Plastiques de remplacement des métaux: matériaux d'ingénierie ultra-résistants pour les ascenseurs, les roulements et les pièces mécaniques

Réponse courte

Les plastiques de remplacement du métal sont des plastiques modifiés haute performance conçus pour remplacer le métal dans des pièces sélectionnées où résistance, rigidité, résistance à l'usure, stabilité dimensionnelle, faible bruit, résistance à la corrosion et réduction de poids sont nécessaires.

Pour les projets de remplacement du métal, commencez à partir de plastiques renforcés🔍 et plastiques résistants à l'usure🔍 lorsque la résistance, le faible bruit, l’usure par glissement et la stabilité dimensionnelle doivent être équilibrés.

L’objectif du « plastique remplaçant l’acier » n’est pas de remplacer toutes les pièces en acier. Il s'agit de remplacer les composants métalliques appropriés après la conception mécanique, le calcul de la charge, les tests de matériaux, la conception du moule et la validation des pièces réelles.

Yuyao Deyu DEYU Plastics a développé une plate-forme de matériaux de remplacement métalliques ultra-résistants DGK. Grâce au nylon renforcé, aux systèmes à fibres longues, au renforcement en fibre de carbone, aux systèmes résistants à l'usure en fibre d'aramide, à l'autolubrification PTFE, à la lubrification solide MoS2 et à la modification plastique technique hybride, DEYU peut fournir des matières plastiques à haute résistance pour les accessoires d'ascenseur, les pièces liées aux roulements, les bagues, les rouleaux, les curseurs, les blocs de guidage, les engrenages et les composants mécaniques industriels.

Pour les applications d'ascenseur, ce type de matériau est plus adapté aux composants de guidage, aux rouleaux, aux curseurs, aux pièces tampons, aux bagues, aux patins d'usure, aux supports, aux capots de protection et à certains composants de charge de sécurité non primaires. Les composants critiques pour la sécurité, tels que les câbles d'acier, les systèmes de freinage, les principales structures porteuses et les pièces de sécurité certifiées, doivent respecter les normes de l'industrie des ascenseurs et ne peuvent pas être remplacés simplement par substitution de matériaux.

Pourquoi de plus en plus de pièces mécaniques passent du métal au plastique

Dans les machines traditionnelles, l’acier et d’autres métaux sont souvent utilisés en raison de leur résistance, de leur rigidité et de leur fiabilité à long terme. Cependant, les pièces métalliques entraînent également du poids, du bruit, des besoins en lubrification, des risques de corrosion, un usinage complexe, des coûts d'assemblage, une usure des surfaces de contact et une inertie plus élevée dans les systèmes en mouvement.

Les plastiques techniques modifiés peuvent résoudre certains de ces problèmes. Grâce au renforcement et à la modification fonctionnelle, les matières plastiques peuvent offrir résistance, résistance à l’usure, autolubrification, résistance aux chocs, stabilité dimensionnelle et friction moindre.

Dans de nombreuses applications, le plastique ne remplace pas le métal car il est « plus résistant que l’acier » dans toutes les propriétés. Il gagne en combinant de multiples avantages: plus léger, moins de friction, moins de bruit, pas de rouille, moins d'entretien, injection complexe, conception intégrée, moins d'étapes d'usinage et une meilleure isolation électrique là où c'est nécessaire.

Qu'est-ce qu'un plastique de remplacement du métal?

Un plastique de remplacement du métal n’est pas un plastique ordinaire. Il s'agit d'un plastique technique modifié conçu pour une fonction mécanique ou structurelle.

Les résines de base courantes comprennent PA6, PA66, POM, PBT, PPS, PPA, PEEK, PC / ABS, PP haute performance et certains systèmes TPU ou TPE.

Les systèmes de renforcement et fonctionnels courants comprennent la fibre de verre, la fibre de verre longue, la fibre de carbone, la fibre aramide, le PTFE, le MoS2, le graphite, le lubrifiant silicone, les additifs résistants à l'usure, les modificateurs d'impact, les stabilisants thermiques, les retardateurs de flamme et les systèmes conducteurs ou antistatiques.

