專利名稱：熱塑性塑料包芯增強齒輪的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是一種塑料制品的加工方法.
熱塑性塑料具有熔融后可以用模具成型的特性，因此加工工藝簡單，生產效率高，很適合批量生產。用熱塑性塑料加工齒輪，其加工費特別低。一般齒輪要用金屬制造，金屬齒輪要經過銑齒加工，銑齒切削是必不可少而又效率極低的工序，對比之下熱塑性塑料齒輪的加工成本是相當?shù)偷?。但是熱塑性塑料的強度與金屬相比，只有后者的十分之一到幾十分之一，所以熱塑性塑料制造的齒輪在目前還只能在載荷很小的情況下得到應用。提高熱塑性塑料齒輪的強度，擴大它的應用范圍，無疑是很有意義的。
現(xiàn)代的塑料增強技術，致力于用礦物纖維來增強熱塑性塑料。其辦法是用玻璃纖維或碳纖維與熱塑性塑料混合，然后制成粒料，以這種粒料為原料制造塑料制品。以這個方法來提高熱塑性塑料的強度。但是效果不太理想，其原因有以下幾點1、纖維的混合量有限，按體積比計算，一般在25%以上。
2、纖維的有效長度有限，其纖維長度一般在3mm以下，其全長中有直徑×10為無效長度。
3、供增強用的纖維品種范圍窄，僅限于礦物纖維，礦物纖維的抗剪切強度很低，所以制品的抗沖擊強度不但得不到提高，相反的呈下降趨勢。
4、纖維在制品中排列無序，因此利用率低。
5、纖維在加工過程中，對機械及模具均有磨損。
6、原料的流動性下降，成型困難。
由于以上多種原因，現(xiàn)有的增強技術應用并不廣泛?，F(xiàn)代的塑料增強技術，對于提高熱塑性塑料的機械強度很有限。尤其是不能提高熱塑性塑料的抗剪切強度，抗沖擊強度。齒輪必須由抗剪切強度及抗沖擊強度較高的材料來制造，因此就產生齒輪而言，現(xiàn)代的增強技術沒有多大的意義。
本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)代增強技術的弊病，制造機械強度高，載荷大的熱塑性塑料齒輪。
本發(fā)明包括下列幾個步驟首先根據(jù)制品的強度要求和經濟性選用適當?shù)脑鰪姴牧?。這些增強材料包括橫截面為任何形狀的有機纖維、礦物纖維、金屬等。增強材料應制成長條形，它們可以呈線狀也可以呈扁帶狀，可以是集束纖維，也可以是紡織品，只要便于以后的排列和安置就行。以上材料的強度是熱塑性塑料的十倍，甚至幾十倍。其中金屬材料的抗剪切強度很高，這一點對于制造齒輪很重要。
有機纖維中的天然纖維，棉、毛、麻，均可作為增強材料。此類材料的織物與熱塑性塑料的結合強度很高，熱塑性塑料可以滲透到此類材料的孔隙中，牢固結合成一體。合成纖維也可以作增強材料，合成纖維不耐高溫，當溫度超過玻璃化溫度以后，纖維結構隨即破壞。因此供增強用的合成纖維，必須呈緊密的集束狀，阻止熱塑性塑料向內滲透，保護芯部材料的纖維結構不被破壞。合成纖維以包裝帶一類的材料最好，其厚度以1mm以上為好，局部的充填量越大越好。熱塑性塑料能夠熔融合成纖維表面，牢固地粘連，其中同類型的材料效果最好。
礦物纖維作為增強材料最好是呈集束狀，或是紡織品，與其它增強材料配用。
金屬材料作為增強材料，可以大幅度的提高熱塑性塑料齒輪的強度，尤其是提高了抗剪切強度。利用金屬材料，多半是利用金屬線材。它們的表面光滑平整，與塑料的結合性能很差，因此必須使其表面起伏，編織成網或是多根扭成一股，熱塑性塑料冷卻后的劇烈收縮，能牢固地將此類材料握持。
增強材料呈長條形，其縱向也是材料纖維結構的縱向。再將這些增強材料平行于齒輪的外輪廓線排列在模具的模腔中，也就是將增強材料沿著齒面排列，其目的是將增強材料安置在應力集中處，最大地發(fā)揮增強材料的作用。
最后向模具的模腔中注射熱塑性塑料，熱塑性塑料包容全部增強材料，或滲透，或熔融，或握持增強材料。在模具的模腔內完成，熱塑性塑料與增強材料的復合和齒輪的成型。
本發(fā)明與以往的工藝相比有如下幾點進步1、增強材料的比例可以成倍的增加。
2、纖維是連續(xù)的長纖維呈長條形，因此有效長度近似100%。
3、增強材料與齒輪的外輪廓平行，纖維排列有序，材料的利用率高。
4、增強材料品種寬，幾乎所有的高強度材料都可以作為增強材料。其中金屬可以作為增強材料的意義很大，這無疑地可以大幅度提高熱塑性塑料齒輪的機械強度，尤其是抗剪切強度。
5、對加工機械及模具均無損傷。
6、塑料的加工性能不受影響。
由于本發(fā)明在技術上有上述的進步，因此可以制得強度很高的熱塑性塑料齒輪，其強度接近金屬齒輪，而且還保留了熱塑性塑料齒輪的很多特性不變，例如耐磨、耐腐蝕、質輕、無噪音等及優(yōu)良的加工性能。
下面的附圖
進一步說明本發(fā)明附圖(1)是增強材料結構圖，增強材料(3)多條并列，彎曲成齒形。附圖(2)是熱塑性塑料齒輪結構圖，熱塑性塑料(2)包容增強材料(1)增強材料(1)與齒輪的外輪廓線平行。
權利要求
1.一種熱塑性塑料包芯增強的齒輪，其特征在于齒輪的表層為熱塑性塑料(2)，齒輪的內層為高強度材料(1)。
2.根據(jù)權利要求1所述的高強度材料(1)其特征在于橫截面為任何形狀的長條形材料。
3.根據(jù)權利要求2所述的長條形材料(1)其特征在于必須與齒輪的外輪廓線平行。
全文摘要
熱塑性塑料包芯增強的齒輪，由熱塑性塑料和高強度材料組成。熱塑性塑料包容整個高強度材料，并且在模具中同時完成材料的復合和齒輪的成型。其強度接近金屬齒輪。
文檔編號F16H55/06GK1051613SQ8910850
公開日1991年5月22日 申請日期1989年11月7日 優(yōu)先權日1989年11月7日
發(fā)明者張梅村 申請人:張梅村