L'essentiel du choix des matériaux pour les engrenages en plastique consiste à répondre aux exigences de charge, de température et de résistance à l'usure du scénario d'utilisation prévu. Ils sont principalement divisés en trois catégories : les plastiques à usage général-, les plastiques techniques et les plastiques spéciaux-à haute température. Les différentes catégories varient considérablement en termes de résistance, de résistance à la température et de coût, nécessitant une sélection en fonction de besoins spécifiques.
Plastiques à usage général-
Les plastiques à usage général-offrent une rentabilité-élevée et sont faciles à mouler par injection, mais leur résistance et leur résistance à l'usure sont généralement moyennes, ce qui les rend adaptés uniquement aux applications à faible-charge et à courte-durée de vie. Le nylon (PA, polyamide) possède certaines propriétés de ténacité et d'auto-lubrification, et est résistant aux chocs-, mais sa tendance à absorber l'eau entraîne une instabilité dimensionnelle. Les versions non renforcées ont une résistance inférieure et sont souvent modifiées en ajoutant de la fibre de verre (PA+GF 10 %-30 %) pour améliorer la solidité et la résistance à l'usure. Il s'agit d'un matériau d'engrenage couramment utilisé parmi les plastiques à usage général-, adapté aux engrenages de jouets, aux engrenages de transmission auxiliaires dans les appareils électroménagers simples et aux engrenages pour les fournitures de bureau légères. Le polypropylène (PP) a un coût inférieur et résiste à la corrosion acide et alcaline, mais il a une mauvaise rigidité, se déforme facilement à haute température (résistance à la température inférieure ou égale à 90 degrés) et a une faible résistance à l'usure. Il convient aux engrenages d'équipement jetables et aux engrenages décoratifs à faible vitesse et sans exigences de charge.
Plastiques techniques
Les plastiques techniques offrent une solidité, une résistance à l'usure et une résistance à la température supérieures à celles des plastiques-à usage général, ce qui les rend adaptés à la plupart des applications de transmission conventionnelles et constituent un matériau courant pour les engrenages en plastique. Le polyoxyméthylène (POM, communément appelé « acétal ») présente des performances globales exceptionnelles, avec une bonne autolubrification, une rigidité élevée, une stabilité dimensionnelle élevée, une résistance à la température inférieure ou égale à 120 degrés, une meilleure résistance à l'usure que le nylon et aucun problème d'absorption d'eau. Il offre également une précision de transmission élevée et constitue le matériau le plus largement utilisé pour les engrenages en plastique, couvrant presque toutes les applications conventionnelles avec des charges faibles à moyennes, telles que les engrenages de transmission d'imprimantes, les engrenages intérieurs d'automobiles, les engrenages de transmission de base dans les appareils électroménagers et les engrenages dans les équipements de bureau. De plus, en ajoutant des additifs de glissement spécifiques à la résine POM, les performances sonores des engrenages peuvent être améliorées, ce qui les rend adaptés aux applications telles que les équipements de bureautique où un fonctionnement silencieux est crucial. Le polycarbonate (PC) offre une transparence élevée et une forte résistance aux chocs, mais une faible résistance à l'usure et une faible sensibilité à la fissuration sous contrainte. Sa résistance à la température est inférieure ou égale à 130 degrés, ce qui le rend adapté aux engrenages nécessitant une transmission visible et aux applications à faible -charge et résistance aux chocs-. La résine ABS présente un équilibre entre rigidité et résistance aux chocs et est facile à teindre, mais elle présente une résistance aux basses températures (inférieure ou égale à 80 degrés) et une faible résistance à l'usure. Il est sujet à l'usure et à la déformation après une utilisation à long terme. Il convient aux engrenages à faible -vitesse, à légère-charge et aux engrenages auxiliaires pour les transmissions non-essentielles.
Plastiques spéciaux-haute température
Les plastiques spéciaux-hautes températures offrent une résistance élevée et une résistance aux températures élevées, capables de résister à des charges moyennes à élevées et à des environnements difficiles, mais ils sont coûteux et difficiles à traiter. Le polyétheréthercétone (PEEK) présente d'excellentes performances, avec une résistance à la température jusqu'à 250 degrés, une résistance élevée, une résistance élevée à l'usure, une résistance à la corrosion pétrolière et chimique et une bonne stabilité dimensionnelle. Cependant, il est coûteux, nécessite une température et une pression élevées pour son traitement et est difficile à mouler. Il convient aux engrenages auxiliaires autour des moteurs automobiles, aux engrenages à charge élevée dans les équipements industriels et aux engrenages dans les équipements médicaux. Le matériau PEEK a une faible densité (environ 1,32 g/cm³), de bonnes propriétés auto-lubrifiantes et une résistance à l'usure exceptionnelle. Dans des conditions de test spécifiques, son taux d'usure est inférieur à celui des engrenages en acier. De plus, ses caractéristiques d’amortissement peuvent absorber l’énergie des vibrations, permettant ainsi une transmission silencieuse. Le sulfure de polyphénylène (PPS) a une résistance à la température inférieure ou égale à 220 degrés, une résistance et une résistance à l'usure proches du PEEK, et résiste aux acides, aux alcalis et aux taches d'huile à haute température. Son coût est inférieur au PEEK. Il est souvent modifié par l'ajout de fibres de verre ou de charges minérales pour améliorer la rigidité et la résistance à la température, ce qui le rend adapté à des applications telles que les engrenages auxiliaires dans les transmissions automobiles, les engrenages de pompes à eau industrielles et les engrenages dans les zones à haute température à l'intérieur des appareils électroniques. Le polyimide (PI) résiste aux températures élevées, mais il est fragile, difficile à traiter et coûteux. Il convient aux engrenages spéciaux dans des environnements à température extrêmement élevée-, et son application dans le secteur civil est limitée.