Le matériau final doit être conçu en fonction de la fonction de la pièce. Un engrenage, une cage de roulement, un bloc de guidage d'ascenseur, un rouleau, un support et une bague n'ont pas besoin du même matériau.

Pourquoi utiliser du plastique plutôt que de l’acier?

Réduction de poids

Les plastiques techniques sont beaucoup plus légers que l’acier. Pour les pièces mobiles, la réduction du poids peut réduire l’inertie, améliorer la vitesse de réponse, réduire la charge du moteur et réduire la consommation d’énergie. Dans les accessoires d'ascenseur, les pièces d'automatisation, les rouleaux et les mécanismes mobiles, des composants plus légers peuvent réduire le bruit de fonctionnement et les vibrations.

Moins de bruit

Les matières plastiques peuvent réduire le bruit d’impact métal sur métal. Dans les applications à contact coulissant, roulant ou intermittent, les pièces en plastique offrent souvent un fonctionnement plus silencieux. Ceci est important pour les pièces de guidage d'ascenseur, les cages de roulements, les rouleaux, les engrenages, les curseurs, les pièces de système de porte, les équipements d'automatisation et les machines domestiques ou industrielles.

Autolubrification et friction réduite

Des matériaux tels que POM, PA, PPS et PEEK peuvent être modifiés avec des systèmes PTFE, MoS2, graphite, fibre d'aramide ou silicone pour réduire la friction et améliorer la résistance à l'usure. Cela peut réduire le besoin de graisse ou d’huile dans certaines pièces.

Résistance à la corrosion

L'acier peut rouiller dans des environnements humides, chimiques ou extérieurs. Les plastiques peuvent offrir une meilleure résistance à la corrosion dans certains environnements industriels, électriques et d’équipements de construction.

Moulage intégré

Les pièces métalliques nécessitent souvent un usinage, un perçage, un traitement de surface, une soudure ou un assemblage. Les pièces en plastique peuvent intégrer des clips, des nervures, des structures de positionnement, des trous, des caractéristiques d'amortissement et des formes fonctionnelles lors de l'injection. Cela peut réduire les étapes d’assemblage et améliorer l’efficacité de la production.

Plateforme de remplacement métallique ultra-résistante DEYU DGK

La plate-forme de remplacement du métal de DEYU n'est pas un matériau unique. Il comprend plusieurs itinéraires techniques.

Route en nylon renforcé

Les PA6 et PA66 sont largement utilisés pour le remplacement du métal car ils offrent une bonne résistance, ténacité, résistance à la chaleur et aptitude au traitement. DEYU peut développer des systèmes autolubrifiants PA66 renforcés de fibre de verre, des PA66 renforcés de fibre de carbone, des systèmes autolubrifiants PA66 résistants à l'usure en aramide, PA66 / PTFE et des PA6 renforcés et équilibrés en cas d'impact.

Ces matériaux conviennent aux accessoires d'ascenseur, aux supports, aux bagues, aux cages de roulements, aux rouleaux, aux blocs de guidage et aux pièces structurelles mécaniques.

Route résistante à l'usure POM

POM a un faible frottement, une bonne stabilité dimensionnelle et un fort comportement à l'usure. Il convient aux pièces mobiles de précision. DEYU peut développer des matériaux à faible friction POM / PTFE, des matériaux aramides POM résistants à l'usure, des systèmes renforcés de fibres de carbone POM et des matériaux conducteurs résistants à l'usure POM.

Ces matériaux conviennent aux roulements, engrenages, curseurs, rails de guidage, bagues, rouleaux et pièces mécaniques de précision.

Route renforcée en fibre de carbone

La fibre de carbone augmente la rigidité, la stabilité dimensionnelle, la résistance à la déformation thermique et la conductivité dans les systèmes sélectionnés. Il convient aux supports à haute rigidité, aux pièces de support de précision, aux pièces mécaniques conductrices, aux pièces structurelles résistantes à l'usure et aux composants techniques de remplacement des métaux.

