Elegir el material adecuado para los engranajes es la clave para conseguir el mejor rendimiento y vida útil de los motorreductores. Este artículo profundiza en los factores clave que influyen en los motorreductores, incluidas las propiedades mecánicas, las consideraciones de coste y los requisitos específicos de la aplicación, proporcionando información valiosa para ingenieros y compradores. El precio del motorreductor viene determinado por el material del reductor, el proceso de fabricación y el tipo de motor de corriente continua, y el material del reductor es un factor clave que afecta al coste unitario.

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¿Cómo afecta el material del reductor al motorreductor?

El rendimiento del reductor de engranajes se ve afectado por muchos factores, de los cuales la elección del material es un factor muy crítico. Los distintos materiales tienen características y ventajas diferentes, y el material correcto puede mejorar el rendimiento y la vida útil del reductor de engranajes.

¿Cuáles son los principales factores que afectan al rendimiento del reductor de engranajes?

Los principales factores son la relación de transmisión, el tamaño del engranaje, el ángulo de malla, el número de dientes, la dureza del engranaje y el material. El material es uno de los factores más importantes en el reductor de engranajes, que afecta directamente a la resistencia, dureza, resistencia al desgaste, resistencia a la corrosión y vida útil del reductor de engranajes.

Los materiales habituales de los reductores de engranajes y sus características

Los materiales habituales de los reductores de engranajes son el acero al carbono, el acero aleado, el hierro fundido, el acero inoxidable y el plástico, entre otros. Cada material tiene sus características y aplicaciones adecuadas.

Acero al carbonoTiene una alta resistencia y dureza, es de bajo coste, adecuado para reductores generales de velocidad media y baja.

Acero aleado: Tiene mayor resistencia y dureza, mejor resistencia al desgaste y a la corrosión, pero es más caro. Adecuado para reductores de alta carga, alta velocidad o alta precisión.

Hierro fundido: Tiene un buen efecto de amortiguación y reducción de ruido, un precio moderado, adecuado para reductores de engranajes de baja velocidad, carga pesada y alta precisión.

Acero inoxidable: con excelente resistencia a la corrosión, adecuado para que el reductor trabaje en ambientes húmedos y corrosivos.

Cobre: Tiene cierta tenacidad y efecto de reducción de ruido. Plástico: Tiene buena autolubricación y efecto de reducción de ruido, bajo coste, adecuado para reductores de engranajes de baja carga y baja precisión.

¿Cómo seleccionar el material adecuado para mejorar el rendimiento del reductor?

La selección de materiales adecuados puede mejorar el rendimiento y los beneficios económicos del reductor de engranajes. A la hora de seleccionar los materiales, deben tenerse en cuenta diversos factores de forma exhaustiva, como las condiciones de uso, el entorno de trabajo, los indicadores de rendimiento requeridos, los costes de fabricación y los costes de mantenimiento.

En general, primero deben determinarse las condiciones de trabajo y los requisitos, y luego deben seleccionarse los materiales adecuados según las necesidades. Por ejemplo, el reductor de engranajes con requisitos de alta carga, alta velocidad y alta precisión puede elegir acero aleado u otros materiales de alta resistencia y alta dureza, mientras que el reductor de engranajes con requisitos de baja carga y baja precisión puede elegir acero al carbono o plástico y otros materiales. Además, hay que tener en cuenta factores como los costes de fabricación y los gastos de mantenimiento para garantizar que la selección del material no añada demasiados costes de fabricación y gastos de mantenimiento.

Máxima precisión: Nivel de precisión:2-3. Los engranajes para c, los engranajes de alta velocidad o los engranajes que requieren una seguridad y fiabilidad especiales bajo cargas pesadas deben fabricarse utilizando métodos de mecanizado especiales.

Alta precisión: Nivel de precisión:4-5. Se utiliza principalmente para engranajes de turbinas, engranajes de aviación, cadenas de transmisión de alta precisión y engranajes industriales que trabajan en determinadas condiciones peligrosas. Necesitan rectificado.

Alta precisión: Nivel de precisión: 6-7. Se utiliza principalmente para engranajes industriales de velocidad media y engranajes de vehículos que requieren un funcionamiento seguro y fiable. Generalmente se utiliza la tecnología de rectificado o tallado con fresa madre, o con máquina de tallado de engranajes de alta precisión.

Precisión media: Nivel de precisión:8-9. Engranajes para equipos de transporte en general y engranajes de baja velocidad para la industria del motor. Suele procesarse mediante técnicas de tallado con fresa madre, tallado con fresa madre o rasurado.

Baja precisión: Grado 10-11. Para engranajes de transmisión de potencia de baja velocidad. Fabricados mediante técnicas generales de tallado o fresado con fresa madre, o mecanizados en máquinas herramienta relativamente antiguas con menores requisitos de funcionamiento.

Baja precisión: Nivel de precisión:12. Se utiliza para algunos engranajes de baja velocidad sin importancia, engranajes de potencia de baja dureza, engranajes accesorios y engranajes de juguete. Generalmente engranajes fundidos o pequeños engranajes forjados.

El nivel de precisión del engranaje general es 7, y el nivel de precisión del engranaje de precisión es 5-6, y en el tratamiento térmico suele ser necesario el temple de alta frecuencia de la superficie del diente.

