Por qué los engranajes de plástico están sustituyendo a los de metal en la transmisión de potencia moderna
Los engranajes de plástico han traspasado con creces los límites de los productos de consumo de uso ligero. Hoy en día transmiten potencia en sistemas de dirección de automóviles, robots industriales, bombas médicas y actuadores aeroespaciales. Los factores que impulsan esta tecnología son convincentes: menor peso, eliminación de la lubricación en muchas aplicaciones, reducción del ruido de entre 6 y 10 dBA en comparación con los engranajes metálicos, resistencia a la corrosión y la capacidad de moldear geometrías complejas cuyo mecanizado resultaría prohibitivamente caro. Un engranaje de plástico bien diseñado puede superar en rendimiento a uno metálico en aplicaciones de carga media y funcionamiento intermitente, al tiempo que cuesta entre un 50% y un 70% menos en volúmenes de producción.
Sin embargo, el éxito en el diseño de engranajes de plástico requiere un enfoque de ingeniería fundamentalmente diferente al del diseño de engranajes metálicos. La selección de materiales, la optimización de la geometría de los dientes, la gestión térmica y la elección del proceso de fabricación son decisiones interrelacionadas que deben tomarse de forma conjunta. Esta guía ofrece un marco completo para el diseño de engranajes de plástico que cumplan los requisitos de rendimiento y, al mismo tiempo, puedan fabricarse al coste previsto.
Selección de materiales: la base del rendimiento de los engranajes
La elección del material determina los límites de funcionamiento del engranaje en cuanto a par, velocidad, temperatura y régimen de lubricación. La selección de un material inadecuado para las condiciones de carga es la causa más frecuente de fallo de los engranajes de plástico.
El POM, tanto en forma de homopolímero como de copolímero de acetal, es el material plástico más utilizado para la fabricación de engranajes. Ofrece un excelente equilibrio entre resistencia a la fatiga, baja fricción tanto entre sí como con el metal, buena estabilidad dimensional y un coste razonable, que oscila aproximadamente entre $3 y $5 por kilogramo. El copolímero de POM es preferible al homopolímero para los engranajes, ya que ofrece una mejor resistencia química, una menor porosidad en la línea central —que puede provocar el inicio de grietas por fatiga— y un margen de procesamiento más amplio en el moldeo por inyección. Los engranajes de POM funcionan mejor en condiciones secas o lubricadas con grasa a temperaturas continuas de hasta 90 grados Celsius, con una capacidad intermitente de hasta 120 grados Celsius.
El PA66 y el PA6 ofrecen una mayor resistencia a las altas temperaturas y una mejor resistencia al impacto que el POM, lo que los hace adecuados para engranajes sometidos a cargas de choque o a temperaturas elevadas. El PA66 reforzado con fibra de vidrio aumenta la resistencia a la flexión de los dientes entre un 50% y un 80% en comparación con el PA66 sin relleno, pero las fibras de vidrio abrasivas aceleran el desgaste frente a los engranajes con los que engranan, lo que requiere un sistema lubricado o una pieza de desgaste sacrificial. Los engranajes de nailon absorben la humedad del ambiente, normalmente entre un 2% y un 3% en peso a una humedad relativa del 50%, lo que provoca un aumento dimensional de entre 0,5% y 0,8% y una reducción del módulo de elasticidad de entre 25% y 40%. Los perfiles de los dientes de los engranajes deben diseñarse en función de las dimensiones y propiedades tras el acondicionamiento, y no del estado seco tal y como se moldean.