Route résistante à l'usure en fibre d'aramide

La fibre aramide peut améliorer la résistance à l'usure tout en réduisant les dommages à la surface de contact par rapport à certaines charges dures. Il convient aux roulements, curseurs, bagues, rails de guidage, patins d'usure, composants liés au guidage d'ascenseur et pièces de précision à faible usure.

Voie hybride autolubrifiante

Pour les pièces nécessitant à la fois résistance et faible frottement, DEYU peut combiner le renforcement avec des systèmes PTFE, MoS2, graphite ou silicone. Les combinaisons typiques incluent PA66 + fibre de verre + PTFE, PA66 + fibre aramide + PTFE, POM + PTFE, POM + fibre aramide, PPS + fibre de carbone + PTFE et PA66 + MoS2.

Direction d'application 1: composants d'ascenseur

Les systèmes d'ascenseur nécessitent un fonctionnement stable, un faible bruit, une fiabilité dimensionnelle et une longue durée de vie. Dans certains composants non primaires de charge de sécurité, les plastiques de remplacement des métaux peuvent apporter une valeur pratique.

Les applications potentielles comprennent les blocs de guidage, les curseurs, les rouleaux, les bagues, les patins d'usure, les pièces du système de porte, les composants tampons, les couvercles de protection, les supports de positionnement, les composants isolants ou amortisseurs et certaines pièces liées aux roulements.

Les pièces en plastique liées aux ascenseurs peuvent nécessiter une résistance élevée, une résistance à l'usure, un faible bruit, une stabilité dimensionnelle, un faible frottement, une résistance aux chocs, une résistance à la fatigue, une résistance au fluage, un retrait de moulage stable, une faible déformation liée à l'humidité et un caractère ignifuge si nécessaire.

Les plastiques de remplacement des métaux ne doivent pas être utilisés pour remplacer les composants critiques pour la sécurité des ascenseurs sans une certification complète et une validation technique. Ils ne conviennent pas à la simple substitution des structures porteuses principales, des câbles en acier, des composants de freinage, des pièces centrales des équipements de sécurité ou des pièces de sécurité structurelles certifiées.

Sens d'application 2: Roulements, bagues et pièces coulissantes

Les roulements et bagues en plastique constituent un domaine majeur pour le remplacement du métal. Par rapport aux pièces de roulement en métal, les matériaux de roulement en plastique peuvent réduire le bruit, éviter la rouille, réduire la lubrification et protéger les arbres d'accouplement dans les conceptions sélectionnées.

Les applications incluent les roulements en plastique, les cages de roulements, les bagues, les manchons d'arbre, les manchons de guidage, les curseurs, les rouleaux, les pièces rotatives à basse vitesse et les pièces coulissantes fonctionnant à sec.

Ces pièces nécessitent généralement un faible coefficient de frottement, une résistance à l'usure, une résistance à la compression, une stabilité dimensionnelle, une faible absorption d'eau si la précision est requise, une résistance à la chaleur, un faible bruit, une résistance à la fatigue et une protection de la surface de contact.

DEYU peut recommander POM / PTFE pour un glissement de précision à faible friction, des matériaux aramide POM résistants à l'usure, PA66 / PTFE pour les pièces structurelles autolubrifiantes, de l'aramide PA66 pour les pièces en nylon à forte usure, PPS / PTFE pour un glissement à haute température et un POM conducteur résistant à l'usure lorsque un antistatique ou une conductivité est nécessaire.

Sens d'application 3: Engrenages et composants de transmission

Les engrenages en plastique sont largement utilisés dans les systèmes de transmission légers et silencieux. Par rapport aux engrenages en métal, les engrenages en plastique peuvent réduire le bruit et le poids, mais le matériau doit être sélectionné avec soin.

Les matériaux d'engrenages en plastique nécessitent une résistance des dents, une résistance à l'usure, une stabilité dimensionnelle, une résistance à la fatigue, un faible frottement, un faible bruit, un contrôle du retrait du moulage et une précision stable du profil des dents.

DEYU peut recommander un matériau d'engrenage à faible bruit POM / PTFE, un matériau d'engrenage en aramide POM résistant à l'usure, un matériau d'engrenage PA66 renforcé, un matériau d'engrenage autolubrifiant PA66 / PTFE ou un matériau d'engrenage haute température résistant à l'usure PPS.

