Roda Gigi Cacing Pemilihan Material Ini adalah Keputusan Pemasangan, Bukan Keputusan Komponen.

Keausan cepat pada instalasi yang spesifikasinya sudah benar di atas kertas biasanya menunjukkan salah satu dari tiga masalah. Pertama, pelanggaran perbedaan kekerasan: verifikasi kekerasan poros dengan penguji Rockwell portabel daripada hanya mengandalkan sertifikat material. Poros yang dikirim sebagai 40Cr tetapi tidak diberi perlakuan panas dengan benar mungkin memiliki kekerasan 35–42 HRC daripada 50–56 HRC, yang menempatkannya pada atau di bawah minimum untuk perbedaan yang memadai terhadap perunggu timah. Kedua, masalah pelumas: oli roda gigi aditif EP menyerang roda perunggu. Ketiga, kontaminasi: partikel abrasif dalam pelumas — bahkan jika Anda mengidentifikasi dan menghilangkan sumbernya, partikel abrasif yang sudah ada dalam oli terus mengikis hingga oli diganti.

Ini adalah kesalahan pemasangan yang dijelaskan dalam aturan perbedaan kekerasan. Jika poros cacing Anda adalah C45 yang dikeraskan dengan induksi (50–55 HRC) atau 40Cr yang dikeraskan secara menyeluruh (50–56 HRC), Anda tidak dapat begitu saja menggantinya dengan ZCuAl10Fe3 tanpa memverifikasi kekerasan poros yang memadai. Pada 40Cr dibandingkan dengan ZCuAl10Fe3, perbedaan kekerasannya cukup. Pada C45 dibandingkan dengan ZCuAl10Fe3, marginnya lebih sempit dan harus diverifikasi dengan perhitungan risiko gesekan pada kecepatan geser operasi Anda. Jika poros Anda adalah C45 dan Anda menginginkan roda perunggu besi-aluminium, tingkatkan ke poros karburisasi SCM415 pada saat yang bersamaan — poros membutuhkan kekerasan yang lebih tinggi agar dapat bekerja dengan benar dengan paduan roda yang lebih keras.

ZCuSn12 memiliki kandungan timah sekitar 20% lebih tinggi daripada ZCuSn10Pb1, sehingga memberikan kekuatan tarik yang sedikit lebih tinggi (~250 MPa vs ~220 MPa) dan kekerasan yang lebih tinggi (~90–110 HB vs ~65–90 HB). Kinerja anti-gores dari fase timbal serupa antara kedua jenis tersebut. ZCuSn12 layak dipilih ketika Anda membutuhkan kapasitas lebih besar daripada yang dapat diberikan ZCuSn10Pb1 pada modul yang sama, tetapi aplikasi tersebut tidak memiliki beban kejut yang akan membenarkan peralihan ke ZCuAl10Fe3.

Untuk poros cacing, ya — jika rumah (housing) tidak sepenuhnya tertutup rapat dan poros terpapar atmosfer pesisir, SS316 adalah spesifikasi yang tepat. Poros baja karbon berlapis seng akan mulai mengalami korosi lubang dalam waktu 12–18 bulan di atmosfer laut, dan poros SS304 dalam waktu 6–24 bulan karena korosi lubang yang disebabkan oleh klorida. Untuk roda gigi cacing, jika roda berada di dalam rumah (housing) yang tertutup rapat, perunggu timah ZCuSn10Pb1 tetap dapat diterima — perunggu tahan terhadap korosi atmosfer laut dengan baik. Jika terpapar langsung semprotan garam, perunggu aluminium-besi ZCuAl10Fe3 lebih tahan terhadap biofouling laut dan korosi intergranular yang berkembang pada perunggu timah di bawah siklus basah-kering berulang.

Penggantian material dalam rantai pasokan lebih umum daripada yang diperkirakan para insinyur, terutama untuk poros yang dibeli melalui distributor perantara. Poros C45 dan poros 40Cr tampak identik sebelum perlakuan panas. Uji kekerasan mengkonfirmasi kekerasan yang dicapai tetapi bukan paduannya — dimungkinkan untuk melakukan perlakuan panas C45 hingga 50 HRC dengan pengerasan induksi sementara lembar data menentukan 40Cr dikeraskan secara menyeluruh pada 52 HRC. Perbedaan tersebut terlihat pada kedalaman lapisan dan umur kelelahan. Sertifikat material untuk nomor panas pabrik membuktikan komposisi paduan — bukan hanya hasil kekerasannya.

Ya, dan ini signifikan pada ukuran modul yang lebih besar. Perunggu timah ZCuSn10Pb1 adalah paduan tembaga yang relatif mahal — pada Modul M6 dan di atasnya, roda gigi dapat menjadi komponen biaya utama dari rangkaian roda gigi. Dari biaya terendah hingga tertinggi: POM/PA66 < kuningan mangan < ZCuAl10Fe3 < ZCuSn10Pb1 < SS316. Perhatikan bahwa biaya material hanya sebagian kecil dari total biaya pemasangan — menentukan material yang salah dan mengganti roda gigi setiap 6 bulan jauh lebih mahal daripada menentukan material yang benar sekali saja.

Perbedaan masa pakai biasanya 10:1 atau lebih besar. Satu set yang spesifikasinya tepat menunjukkan keausan bertahap dan terkontrol pada sisi gigi roda selama ribuan jam, yang dapat diukur dengan penghitungan partikel analisis oli, dengan peringatan yang cukup sebelum batas dimensi terlampaui. Satu set yang spesifikasinya salah — perbedaan kekerasan yang salah, pelumas yang salah, kontaminasi — biasanya gagal karena tergores atau aus secara cepat dalam waktu 200–500 jam.

Pengoperasian yang jarang membuat mode kegagalan pelumasan batas lebih mungkin terjadi, bukan sebaliknya. Setiap kali penggerak mulai beroperasi kembali dari keadaan diam, jaring beroperasi dalam pelumasan batas — tanpa lapisan hidrodinamik — selama beberapa detik hingga menit pertama sampai suhu operasi dan kecepatan geser membangun lapisan tersebut. Penggerak yang sering mulai dan berhenti mengalami pelumasan batas yang proporsional lebih banyak relatif terhadap total waktu operasinya. Sifat pelumasan batas fase timbal pada roda perunggu timah sangat berharga dalam aplikasi intermiten. Jangan pernah menyimpulkan bahwa aplikasi yang jarang digunakan dapat mentolerir spesifikasi material yang lebih rendah.