Para aplicaciones a altas temperaturas, existen varios materiales que amplían el rango de funcionamiento. El PA46, con un punto de fusión de 295 grados Celsius y una temperatura de uso continuo de 150 grados Celsius sin relleno y de hasta 180 grados Celsius con fibra de vidrio, está especificado para aplicaciones de engranajes bajo el capó de los vehículos, incluidos los tensores de la cadena de distribución. El PPS GF40 funciona a temperaturas continuas de hasta 220 grados Celsius y ofrece una excelente resistencia química, lo que lo hace adecuado para equipos de procesos químicos y engranajes de bombas de aceite. El PEEK, con una capacidad de uso continuo a 260 grados Celsius, está especificado para engranajes de actuadores aeroespaciales, equipos de semiconductores y engranajes de dispositivos médicos que se someten a esterilización repetida con vapor. Los grados de PEEK reforzados con fibra de carbono ofrecen una resistencia a la fatiga por flexión de los dientes similar a la del zinc fundido a presión, pero con un peso inferior.
| Material de los engranajes | Temperatura máxima continua | Fatiga por flexión a 10^7 ciclos (MPa) | Coeficiente de fricción (respecto al acero) | Efecto de humedad | Coste relativo | Mejor aplicación |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Copolímero de POM | 90 °C | 30-35 | 0.15-0.25 | Mínimo | 1x | Equipos de oficina de uso general, que funcionan en seco |
| PA66 (acondicionado) | 120 °C | 25-30 | 0.20-0.35 | Significativo: dimensiones y módulo | 1x | Cargas de choque, temperaturas elevadas, lubricado |
| PA66 GF30 | 130 °C | 40-50 | 0.25-0.45 | Reducido frente a sin rellenar | 1.3x | Engranaje metálico con alta carga por diente, lubricado y de acoplamiento |
| PA46 GF30 | 170 °C | 45-55 | 0.25-0.45 | Reducido frente al PA66 | 3x | Para el compartimento del motor de los vehículos, lubricado a altas temperaturas |
| PPS GF40 | 220 °C | 35-50 | 0.25-0.40 | Insignificante | 4x | Entorno químico, altas temperaturas, engranajes de la bomba de aceite |
| PEEK CF30 | 260 °C | 55-65 | 0.20-0.35 | Insignificante | 20x | Aeroespacial, médico, entornos extremos |
Geometría de los dientes de los engranajes: el perfil involuto
Los engranajes de plástico utilizan la misma forma de diente involuta que los engranajes metálicos, ya que el perfil involuto proporciona una acción conjugada, lo que significa que la relación de velocidad angular se mantiene constante durante todo el engranaje, independientemente de las variaciones en la distancia entre ejes. Esto es fundamental para los engranajes de plástico, ya que la dilatación térmica y la absorción de humedad modifican la distancia entre ejes efectiva durante el funcionamiento. El perfil involuto absorbe las variaciones de la distancia entre ejes sin introducir errores de transmisión, a diferencia de los perfiles cicloidales u otros perfiles.
Los ángulos de presión estándar para los engranajes de plástico son de 20 grados, lo que se ajusta a la norma para los engranajes metálicos y permite la intercambiabilidad en trenes de engranajes de materiales mixtos. En ocasiones se utiliza un ángulo de presión de 14,5 grados para aplicaciones de servicio ligero, ya que produce un funcionamiento más silencioso; sin embargo, da lugar a dientes más débiles con mayores índices de contacto y, por lo general, no se recomienda para la transmisión de potencia. En el caso de los engranajes de plástico para cargas elevadas, un ángulo de presión de 25 grados puede aumentar la resistencia a la flexión de los dientes entre 15% y 25% en comparación con un diente de 20 grados del mismo módulo. La contrapartida son mayores cargas radiales en los rodamientos y una velocidad de deslizamiento ligeramente superior, lo que puede afectar a la tasa de desgaste en engranajes que funcionan en seco.
