM 直齒輪與鋼齒輪副嚙合時的磨損機制，較軟的聚合物必然是材料磨損的一方。涂片的作用是檢測齒輪間產(chǎn)生的扭矩，即產(chǎn)生的扭矩超過其彈性極限便會發(fā)生永久變形，從而獲得磨損機制特征，提出基于聚合物非線性特性的迭代模型來描述 POM 齒輪的磨損機制，該模型可以獲得每個負載下的永久和塑性變形。此外，通過磨損預測模型來確定磨損過程中的去除材料量。

　　聚碳酸酯(PC)齒輪

　　聚碳酸酯(PC)材料屬于無色的玻璃態(tài)無定型聚合物，具有高沖擊強度、尺寸穩(wěn)定性好、蠕變小和良好的加工成型性能等優(yōu)點。但是在較高溫度的影響下 PC 易發(fā)生老化，因此在較高溫度下使用此種材料需要對制品表面進行保護，進而延長 PC 的使用壽命。PC 制成的齒輪，由于材料無色透明，齒輪外觀會十分精美，并且可安裝在精密儀器儀表中，進行齒輪傳動或者作為工藝裝飾品，但其制成的齒輪會存在徑向的齒形變，對于此種缺陷，需要進行精確地齒輪模擬仿真才可獲得。實際中要對 PC 材料的齒輪進行表面處理，以減少齒面磨損。

　　聚醚醚酮(PEEK)齒輪

　　由于對聚合物齒輪的要求越來越高，就需要使用工程塑料達到齒輪工況要求，聚醚醚酮(PEEK)具有優(yōu)異的力學、化學和熱性能，比其他特種工程塑料更有優(yōu)勢。高溫下的 PEEK 材料拉伸強度和彎曲模量依舊很高，并表現(xiàn)出可靠的耐蠕變和抗疲勞的性能，可以長期在 200 ℃的高溫下使用。PEEK 齒輪也可在較大負載條件下實現(xiàn)動力傳輸，是當今模塑齒輪中的頂級工程材料。

　　聚苯硫醚齒輪

　　聚苯硫醚(PPS)具有硬度高，尺寸穩(wěn)定性好，耐疲勞和耐化學性能的優(yōu)點， 是高溫、腐蝕性環(huán)境中齒輪的首選材料，現(xiàn)在 PPS 齒輪已應用到汽車、特殊流體泵等苛刻的工作條件 下。PPS 可以與其他聚合物相互結合，從而達到良好的力學和摩擦性能，齒輪的磨損和傳動性能也可得到提升。將聚四氟乙烯(PTFE)加入到 PA66/PPS 共混物中，發(fā)現(xiàn)共混物的力學性能下降，耐磨性卻有很大的提高。Kim 等研究發(fā)現(xiàn)，在 PPS 中加入乙烯丙烯酸丁酯(EBA)混合物，在齒輪接觸表面 PPS 少的條件下，摩擦系數(shù)會隨著 EBA 的含量增加而降低，磨損機制從黏附磨損模式轉變?yōu)槟チ夏p模式，從而提高齒輪的壽命。

　　沙特-SABIC Lexan PC、杜邦 Delrin聚甲醛(POM)、索爾維Ryton聚苯硫醚(PPS)、瑞士-EMS Grilon PA6/66、威格斯 VICTREX PEEK等原料供應商東莞市昊恩塑膠貿(mào)易有限公司提供從材料鑒定、模具設計、成型加工等系列幫助，亦可為客戶量身定制各特殊性能的材料，幫助客戶提高產(chǎn)品竟爭力。服務熱線：13798909890。