制作塑胶齿轮的各种原材料优缺点分析
一、聚甲醛（POM）
优点：
力学性能优异：聚甲醛具有接近金属的强度和刚性，抗拉强度可达 70MPa 以上，耐磨性能突出，摩擦系数低（0.1-0.3），适合制造高负载、高转速的齿轮，如汽车门窗升降齿轮、电子设备传动齿轮。
耐疲劳性强：可承受反复交变载荷，长期使用不易变形，寿命较长。
尺寸稳定性好：成型收缩率低（1.5%-3.0%），且受温度影响小，适合精密齿轮加工，齿形精度能保持在 ±0.05mm 以内。
耐化学性佳：对有机溶剂、油脂等有良好耐受性，不易被常见化学介质腐蚀。
缺点：
热稳定性差：熔点约 175℃，注塑成型时温度超过 240℃易分解，产生甲醛气体，需严格控制加工温度；长期使用温度不超过 100℃，否则易软化。
缺口敏感性高：齿轮若存在尖角或缺口，受力时易开裂，设计时需避免锐角结构。
成型收缩率大：虽优于多数塑料，但仍需在模具设计中预留足够补偿量，否则易导致齿轮尺寸偏差。
二、尼龙（PA，如 PA6、PA66）
优点：
综合性能均衡：抗拉强度 60-80MPa，冲击韧性好（缺口冲击强度 20-50kJ/m²），适合制造受冲击载荷的齿轮，如电动工具、家电传动齿轮。
自润滑性突出：分子结构中含极性基团，摩擦系数低（0.2-0.4），且耐磨耗，可减少齿轮啮合噪音（比金属齿轮噪音低 10-15dB）。
耐油性优异：对润滑油、燃油等耐受性强，适用于汽车发动机周边齿轮（如油泵齿轮）。
易改性强化：通过添加玻璃纤维（如 30% GF 增强 PA66），可提升强度（抗拉强度达 120MPa 以上）和尺寸稳定性，降低成型收缩率（从 1.5% 降至 0.5%）。
缺点：
吸湿性强：常温下吸水率约 1.5%-3.0%，吸水后尺寸膨胀（线性膨胀率 0.2%-0.4%），导致齿形精度下降，需提前进行调湿处理。
耐候性较差：长期暴露在紫外线或高温环境中易老化，颜色变深，性能下降，需添加抗氧剂、紫外线吸收剂改善。
成型工艺要求高：熔融粘度对温度敏感，注塑时需控制模温在 80-120℃，否则易产生熔接痕。
三、聚碳酸酯（PC）
优点：
高透明度与强度：透光率达 90% 以上，同时抗拉强度 60-70MPa，冲击强度极高（缺口冲击强度 60-80kJ/m²），适合制造需观察内部结构的齿轮，如光学仪器、仪表齿轮。
耐热性良好：热变形温度达 130-140℃，可在 - 40℃至 120℃环境下长期使用，适用于对温度要求较高的场景。
尺寸精度高：成型收缩率低（0.5%-0.8%），且蠕变性能好，长期受力不易变形，齿形误差可控制在 ±0.03mm。
缺点：
耐磨性不足：摩擦系数较高（0.4-0.6），无自润滑性，高速运转时易磨损，需搭配润滑脂使用，否则寿命较短。
耐化学性一般：易受碱、酮类溶剂腐蚀，接触后表面易开裂，不适合化工设备齿轮。
成型难度大：熔融粘度高，需高温注塑（料筒温度 280-320℃），且模温需保持在 80-120℃，否则易产生内应力，导致齿轮开裂。
四、聚苯醚（PPO/PPO+PS）
优点：
优异的耐热与绝缘性：热变形温度达 170-200℃，长期使用温度 120-140℃，且介电性能稳定，适合制造电机、电子设备中的齿轮。
尺寸稳定性极佳：成型收缩率仅 0.2%-0.7%，吸水率＜0.1%，几乎不受湿度影响，适合精密齿轮（如钟表、仪器齿轮）。
耐化学性强：对酸、碱、油脂耐受性好，优于 PC 和尼龙，可用于接触化学介质的场景。
缺点：
加工性差：纯 PPO 熔融粘度极高，需与 PS 共混（PPO+PS）改善流动性，但共混后强度下降（抗拉强度 40-60MPa），需权衡性能。
成本较高：原材料价格比 PA、POM 高 30%-50%，限制了在普通齿轮中的应用。
缺口冲击强度低：纯 PPO 缺口冲击强度约 20kJ/m²，共混后提升至 30-40kJ/m²，但仍低于 PA，设计时需避免应力集中。
五、聚丙烯（PP）
优点：
成本低廉：原材料价格仅为 PA 的 1/3，适合制造低负载、低成本齿轮，如玩具、日用品齿轮。
成型性优异：熔融粘度低，注塑温度范围宽（180-240℃），模温要求低（20-60℃），生产效率高，废品率低。
耐候性与耐蚀性好：耐酸、碱、盐溶液腐蚀，且耐候性优于 PA，户外使用不易老化。
缺点：
力学性能弱：抗拉强度 25-35MPa，硬度低（邵氏硬度 D50-60），仅适用于轻载、低速场景（如风扇传动齿轮），无法承受高扭矩。
耐热性差：热变形温度约 80-100℃，高温下易软化，使用温度不超过 80℃。
收缩率大：成型收缩率 1.5%-2.5%，且方向性明显，齿轮尺寸精度难以控制，齿形误差可达 ±0.1mm 以上。
六、聚醚醚酮（PEEK）
优点：
高端性能突出：抗拉强度 90-100MPa，耐温性极强（长期使用温度 260℃，短期可达 300℃），适合航空航天、医疗器械等极端环境齿轮。
耐磨损与耐化学性：摩擦系数 0.1-0.2，且耐强酸、强碱、有机溶剂，甚至耐辐射，性能远超普通工程塑料。
尺寸稳定性极佳：成型收缩率 0.2%-0.5%，吸水率＜0.1%，在高温高湿环境中仍能保持齿形精度。
缺点：
成本极高：原材料价格是 PA 的 10 倍以上，仅用于高端领域，无法普及。
加工难度大：需高温高压成型（注塑温度 380-400℃，模温 150-200℃），设备要求高，生产周期长。
总结与选择建议
高负载、耐磨场景：优先选 POM 或增强尼龙（如 30% GF-PA66），兼顾强度与自润滑性；
精密、耐温需求：选 PC 或 PPO，前者透明高强，后者耐温稳定；
低成本、轻载场景：选 PP，降低成本且成型容易；
极端环境：选 PEEK，但需承受高成本；
设计时需结合齿轮工况（负载、转速、温度、介质）、精度要求及成本预算，综合权衡材料优缺点，必要时通过改性（如添加玻纤、润滑剂）优化性能。