Introducción 4 tipos de proceso de transformación de engranajes

Los distintos materiales tienen diferentes procesos de mecanizado. Aquí se presentan diferentes procesos de mecanizado de engranajes:

a. Procesamiento mecánico: Mayor precisión

Los engranajes de procesamiento mecánico se fabrican moldeando y dando forma a las materias primas hasta conseguir la forma y el tamaño de engranaje deseados mediante procesos como el corte y el rectificado.

La ventaja del tratamiento mecánico

Los engranajes mecanizados ofrecen una gran versatilidad, ya que pueden aplicarse a una gran variedad de materias primas, lo que los hace adecuados para una amplia gama de aplicaciones. Tienen una gran capacidad de personalización que permite adaptar las formas y tamaños de los engranajes a los requisitos del cliente, lo que proporciona una mayor flexibilidad. Son adecuados para productos con alta densidad de par y elevados requisitos de vida útil. Los engranajes de procesamiento mecánico son superiores a los de pulvimetalurgia en cuanto a precisión, factor de seguridad de la raíz del engranaje, factor de seguridad de la superficie del diente, factor de seguridad contra el desgaste, etcétera. Por ello, son adecuados para dispositivos médicos, militares y aeroespaciales, entre otros campos.

Uno de nuestros clientes utilizó engranajes de mecanizado CNC en uno de sus dispositivos médicos. Este Motorreductor planetario de 16 mm cumple los requisitos del cliente en cuanto a alta precisión, alto par, bajo nivel de ruido y larga vida útil.

Desventajas del mecanizado CNC: capacidad limitada y precio elevado.

El mecanizado CNC tiene limitaciones en la capacidad de producción y suele ser más caro. Además, en el mercado, los reductores utilizados en aplicaciones como el motorreductor N20, el motorreductor N30, el motorreductor 030 de 12 voltios y los motores 050 se han automatizado para su producción. Debido a que el acero inoxidable 416 tiene un buen rendimiento, alta durabilidad y bajo coste, generalmente se utiliza el acero inoxidable 416. Existe una gran demanda de estos engranajes en el mercado.

b. Engranaje pulvimetalúrgico: Es un método de fabricación de alto rendimiento y eficacia.

La pulvimetalurgia es una técnica de conformado que calienta polvos metálicos por encima del punto de fusión para crear formas con propiedades específicas. La pulvimetalurgia a base de cobre se utiliza habitualmente en los engranajes de motor para ofrecer las ventajas del procesamiento de metales y, al mismo tiempo, resolver los retos de la producción en serie y reducir los costes. Sin embargo, en la fabricación de engranajes helicoidales, la elección de la pulvimetalurgia como material conlleva dificultades en el procesamiento.

Las ventajas de los engranajes pulvimetalúrgicos

Alto índice de utilización del material: la tecnología pulvimetalúrgica hace que la tasa de utilización del material alcance más de 90%, lo que reduce enormemente el coste de producción.

Alta precisión: Gracias al control preciso de la temperatura y la presión en el proceso pulvimetalúrgico, la precisión del engranaje es relativamente alta, el funcionamiento es suave y la vibración es pequeña.

Gran capacidad para formas complejas: El proceso pulvimetalúrgico puede producir engranajes con formas geométricas y funciones complejas, que pueden satisfacer necesidades de trabajo especiales.

c. El proceso de moldeo por inyección de metal (MIM)

El polvo metálico se sinteriza mediante una máquina de moldeo por inyección a una temperatura de alto vacío de 1400 grados. Piezas metálicas de estructura compleja, gran precisión y propiedades mecánicas próximas a la chapa y la barra.

Ventajas de la tecnología MIM en la fabricación de engranajes:

Alta precisión

La tecnología MIM puede producir piezas de engranajes de alta precisión, el tamaño, la forma y la calidad de la superficie de la compleja estructura del engranaje son muy precisos, para mejorar el rendimiento y la vida útil del engranaje para satisfacer los requisitos de aplicación en diferentes campos.

Son adecuados para motorreductores planetarios metálicos de 6 mm y 8 mm.

La única desventaja de las piezas MIM es su elevado precio unitario.

d. Moldeo por inyección de plásticos

En el moldeo por inyección de plástico se utiliza generalmente POM (poliformaldehído), porque el POM tiene propiedades autolubricantes. Debe tenerse en cuenta que para evitar que el engranaje de plástico se afloje debido a la expansión térmica a alta velocidad, el eje del motorreductor de engranajes de plástico de 6 mm debe estar hecho de moleteado o en forma de D. Sólo son adecuados para reductores de engranajes baratos, aptos para cargas bajas y de baja precisión.

Normalmente, la solución económica son los engranajes fabricados con plásticos técnicos moldeados por inyección, como POM o LCP. Para reducir la carga de estos engranajes, se prefiere una disposición de reductor planetario pequeño, ya que cada engranaje tiene más puntos de engrane.

Para más información, visite nuestra página sobre Motorreductores planetarios de 6 mm.

Para los motorreductores con un diámetro inferior a 10 mm, los engranajes metálicos resultan muy caros. Con el análisis anterior, creo que ha comprendido la razón por la que el precio unitario del motorreductor de metal es más elevado que el del motorreductor de plástico.