Scopri perché Delrin® viene scelto per gli ingranaggi più di altre materie plastiche
Il Delrin®, un tecnopolimero molto utilizzato per gli ingranaggi, offre resistenza e rigidità senza bisogno di rinforzi in fibra di vetro.
È il materiale preferito perché offre una combinazione superiore di eccellenti proprietà meccaniche, buona lubrificazione e resistenza all'usura, all'umidità e agli agenti chimici.
Rispetto al Nylon PA6 o PA66, il Delrin® non assorbe l'acqua e quindi è più rigido e dimensionalmente più stabile. Inoltre, mentre il PBT si avvicina in termini di rigidità, il Delrin® ha una resistenza superiore, che è una proprietà fondamentale in un ingranaggio. Ecco un approfondimento sulle sette proprietà che rendono il Delrin® ideale per gli ingranaggi.
1. Modulo e resistenza alla trazione
Il Delrin® supera gli altri materiali polimerici ed è il più rigido e resistente tecnopolimero non rinforzato generalmente disponibile. Gli ingranaggi realizzati con Delrin® hanno una maggiore resistenza alla deformazione e trasmettono la potenza in modo più efficiente rispetto ai materiali plastici alternativi, garantendo prestazioni più elevate e una maggiore durata.
2. Fatica
Una delle proprietà più importanti per un ingranaggio è la resistenza alla fatica e Delrin® è ancora una volta il migliore tra i materiali plastici non rinforzati.
Il grafico seguente, testato da DuPont, mette a confronto una PA66 non rinforzata condizionata al 50% di RH con Delrin® 500 in flessione ed è evidente la sollecitazione massima di progetto più elevata che può essere utilizzata con Delrin®.
Purtroppo sono disponibili solo pochi dati pubblici sulla fatica. Le condizioni di prova possono avere un effetto significativo sui risultati, il che rende difficile il confronto tra i risultati. I fattori che devono essere presi in considerazione sono:
- Il test è un carico di flessione o di tensione?
- Il carico è applicato solo in positivo o è completamente invertito in positivo e negativo (numero R)?
- A quale temperatura nominale è stato eseguito il test?
- Qual è stata la frequenza del test?
Un'ulteriore complicazione è rappresentata dal fatto che la flessione ripetuta genera un riscaldamento interno del pezzo, per cui è necessario considerare la velocità della prova di fatica rispetto alla velocità e al tempo di carico dell'ingranaggio. Gli aumenti di temperatura dovuti a questi test possono superare i 15°C, quindi il campione in un test a temperatura ambiente può raggiungere facilmente i 40°C. Rispetto ad altri tecnopolimeri non rinforzati, Delrin® è meno sensibile all'aumento di temperatura in questo intervallo.
3. Creep
Le materie plastiche sono naturalmente più inclini allo scorrimento rispetto ai metalli. Di conseguenza, gli ingranaggi stampati sono utilizzati al meglio in applicazioni senza carichi statici.
Se non è possibile evitare i carichi statici, è necessario considerare le prestazioni di creep del materiale e progettare gli ingranaggi in modo che funzionino correttamente dopo che i denti si sono deflessi a causa del creep. Delrin® ha prestazioni eccellenti in termini di creep rispetto ad altri tecnopolimeri, come mostra il seguente grafico che mostra il modulo di creep a 1000 ore a 5MPa
4. Stabilità dimensionale
Essendo il polimero non rinforzato più rigido e resistente, Delrin® è in grado di funzionare anche quando altri materiali richiederebbero un rinforzo. Il modo più comune per rinforzare un materiale plastico è l'aggiunta di fibra di vetro, che viene composta nel materiale. L'aggiunta di fibra di vetro può comportare due potenziali problemi:
- Lo stampo presenta un ritiro non uniforme in direzione parallela e perpendicolare alla fibra di vetro, il che comporta un problema di fuori rotondità o una complicata compensazione nell'utensile per il ritiro non uniforme.
Un'alternativa è l'utilizzo di un rinforzo minerale, ma è molto meno efficace per aumentare la resistenza e la rigidità. - L'usura è più rapida se le fibre di vetro vengono esposte durante l'uso.
Formano un mezzo molto abrasivo che può accelerare l'usura del dente dell'ingranaggio.
Inoltre, rispetto a un materiale in nylon, il Delrin® offre una migliore stabilità dimensionale perché non assorbe l'umidità. I dettagli specifici sulla tolleranza dimensionale sono riportati nella guida alla progettazione di Delrin®.
5. Usura e attrito
Il Delrin® è un materiale a basso attrito rispetto ad altri polimeri, come si può vedere qui sotto.
L'aggiunta di lubrificanti ai polimeri durante la produzione presenta diversi vantaggi:
- Le parti hanno una durata maggiore grazie alla riduzione dell'usura
- I sistemi di movimentazione hanno una maggiore efficienza grazie alla minore perdita di energia per attrito.
- Le superfici di scorrimento possono sopportare carichi più elevati e scorrere a velocità più elevate.
- I costi del sistema possono essere ridotti grazie all'eliminazione di qualsiasi lubrificante esterno.
- Il rumore del cigolio può essere ridotto al di sotto del limite udibile.
6. Resistenza chimica
Nella scelta del materiale è importante considerare i diversi ambienti in cui l'ingranaggio potrebbe essere utilizzato.
Ad esempio, un materiale amorfo come il PC o l'ABS rischia di essere attaccato rapidamente dai solventi.
Una delle proprietà eccezionali della resina acetalica Delrin® è l'eccellente resistenza a una serie di composti organici e inorganici neutri, anche a temperature elevate.
La resina acetalica Delrin® presenta una buona stabilità dimensionale e una resistenza chimica superiore ai seguenti elementi:
- Alcoli
- Aldeidi
- Esteri
- Eteri
- Idrocarburi (benzina, lubrificanti, fluidi idraulici)
- Prodotti chimici per l'agricoltura
- Molti acidi e basi deboli
- Acqua
Ulteriori dettagli sulla compatibilità chimica di Delrin®, comprese le proprietà meccaniche dopo l'esposizione, sono disponibili nella Guida alla progettazione di Delrin® .
7. Sostenibilità
La riduzione dell'impronta di carbonio sta diventando uno degli obiettivi di progettazione più importanti nello sviluppo di prodotti di nuova generazione e i gradi Delrin® Renewable Attributed possono aiutare in questo senso.
Il polimero di base Delrin® Renewable Attributed (RA) è prodotto al 100% da materie prime biologiche provenienti da rifiuti, secondo la certificazione del bilancio di massa ISCC Plus.
Con un profilo di impatto ambientale di prim'ordine e una bassa impronta di carbonio, Delrin® Renewable Attributed offre un'eccellente durata e affidabilità.
È prodotto con il 100% di energia elettrica rinnovabile certificata, proveniente dal recupero energetico dei rifiuti urbani e offre la stessa qualità, le stesse proprietà meccaniche, la stessa lavorazione e la stessa esperienza sensoriale di Delrin®.
In questo modo i clienti possono adottare facilmente Delrin® Renewable Attributed per raggiungere i propri obiettivi di sostenibilità. A conferma della reputazione di Delrin® , Delrin® Renewable Attributed consente di alleggerire, integrare le funzioni e ottenere i massimi livelli di prestazioni dei pezzi.