La modificación del perfil de los dientes es esencial en los engranajes de plástico. El rebaje en la punta, que consiste en eliminar una pequeña cantidad de material de la punta del diente, compensa la deflexión del diente bajo carga y reduce el ruido de impacto cuando los dientes entran en contacto. En los engranajes de plástico, lo habitual es un rebaje en la punta de entre 0,01 y 0,02 veces el módulo, lo que supone aproximadamente el doble del rebaje utilizado en los engranajes metálicos, ya que la deflexión de los dientes de plástico es mayor. El radio de redondeo de la raíz es fundamental para la resistencia de los engranajes de plástico. Un redondeo de raíz de radio completo, lo más grande posible sin que interfiera con la punta del engranaje con el que engrana, maximiza la resistencia a la fatiga por flexión. En los engranajes de plástico deben evitarse las esquinas afiladas en la raíz que los engranajes metálicos pueden tolerar, ya que los plásticos son materiales sensibles a las muescas, en los que las grietas por fatiga se inician en las concentraciones de tensión. Se recomienda un radio de redondeo de la raíz de al menos 0,38 veces el módulo, siendo preferible 0,45 veces el módulo para aplicaciones de alta carga.
Cálculos de la resistencia de los dientes en engranajes de plástico
La resistencia de los dientes de los engranajes de plástico se calcula utilizando la ecuación de flexión de Lewis adaptada a los materiales plásticos. El factor de forma de Lewis tiene en cuenta la geometría del diente, mientras que la tensión admisible del material refleja las propiedades del plástico, que dependen tanto de la temperatura como de la velocidad. La diferencia fundamental con respecto al diseño de engranajes metálicos es que la tensión de flexión admisible del plástico no es un valor único. Depende de la temperatura de funcionamiento, del número de ciclos de carga y del ciclo de trabajo de la carga.
La tensión de flexión admisible para un engranaje de plástico con un número determinado de ciclos es la resistencia a la fatiga del material a ese número de ciclos, dividida por un factor de seguridad adecuado. En el caso del POM, con 10 millones de ciclos a 23 grados Celsius, la resistencia a la fatiga por flexión es de aproximadamente 30 a 35 MPa. En el caso del PA66 en las mismas condiciones, es de aproximadamente 25 a 30 MPa en estado acondicionado, teniendo en cuenta que el PA66 «seco como se moldea» presenta una resistencia mayor que disminuye con la absorción de humedad. En el caso del PEEK CF30 a 10 millones de ciclos a 23 grados Celsius, la resistencia a la fatiga por flexión es de aproximadamente 55 a 65 MPa, y este valor se mantiene a temperaturas significativamente más altas que las del POM o el PA66.
La reducción de la capacidad en función de la temperatura se aplica mediante un factor que reduce la tensión admisible a medida que aumenta la temperatura de funcionamiento. En el caso del POM, la resistencia a la flexión a 80 grados Celsius es aproximadamente el 60% del valor a temperatura ambiente. En el caso del PA66 a 120 grados Celsius, es aproximadamente el 50% del valor a temperatura ambiente. El PEEK conserva más del 80% de su resistencia a la flexión a temperatura ambiente a 150 grados Celsius. La curva de reducción de rendimiento en función de la temperatura para el tipo específico de material debe obtenerse del proveedor del material y utilizarse en el cálculo del diseño del engranaje.
Diseño del juego y la holgura
El juego es la holgura entre los dientes de los engranajes acoplados, medida en el círculo primitivo. Es esencial en los engranajes de plástico, ya que compensa la dilatación térmica, la absorción de humedad y las tolerancias de fabricación. Un juego insuficiente provoca interferencias entre los dientes, un aumento de la fricción y la generación de calor, así como un desgaste acelerado o el agarrotamiento. Un juego excesivo aumenta el error de transmisión, el ruido y las cargas de impacto al invertir la dirección de giro.
