Tom Zozokos,产品线总监,以及Beth Figliulo, Trelleborg美洲流体动力部门经理
很少有地方比非公路车辆的高度耐用,耐温度,化学相容性,低维护的部件更重要。
毕竟,有问题的车辆最终可能会在澳大利亚内陆忍受+130华氏度的高温,在西伯利亚穿越零下60华氏度的雪地,或者在采矿作业中,硫酸会严重破坏聚合物导向环。此外,在极端条件下维护非公路车辆是一项挑战,这意味着低维护、长寿命部件可能是完成或错过期限的区别。
基础聚合物和填料
在三大类高模量塑料中,半晶热塑性塑料提供了最实惠的材料,适合加工成导向环、轴承、备用环和结构组件(其他两大类是非晶热塑性塑料和亚胺化材料)。
在半晶热塑性塑料中,有几种基本聚合物通常用于非公路液压系统的挤出件:
聚酰胺(PA或尼龙)
Polyphthalamide (PPA)
Polyetheretherketone (PEEK)
聚羟甲基线(POM或缩醛)
超高分子量聚乙烯(uhmw - pe)
这些聚合物的耐温性、抗拉强度、弯曲模量(弯曲刚度)、Izod冲击(韧性/抗冲击)和耐化学性各不相同。例如,PEEK材料非常坚固和耐高温,而UHMW-PE则非常坚韧和耐磨损。
许多填料被用来增加强度或修改这类热塑性塑料的摩擦学效果。例如,在注射成型中使用的球团中添加聚四氟乙烯(PTFE)粉末可以减少摩擦,改善PEEK材料的磨损特性。二硫化钼(moly)可以添加到尼龙中,以创造更坚硬、更耐磨的表面。
玻璃纤维和碳纤维都可以添加到热塑性塑料中来增加强度。一个常见的例子是在PA中加入玻璃来增强强度,减少最终产品的吸水量。类似地,在PEEK材料中添加碳纤维有助于提高磨损性能,在高温应用中延长导向环的寿命。
一般来说,这类热塑性塑料的耐温性和强度越高,成本就越高。例如,PEEK材料非常坚固(工作应力高达11000 PSI),可以抵抗+450ºF的温度。然而,这种高性能是有代价的。对于某些应用程序,额外的成本是非常值得的;对于其他的,它可能是有意义的使用POM(缩醛),超高分子量聚乙烯,或带有填充物的PA,如玻璃。
产品类型
可由上述基础材料制成的产品包括导向环、轴承/衬套、备用环和结构组件。
在所有情况下,高模量塑料版本的这些部分比他们的金属同行轻得多。单独来说,重量差异是可以忽略不计的,但是在一件设备的多个位置更换使用的组件可以大大减轻重量。例如,用于叉车内4到6个位置的鞋垫,传统上是由铸钢制成的,可以替换为玻璃填充的尼龙版本,它可以承受与钢组件相同的冲击和负载,重量为1/6。
此外,高模量塑料环可以经过改装,加入内部润滑剂,使其能够用于不需要使用石油基润滑脂的系统,更环保。
指导戒指。热塑性导向环设计用于吸收活塞和/或有杆液压缸中的侧载荷力,同时消除金属与金属之间的接触,具有低摩擦系数、长使用寿命、良好的耐化学性和高负载能力——所有这些都比金属的磨损率低。导向环可以购买有角度切割的直线运动,直线切割的旋转运动,或阶梯切割的特殊应用。
轴承和衬套。与导向环类似,轴承/衬套防止金属间接触,减少摩擦,延长非液压系统的寿命。
备用戒指。它们安装在带有弹性密封元件的凹槽中,以保护和支撑密封,防止密封挤压到密封间隙中。它们常用于挖掘机和农业机械的液压缸内。
结构组件。耐磨垫、推力垫圈和许多其他用于非公路车辆的结构部件都可以使用高模量塑料制造。这些部件总是比金属部件更轻,而且往往更便宜。
期待
对于那些设计非公路用液压系统的人来说,共注射成型是一项很有兴趣的技术。这使得两种聚合物可以在一次操作中结合,从而在一个组分中产生多种功能。一个很好的例子是作为密封和刮板的弹性材料与作为衬套或导向环的更强的热塑性材料相结合。例如,该组件将是用于非公路车辆挖掘机铲斗的液压缸中理想的成型杆端。
尽管针对这些操作类型的技术已经存在,但对于设计人员来说,理解这些技术最有效的应用程序可能是一项挑战。与具有共同注射成型专业知识的制造商密切合作是发现如何利用创新零件设计的良好的第一步。
Trelleborg
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