Direction d'application 4: supports mécaniques et pièces structurelles

Pour les consoles et les supports structurels, les matériaux plastiques doivent offrir résistance, rigidité, résistance au fluage et stabilité dimensionnelle.

Les applications incluent les supports mécaniques, les bras de support, les pièces de positionnement, les boîtiers d'équipement, les bases de luminaires, les clips industriels et les couvercles structurels.

DEYU peut recommander le PA66 renforcé de fibre de verre, le PA66 renforcé de fibre de carbone, le PPA renforcé haute température, le PPS renforcé ou le PC / ABS renforcé et ignifuge pour les boîtiers.

Cas client 1: Mise à niveau du matériau du bloc de guidage d'ascenseur

Un client a utilisé un composant lié au guide métallique dans un système d'accessoires d'ascenseur. La pièce métallique avait une bonne résistance, mais elle créait du bruit de fonctionnement et nécessitait une lubrification périodique. Lors d'un mouvement à long terme, la surface de contact présentait des marques d'usure visibles.

Le client souhaitait un matériau capable de réduire le bruit et la fréquence de lubrification tout en conservant la stabilité dimensionnelle. DEYU a recommandé un composé résistant à l'usure ultra-résistant PA66 avec renfort, équilibre résistant à l'usure en aramide, autolubrification assistée PTFE, contrôle de stabilité dimensionnelle et équilibre d'impact pour l'assemblage.

Article	Composant métallique d'origine	DEYU PA66 matériau ultra résistant et résistant à l'usure
Poids partiel	100% référence	42-48%
Bruit de fonctionnement	68 dB	57-60 dB
Intervalle de lubrification	Tous les 15 jours	Tous les 45 à 60 jours
Usure des surfaces de contact	0,15 mm	0,06 mm
Risque de corrosion	Présent	Aucun risque de rouille
Étapes d'usinage	Plusieurs	Pièce intégrée moulée par injection

Le client n’a pas simplement remplacé le métal par du plastique ordinaire. La solution finale utilisait un système PA66 renforcé et résistant à l'usure pour réduire le poids, le bruit, l'usure et la fréquence de lubrification tout en maintenant la fiabilité fonctionnelle.

Cas client 2: Coussinet de roulement en plastique remplaçant le manchon métallique

Un client d'équipement mécanique a utilisé un manchon métallique dans une position de rotation à faible vitesse. Le manchon métallique avait une bonne capacité de charge mais nécessitait une lubrification à la graisse. Après un fonctionnement prolongé, le bruit a augmenté et la surface de l'arbre a montré de l'usure.

DEYU a recommandé un matériau résistant à l'usure à faible friction POM / PTFE. La formulation comprenait POM pour la stabilité dimensionnelle, PTFE pour l'autolubrification, un équilibre d'additifs résistant à l'usure, un faible coefficient de frottement et un retrait stable pour la tolérance des bagues.

Article	Pochette en métal d'origine	Douille DEYU POM / PTFE
Exigence de lubrification	Obligatoire	Fonctionnement réduit ou à sec dans certaines conditions
Bruit après 200 heures	64 dB	54-56 dB
Usure de la surface de l'arbre	0,10 mm	0,03 mm
Usure des bagues	0,08 mm	0,05 mm
Risque de corrosion	Moyen	Aucun risque de rouille
Poids de l'assemblage	100% référence	35-45%

Pour les manchons de roulements à basse vitesse, le remplacement du métal peut réduire la lubrification, le bruit, la corrosion et l'usure de l'arbre. La clé n’est pas seulement la résistance, mais aussi le contrôle du frottement et la précision dimensionnelle.

Cas client 3: Support en plastique haute résistance remplaçant l'alliage de zinc

Un client a utilisé un support en alliage de zinc dans un équipement industriel. La pièce métallique était solide mais lourde et nécessitait un usinage secondaire. Le client souhaitait une pièce plus légère avec des nervures de positionnement intégrées et une précision de montage stable.