En el caso de los engranajes de plástico, el juego recomendado es mayor que en el de los engranajes metálicos equivalentes. Una pauta habitual es de entre 0,04 y 0,08 veces el módulo para pares de engranajes de plástico con plástico, frente a entre 0,02 y 0,05 veces el módulo para engranajes de acero. El valor exacto depende de la combinación de materiales. Los pares de plástico con plástico requieren más holgura porque ambos engranajes se dilatan. Los pares de plástico con metal pueden utilizar menos holgura, ya que solo se dilata el engranaje de plástico, mientras que el de metal actúa como disipador de calor. En el caso de los engranajes de plástico para altas temperaturas que funcionan cerca de su temperatura máxima de servicio, la holgura debe calcularse en función de la diferencia de dilatación térmica entre el material del engranaje y el de la carcasa, teniendo en cuenta todo el rango de temperaturas de funcionamiento, desde el arranque en frío hasta la temperatura máxima.
| Par de materiales | Holgura recomendada (x módulo) | Tolerancia de distancia entre centros | Entorno operativo |
|---|---|---|---|
| POM – POM | 0,06 – 0,10 | Grado de tolerancia ISO 8-9, normalmente H8/h7 | En un lugar seco y a temperatura ambiente estable |
| POM – Acero | 0,04 – 0,07 | Grado de tolerancia ISO 7-8 | En seco o con grasa, rango de temperatura moderado |
| PA66 – PA66 | 0,08 – 0,12 | Grado de tolerancia ISO 8-9 | Tiene en cuenta la dilatación por humedad; rango más amplio |
| PA66 – Acero | 0,05 – 0,08 | Grado de tolerancia ISO 7-8 | Temperatura más alta; el acero actúa como disipador de calor |
| PEEK – PEEK | 0,05 – 0,08 | Grado de tolerancia ISO 7-8 | Alta temperatura; baja expansión térmica en comparación con el PA66 |
| PEEK – Acero | 0,04 – 0,06 | Grado de tolerancia ISO 6-7 | Precisión aeroespacial; expansión mínima |
Estrategias de lubricación
La lubricación es una decisión de diseño fundamental que influye en la vida útil de los engranajes en un factor de entre 2 y 5. Las opciones van desde el funcionamiento en seco —exclusivo de los plásticos y que elimina el coste y la contaminación de los lubricantes— hasta los sistemas de grasa, baño de aceite y lubricantes sólidos.
El funcionamiento en seco es viable para los engranajes de POM con cargas y velocidades bajas o moderadas, en las que el valor PV —el producto de la presión de contacto y la velocidad de deslizamiento— se mantiene por debajo del PV límite del material. Para el POM a baja velocidad, el PV límite es de aproximadamente entre 0,1 y 0,2 MPa por metros por segundo. El funcionamiento en seco requiere una cuidadosa combinación de materiales. El contacto entre POM y POM ofrece la menor fricción y el menor desgaste en condiciones secas. El contacto entre POM y PA66 aumenta la tasa de desgaste, ya que los materiales son químicamente diferentes y no forman la película de transferencia beneficiosa que se desarrolla en el contacto entre POM y POM.
La lubricación con grasa prolonga considerablemente la vida útil de los engranajes y es el método de lubricación más habitual para los engranajes de plástico en aplicaciones industriales. Se prefieren las grasas de hidrocarburos sintéticos o de perfluoropoliéter, ya que las grasas a base de aceite mineral pueden provocar grietas por tensión en algunos plásticos técnicos, especialmente en el policarbonato y los nylons amorfos, aunque el POM y el PA66 suelen ser compatibles con las grasas minerales. La grasa debe aplicarse con moderación; el exceso de grasa aumenta las pérdidas por agitación y la temperatura de funcionamiento sin aportar ningún beneficio adicional. Una película de entre 10 y 50 micrómetros aproximadamente entre los dientes del engranaje es suficiente para los regímenes de lubricación de película límite y de película mixta.
