(1)選材。采用金屬材料制造齒輪不僅工序繁多、加工復(fù)雜、周期長,而且制件重、工作時需要潤滑。而塑料雙齒輪不僅具有質(zhì)量輕、耐腐蝕性好、耐磨性優(yōu)良、自潤滑性能好、不需另加潤滑油等特點,而且一次成型工藝簡便、成本低。聚甲醛和聚酰胺的摩擦系數(shù)低、耐磨性好,都可用于制造齒輪,但聚酰胺的高吸濕性會引起尺寸變化,影響齒輪精度。聚甲醛的尺寸穩(wěn)定性極好很適合制造小模數(shù)齒輪。雙齒輪模數(shù)為0.4mm,屬于小模數(shù)齒輪,因此選用聚甲醛(聚甲醛M120)作為制作材料。
(2)主要設(shè)備。SZ68/40型注射機,塑料注射模,101-3型電熱鼓風(fēng)箱。
(3)制備工藝。雙齒輪選用聚甲醛注射模塑成型。其制作工藝流程如下所示。
關(guān)鍵工序控制如下。
①嵌件熱處理。該雙齒輪所用的組合金屬嵌件中尺寸[敏感詞] 的嵌件是用板材冷沖而成的。若不進行熱處理,其內(nèi)部會存在很大的內(nèi)應(yīng)力,在比齒輪成型和使用過程中內(nèi)應(yīng)力釋放會引起變形而影響精度,嚴重時會引起制件開裂。所以在嵌件成型后必須對嵌件進行熱處理,以消除嵌件的內(nèi)應(yīng)力。
②嵌件預(yù)熱。預(yù)熱金屬嵌件的目的在于減少金屬與塑料冷卻時由于二者線膨脹系數(shù)的不同在嵌伯周圍產(chǎn)生的收縮應(yīng)力,尤其是加工過程中易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力的塑料(如PS、PC、PSU和PPO等)制件或嵌件尺寸較大時必須預(yù)熱嵌件,聚甲醛雖說不屬易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力的塑料,但該齒輪的嵌件尺寸較大,故必須對嵌件進行預(yù)熱。預(yù)熱溫度一般為120~130℃,預(yù)熱時間一般為20~30min。
③原材料干燥。由于聚甲醛的吸濕性很低,且對成型工藝的影響也小,一般情況下可以不干燥。若造粒是浸水冷卻或其他原因使樹脂沾有水分時就需要干燥,干燥可在普通烘箱中進行,在110~120℃下烘3~4h即可。
① 注射成型。表5-24列出聚甲醛雙齒輪注射成型的主要工藝條件。
表5-24 聚甲醛雙齒輪注射成型的主要工藝條件
項 目 |
數(shù) 值 |
項 目 |
數(shù) 值 |
料筒前段溫度/℃ |
190~200 |
注射壓力(表壓)/MPa |
8~9 |
料筒后段溫度/℃ |
160~170 |
注射時間/s |
20~30 |
模具溫度/℃ |
90~110 |
保壓時間/s |
50~60 |
聚甲醛在熔融狀態(tài)下的流變特性為非牛頓型流體,在成型加工過程中,要降低熔體黏度,增加其流動性,調(diào)節(jié)壓力(增加剪切力)比提高溫度有效得多。另外聚甲醛的熱穩(wěn)定性差,為了增大流動性而提高溫度不僅效果差,而且還會引起熱降解,使制件變色和產(chǎn)生氣泡,影響產(chǎn)品性能。因此成型時宜采用提高成型壓力的辦法來改善熔體的流動性。
聚甲醛熔程較窄,固化速度也很快,成型收縮率較大,影響尺寸精度,因此一定要進行保壓補料。同時由于聚甲醛易結(jié)晶且結(jié)晶速度快,為了使其充模完整,模具必須預(yù)熱,并保持一定的溫度。
⑤制品熱處理。為了提高制品的尺寸穩(wěn)定性和減小內(nèi)應(yīng)力,需將制品在130℃下熱處理3~4h,然后緩冷到室溫。如不進行熱處理,在室溫放置過程中隨著結(jié)晶度慢慢提高,制品會產(chǎn)生較大的收縮。制品的熱處理,既可消除一些內(nèi)應(yīng)力,又可減小制品的后收縮。特別是對于有金屬嵌件的制品中,由于塑料和金屬的線膨脹系數(shù)不同,制件內(nèi)殘存有較大的內(nèi)應(yīng)力,故必須對制品進行熱處理。
(4)注意事項。
①小模數(shù)塑料齒輪宜采用聚甲醛制造。
②金屬嵌件加工后需進行熱處理以消除其內(nèi)應(yīng)力。
③雙齒輪成型前應(yīng)對嵌件進行預(yù)熱,以防止塑料件內(nèi)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力而引起變形,甚至開裂。
④聚甲醛雙齒輪成型后應(yīng)進行熱處理,以消除其內(nèi)應(yīng)力。