【求助】塑料齿轮与黄铜齿轮啮合运转时出现黑色物质的原因

mrmrw

现在我手上有一个小模数齿轮减速单元，是我本人设计的。
其中基本参数如下：
（1）DC电机转速：12000rpm；
（2）DC电机轴上有一个H59材质的黄铜直齿轮，0.7模数，13个齿的。
（3）塑料齿轮是宝理M90-44材质的，模数0.7,齿数53。
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现在装配后，黄铜齿轮齿面涂抹少量润滑脂。运转3min后，塑料齿轮齿面出现黑色的物质，和润滑脂混在一起。将润滑脂去除后，齿面无明显的磨损。
  请问这是情况下，黑色物质是什么？

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wanghuang117

我觉得是电机高速运转使得齿轮发热产生的氧化物，塑胶碳化后产生的。

mrmrw

wanghuang117 发表于 2014-9-19 03:55

                               
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我觉得是电机高速运转使得齿轮发热产生的氧化物，塑胶碳化后产生的。

如果能让塑胶碳化，则塑料齿轮的齿面经出现烧蚀现象。
但是将黑色物质擦除后，塑齿齿面非常光滑，无磨损和烧蚀的现象出现。
另外，这两个齿轮的齿面安装前是非常清洁的，润滑脂也非常干净。因此，不可能是您说的原因。

JINLIANG

可能是铜磨损产生的，用钢件不淬硬也会这样，淬硬就没有了。

mrmrw

JINLIANG 发表于 2014-9-19 09:39

                               
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可能是铜磨损产生的，用钢件不淬硬也会这样，淬硬就没有了。

查了一下百度百科：
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氧化铜（CuO）是一种铜的黑色氧化物，略显两性，稍有吸湿性。相对分子质量为79.545，密度为6.3～6.9 g/cm3，熔点1326℃。不溶于水和乙醇，溶于酸、氯化铵及氰化钾溶液，氨溶液中缓慢溶解，能与强碱反应。
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楼上的解释倒是有些合理之处。
我也在怀疑是不是铜齿轮磨损，但是如果只是铜齿轮磨损，材料应该是黄色的，却变成了黑色，故而解释不清。
如果这种磨损产生了氧化铜，从颜色上辨别倒是很合理，但是如何解释以下问题：
（1）铜齿轮与POM齿轮摩擦，铜齿轮被磨损——这从强度和耐磨性上解释不通，毕竟POM的耐磨性能要比铜的差。
（2）是什么条件下才能产生氧化铜CuO？齿轮的摩擦温度应该不高，至多不会唱过100℃，否则POM齿轮齿面会发现明显的痕迹才对。但实际是POM齿轮没有任何变化。
（3）润滑脂的基本成分是锂基润滑脂，难道这里面的物质与铜发生了化学反应？

mrmrw

从网上查了一下，关于CuO的实验，铜丝在酒精灯上加热后发生化学反应生成CuO。这个过程中，铜需要加热，按酒精灯的加热温度是400~1000摄氏度的估计，Cu发生此反应的温度要在400摄氏度以上。——这个温度显然不符合该对齿轮啮合摩擦产生的温度，要是有200摄氏度，POM齿轮早就发生熔化了，出现烫伤的现象了。
因此，单纯从温度方面解释产生CuO，不太容易解释清楚。

hd_1000

可能原因：
1、润滑脂质量差，高温下被氧化。
2、转速过高时不宜选择脂润滑。
3、润滑脂的粘度与dn值不合适
4、润滑脂腐蚀铜齿轮或与POM材料不兼容。

yccando06

mrmrw 发表于 2014-9-19 10:36

                               
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查了一下百度百科：
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氧化铜（CuO）是一种铜的黑色氧化物，略显两性，稍有吸湿性。相对 ...

大侠是否可以把黑色物体做个化学成分分析？

gdd

同意7楼的，我们用钢齿轮也有这种情况，我觉得应该要从选油上入手

吉布提

        对于清洁的闭式的传动齿轮箱而言，污物多数来至磨损。
        我们常说的齿轮箱温度和齿轮啮合时的接触点的瞬时温度是二个概念。算了一下，该齿轮副的线速度约2.86米/秒，瞬时接触点温度500度以上是可能的（具体温度还和齿面滑动系数以及正压力有关）。由于是在微观尺寸内，因此，在此温度下，工程塑料不至于有明显的小颗粒状磨损，但微观齿面强度会明显降低，形成微量的弹性变形和极小的磨屑，只有工作时间长了，磨损才会肉眼看出来。
     不知用的什么代号的工程塑料。一般的塑料，70度就强度明显降低了。用纤维材料增强是必须的。