La lubricación interna, mediante la incorporación de lubricantes sólidos en la mezcla plástica, elimina la necesidad de lubricación externa en muchas aplicaciones. El POM con relleno de PTFE ofrece una reducción del coeficiente de fricción de 20% a 30% en comparación con el POM sin relleno. Los grados rellenos de aceite de silicona liberan lubricante hacia la superficie a lo largo de toda la vida útil del engranaje. El PA66 relleno de MoS₂ proporciona lubricación en seco para aplicaciones a alta temperatura en las que la grasa externa se degradaría. Los rellenos de lubricantes sólidos suelen reducir la resistencia a la tracción y a la flexión de la resina base entre un 5% y un 15%, lo que debe tenerse en cuenta en el cálculo de la resistencia de los dientes.
Métodos de fabricación: moldeo por inyección, mecanizado CNC y fresado con fresa de dientes
El moldeo por inyección es el método de fabricación predominante para los engranajes de plástico en volúmenes de producción superiores a entre 2.000 y 5.000 unidades al año. Permite producir engranajes acabados en tiempos de ciclo de entre 15 y 45 segundos, sin necesidad de mecanizado secundario. El molde debe tener en cuenta la contracción del material, que suele oscilar entre 1,5% y 2,5% para los materiales sin relleno, y entre 0,3% y 1,0% para los grados reforzados con fibra de vidrio, aplicada a cada dimensión. En el caso de los engranajes de precisión, se requieren análisis de flujo del molde y ajustes iterativos de la herramienta, ya que la contracción no es perfectamente isotrópica, especialmente en materiales reforzados con fibra, donde la contracción es menor en la dirección del flujo que en la perpendicular a este. Los moldes para engranajes exigen la mayor precisión de todas las categorías de moldes de inyección, con tolerancias dimensionales de la cavidad de más o menos 0,005 mm para los dientes de los engranajes de precisión y tolerancias de excentricidad de 0,01 mm o menos entre el agujero del engranaje y el perfil del diente.
El mecanizado CNC a partir de barras o chapas es el método preferido para la fabricación de prototipos de engranajes, la producción de series reducidas de hasta 2.000 unidades y materiales como el PEEK y el PAI, que resultan difíciles de moldear por inyección. Los engranajes de plástico mecanizados alcanzan una mayor precisión que los moldeados, pudiendo alcanzar una clase de calidad AGMA de 8 a 10, frente a la clase de 7 a 9 de los engranajes de plástico moldeados. El mecanizado evita la etapa de procesamiento por fusión que degrada algunos polímeros a altas temperaturas, conservando así las propiedades del material de la pieza en bruto. La limitación de los engranajes de plástico mecanizados es el coste por pieza, que suele ser entre 3 y 10 veces superior al de los engranajes moldeados con una calidad equivalente para cantidades de producción superiores a 5.000 unidades. Además, el mecanizado limita la geometría de los engranajes a lo que pueden producir las herramientas de corte, mientras que el moldeo permite obtener geometrías complejas, como engranajes internos, engranajes frontales y dientes abombados, sin necesidad de operaciones adicionales.
El fresado de engranajes es aplicable a algunos plásticos técnicos y permite fabricar engranajes rectos y helicoidales externos con una calidad AGMA de 8 a 10 en volúmenes medios. El proceso de fresado con fresa generadora crea el perfil involuto mediante el movimiento relativo entre la fresa generadora y la pieza en bruto del engranaje, lo que da como resultado una involuta teóricamente correcta, en lugar de la aproximación que producen las fresas individuales en el mecanizado CNC. El fresado con fresa de dentado es más rápido que el mecanizado CNC para engranajes rectos y helicoidales simples en el rango de diámetros de 10 a 100 mm, con tiempos de ciclo de entre 30 y 120 segundos por engranaje. Se limita a engranajes externos con geometrías de cubo simples y no puede producir las características integradas complejas que el moldeo por inyección puede combinar en una sola pieza.