DEYU a recommandé un matériau PA66 ultra-résistant renforcé de fibre de verre. L'orientation de la conception comprenait une matrice PA66 à haute résistance, un renforcement en fibre de verre, un équilibre d'impact, un faible gauchissement, une stabilité au vieillissement thermique et une intégration fonctionnelle par moulage.

Article	Support en alliage de zinc	Matériau de support PA66 renforcé DEYU
Poids partiel	100%	45-55%
Usinage secondaire	Obligatoire	Non requis après le moulage
Opérations d'assemblage	4 étapes	2 étapes
Répétabilité dimensionnelle	Moyen	Amélioré après correction des moisissures
Protection contre la corrosion	Revêtement requis	Aucun risque de rouille
Cycle de fabrication	Longue	Plus court grâce au moulage

Pour les supports structurels, la valeur du remplacement du métal ne réside pas seulement dans la résistance. Cela inclut également une réduction de poids, un moulage intégré, moins d’étapes d’usinage et une production plus stable.

Cibles de sélection clés

Lors de la sélection d’un plastique pour remplacer le métal, la première question n’est pas « le plastique peut-il remplacer l’acier? Les bonnes questions sont les suivantes: quelle charge la pièce supporte-t-elle, la charge est-elle statique ou dynamique, y a-t-il un impact, une fatigue ou une vibration, un risque de fluage est-il présent, quelle plage de température est utilisée, quelle surface de contact est impliquée et si la pièce est critique pour la sécurité.

Pour les roulements, les bagues, les engrenages, les curseurs et les pièces de guidage, le frottement et l'usure sont souvent plus importants que la seule résistance à la traction. Pour les supports et les pièces structurelles, la résistance au fluage, la rigidité, la fiabilité des bossages de vis et la stabilité dimensionnelle sont essentielles. Pour les applications liées aux ascenseurs, les limites de certification et la responsabilité en matière de sécurité doivent être définies avant le remplacement du matériau.

Portée de personnalisation DEYU DGK

DEYU peut ajuster la résine de base, la teneur en fibre de verre, la teneur en fibre de carbone, la teneur en fibre d'aramide, la teneur en PTFE, le système MoS2, le modificateur d'impact, le stabilisateur thermique, l'ignifugation, la conductivité ou la fonction antistatique, la direction d'usure, le coefficient de frottement, la résistance à la traction, le module de flexion, la résistance aux chocs, la stabilité dimensionnelle, la fluidité, la couleur et le coût.

Pour le développement, DEYU recommande aux clients de fournir le matériau métallique actuel, l'application de la pièce, l'état de charge, la plage de température, le matériau d'accouplement, les conditions de glissement ou de rotation, la lubrification, le mode de défaillance actuel, la durée de vie cible, le dessin ou le fichier 3D, la tolérance, l'exigence d'impact ou de fatigue, l'exigence ignifuge, l'exigence de conductivité ou d'isolation, l'échantillon si disponible et la norme de test client.

Conclusion

Les plastiques de remplacement des métaux ne sont pas des plastiques ordinaires imitant l’acier. Il s'agit de systèmes d'ingénierie qui remplacent des pièces métalliques sélectionnées grâce à un équilibre entre résistance, rigidité, résistance à l'usure, faible frottement, autolubrification, stabilité dimensionnelle, faible bruit, résistance à la corrosion et moulage intégré.

La plate-forme de remplacement métallique ultra-résistante DGK de DEYU couvre le PA66 renforcé, le POM résistant à l'usure, la fibre d'aramide, la fibre de carbone, le PTFE, le MoS2, le PPS, le PPA, le PEEK et les itinéraires hybrides pour les accessoires d'ascenseur, les roulements, les bagues, les rouleaux, les curseurs, les blocs de guidage, les supports, les engrenages et les pièces structurelles mécaniques.

Pour réussir à remplacer l'acier par le plastique, il faut sélectionner les matériaux, concevoir la structure, valider le moulage, effectuer des tests mécaniques, des tests d'usure, un contrôle des tolérances et une vérification réelle du fonctionnement. Le meilleur résultat n’est pas simplement du plastique au lieu du métal, mais une pièce mécanique plus légère, plus silencieuse, nécessitant moins d’entretien et mieux intégrée.