В Японии разработали инновационный метод производства шестерней из усиленного углеволокном пластика. По прочности они не будут уступать металлическим.
На выставке Intermold прошедшей в Токио, была представлена революционная технология производства шестерней из пластика. Абсурдный, на первый взгляд, метод обоснован теоретически и уже апробирован на практике, а перенести его на конвейер японцы собираются уже весной 2022 года.
Патенты на инновацию принадлежат Центру передовых инженерных технологий университета Гифу (Япония, префектура Гифу) и компании Central Fine Tool Co. Ltd (Япония, г. Эна). Соавторы предложили использовать для изготовления шестерней пластик, армированный углеволокном. Карбоновая «ткань» вплавляется в пластмассу не сплошь, а лишь в тех местах, где шестерня испытывает наибольшие нагрузки, — у основания зубьев.
Такие усилители не являются новинкой сами по себе: благодаря сочетанию малого веса и высокой прочности они широко используются в авиации, при строительстве гоночных болидов и т. п. Но до настоящего момента сложность и дороговизна изготовления деталей из них не позволяла задуматься о массовом производстве.
Японцам удалось изобрести и запатентовать уникальные формы для отливки, особую форму шестерней и тип плетения углепластиковых нитей, которые в совокупности сделают такие шестерни относительно дешёвыми и простыми в производстве.
Основным преимуществом данного материала является низкий коэффициент трения по стали, который обеспечивает увеличение ресурса деталей узла трения в 3-4 раза. При использовании материала РИМАМИД с добавлением (или применением покрытий) антифрикционных компонентов (масло, сульфид молибдена, графит и др.) коэффициент трения снижается, и пропадет необходимость добавления смазки в узел трения.
Материал РИМАМИД в 6 раз легче стали(!) и в 8 раз легче бронзы(!), почти в 2 раза легче фторопласта. Таким образом, стоимость заготовки материала РИМАМИД, примерно, в 10 раз ниже стоимости такой же заготовки из бронзы и, примерно, в 3 раза ниже стоимости фторопласта. Помимо этого, лёгкость материала обеспечивает сокращение времени на монтаж и замену деталей.
Революция, которую РИМАМИД произведёт в автомобильной отрасли, сравнима разве что с массовым переходом на алюминий или карбон. Автомобили разом «похудеют» на десятки (если не сотни) килограммов, а это не только экономия топлива, но и улучшенная динамика и управляемость.
Высокая износостойкость и низкий коэффициент трения снижают уровень шума в узлах скольжения, а также дают возможность использовать детали в запылённых местах установки. Помимо этого, данный материал стоек к ударным динамическим нагрузкам, что позволяет сохранить работоспособность узла в критический момент.