Pruebas de desgaste y validación
Los ensayos de desgaste de engranajes de plástico deben reproducir las condiciones reales de funcionamiento en cuanto a carga, velocidad, ciclo de trabajo, temperatura y estado de lubricación. Un banco de pruebas de engranajes «back-to-back», en el que dos juegos de engranajes idénticos se someten a carga uno contra otro mediante un mecanismo de aplicación de par, ofrece el ensayo de desgaste acelerado más representativo para los engranajes de transmisión de potencia. La prueba debe realizarse durante un mínimo de 10 millones de ciclos para una evaluación preliminar del desgaste y entre 50 y 100 millones de ciclos para una validación completa del diseño en aplicaciones que requieran una larga vida útil.
El desgaste se mide como la variación del espesor del diente en el círculo primitivo a lo largo de la duración de la prueba. Se considera aceptable para la mayoría de las aplicaciones industriales una tasa de desgaste inferior a 1% de variación del espesor del diente por cada 10 millones de ciclos. Las aplicaciones que requieren mayor precisión, como la robótica y la industria aeroespacial, pueden exigir tasas de desgaste inferiores a 0,21 TP3T por cada 10 millones de ciclos. La inspección posterior al ensayo incluye la medición del espesor del diente, la medición de la rugosidad superficial del flanco activo y el examen microscópico para detectar picaduras, desprendimientos o grietas. La medición de la pérdida de peso proporciona una evaluación del desgaste rápida, aunque menos precisa, que complementa la medición dimensional.
Modos de fallo habituales y prevención
La fatiga por flexión de los dientes es el modo de fallo más habitual en los engranajes de transmisión de potencia de plástico y se caracteriza por la aparición de grietas que se inician en el redondeo de la raíz y se propagan a lo largo de la base del diente. Para prevenirla, es necesario disponer de un radio de redondeo de la raíz adecuado, seleccionar correctamente el material en función de la temperatura de funcionamiento y el número de ciclos, y aplicar un factor de seguridad de entre 1,5 y 2,0 a la tensión de flexión calculada en relación con la resistencia a la fatiga del material.
La formación de picaduras superficiales se produce cuando la tensión de contacto cíclica supera el límite de fatiga superficial del material, lo que provoca que se desprendan partículas del flanco del diente. Los engranajes de plástico son menos susceptibles a la picadura clásica que los de metal, ya que el módulo de elasticidad más bajo del plástico distribuye la carga de contacto sobre una superficie mayor; sin embargo, la picadura sí se produce en engranajes sometidos a cargas elevadas, especialmente en materiales reforzados con fibra de vidrio, donde los extremos de las fibras actúan como concentradores de tensión en la superficie. Para prevenirlo, es necesario limitar la tensión de contacto por debajo del límite de fatiga superficial del material y garantizar un espesor adecuado de la película lubricante.
El fallo térmico se produce cuando el calentamiento por fricción derivado del deslizamiento de los dientes y el calentamiento por histéresis, debido a la deformación cíclica del material, elevan la temperatura de los dientes por encima de la capacidad térmica del material. La punta del diente, donde la velocidad de deslizamiento y la tensión de contacto son mayores, suele ser la zona más caliente. El fallo térmico se manifiesta en forma de fusión superficial, ablandamiento del material que conduce a una deformación plástica y desgaste rápido. Para prevenirlo, es necesario limitar la temperatura de funcionamiento del engranaje mediante la selección del material, la lubricación, la reducción de la velocidad de deslizamiento —utilizando módulos más pequeños o engranajes helicoidales— y un diseño que permita una disipación adecuada del calor a través del cuerpo del engranaje, el eje y la carcasa.
Preguntas frecuentes
¿Cuál es la potencia máxima que puede transmitir un engranaje de plástico?
No hay una respuesta única, ya que la capacidad de potencia depende del tamaño del engranaje, el material, la velocidad de funcionamiento, la temperatura y el ciclo de trabajo. A modo de orientación aproximada, un engranaje recto de POM de 50 mm de diámetro puede transmitir aproximadamente entre 0,5 y 1,0 kW a 1.500 rpm en funcionamiento continuo con lubricación. El mismo engranaje fabricado en PEEK CF30 puede transmitir aproximadamente entre 1,5 y 2,5 kW. Para aplicaciones que requieran una potencia mayor, aumentar el diámetro del engranaje, la anchura de la cara o utilizar engranajes helicoidales en lugar de rectos son medidas que incrementan la capacidad. Es fundamental consultar los datos de diseño de engranajes del proveedor del material y realizar un análisis específico para cada aplicación.
¿Pueden funcionar los engranajes de plástico sin lubricación?
Sí, los engranajes de POM están diseñados específicamente para funcionar en seco y se utilizan ampliamente en equipos de oficina, herramientas eléctricas de uso ligero y productos de consumo sin lubricación. El factor limitante es el valor PV. En el caso de los engranajes de POM para funcionamiento en seco, el PV límite suele ser de entre 0,1 y 0,15 MPa por metro por segundo para un funcionamiento continuo, o de hasta 0,3 MPa por metro por segundo para un funcionamiento intermitente. Superar el valor PV límite provoca un desgaste rápido y fallos térmicos. Añadir lubricación interna de PTFE o silicona al compuesto de POM aumenta el límite de PV para el funcionamiento en seco.
¿Cómo puedo tener en cuenta la absorción de humedad del nailon en el diseño de los engranajes?
Diseña el perfil de los dientes del engranaje en función de las dimensiones acondicionadas, no de las dimensiones en seco tras el moldeo. Especifique las dimensiones de la cavidad del molde en función del contenido de humedad de equilibrio previsto en el entorno de aplicación; normalmente, la absorción de agua del PA66 es de 2,5% a una humedad relativa de 50%, lo que produce un crecimiento lineal de aproximadamente 0,6%. La resistencia a la fatiga por flexión de los dientes utilizada en los cálculos debe ser el valor en condiciones de equilibrio, que suele ser entre 25% y 40% inferior al valor en seco tal y como se ha moldeado. La distancia entre centros en la carcasa debe dar cabida a las dimensiones del engranaje en condiciones de equilibrio, más un margen para las tolerancias.
¿Cuándo debería optar por el mecanizado CNC en lugar del moldeo por inyección para los engranajes de plástico?
El mecanizado CNC es la opción preferida para cantidades de prototipos de hasta 100 piezas, para volúmenes de producción inferiores a 2.000 piezas al año en los que la amortización del molde no resulta rentable, para engranajes de PEEK y PAI en los que los elevados requisitos de temperatura del molde dificultan el moldeo por inyección, para engranajes que requieren una precisión de calidad AGMA 9 o 10, difícil de alcanzar mediante moldeo, y para engranajes de gran tamaño, de más de 200 mm de diámetro, en los que el coste del molde resulta prohibitivo. El mecanizado también permite plazos de entrega más cortos para las iteraciones de diseño durante el desarrollo del producto.
¿Cuál es la diferencia entre el homopolímero y el copolímero de POM para engranajes, y cuál debería elegir?
El copolímero de POM es la opción más recomendada para los engranajes. El copolímero ofrece una mejor estabilidad térmica a largo plazo, ya que sus unidades de comonómero interrumpen la despolimerización por «desabrochado» que puede sufrir el homopolímero a temperaturas elevadas. El copolímero presenta una menor porosidad en la línea central, lo que reduce los puntos de inicio de grietas por fatiga en el centro del diente. El copolímero ofrece una mejor resistencia química, especialmente frente a soluciones alcalinas y agua caliente. El homopolímero presenta una cristalinidad ligeramente superior y, por lo tanto, una resistencia y rigidez ligeramente mayores —normalmente de 5% a 10%— y una fricción ligeramente menor; sin embargo, estas pequeñas ventajas quedan compensadas por las ventajas en cuanto a fiabilidad que ofrece el copolímero para la mayoría de las aplicaciones de engranajes.
