工业减速机的蜗轮，为什么用 PEEK 而不是铜？

蜗轮蜗杆的传统配对是铜对钢。换成 PEEK 对钢，重量降一半，噪声也降。

但换材料之前，要先把「寿命账」算清。

铜的问题

铜蜗轮的优点是承载高、导热好。缺点是重、要铸造或切削、成本随铜价走。

铜对钢的配对，需要润滑油。油膜破了，铜会磨，磨下来的铜粉还会污染油。

小模数、低转速的减速机，铜的优势用不上，反而背了重量与成本的包袱。

PEEK 的思路是用工程塑料替铜，靠自润滑与低摩擦系数，减少对油的依赖。

这不是所有场合都能换。载荷大、转速高的蜗轮，铜仍然是首选。

减速机的选材还要看启动工况。启动扭矩是额定的两倍以上，塑料蜗轮的齿根要按启动算。

频繁正反转的场合，塑料蜗轮的寿命下降明显。齿面的摩擦方向反复变，磨耗加快。

背隙也是选材的判据。塑料蜗轮的热膨胀比铜大，温升后背隙会变，精密的减速机要留补偿。

补偿的办法有两种：结构上留可调中心距，或者选热膨胀更小的牌号。前者通用，后者成本高。

蜗杆的螺旋角也要跟收缩一起看。塑料蜗轮的齿向偏差会把载荷集中到齿的一端。

载荷集中的表现是那一端的磨耗特别快，跑几百小时就出现台阶。拆开一看很明显。

所以跑合试验要分点测。只测总的齿厚变化，看不出载荷集中。

还有一个现实因素：铜蜗轮的维修是换件，塑料蜗轮的维修常常是换整组。停机成本要一起算。

所以换材料之前，要把「采购成本」与「全生命周期成本」两本账分开算，再合起来看。

PEEK 在传动上的三个数

第一是摩擦系数。PEEK 加玻纤或者加碳纤的牌号，摩擦系数比未增强的低，磨耗也小。

第二是耐温。减速机的油温能到 100℃ 以上，PEEK 的长期使用温度在 250℃ 上下，余量足够。

第三是尺寸。PEEK 的 450GL30 收缩 0.30%/0.90%，方向差 3 倍。蜗轮的齿形精度靠模具补。

三个数里，第三个最难。蜗轮的齿形是空间曲面，收缩方向不一致，补偿要分区域做。

所以 PEEK 蜗轮的模具，通常要修两到三轮，才把齿形调到可接受。

寿命怎么算

寿命的核心是「磨耗率 × 运行时间」。磨耗率取决于载荷、速度、润滑、配对表面。

PEEK 对钢的磨耗率，在油润滑下很低；在干摩擦下明显上升。所以「能不能干跑」是关键问题。

干跑的场合，要用加了润滑剂（PTFE、石墨）的牌号，或者降低载荷。

寿命的验证，用台架跑合最可靠。跑几百小时，定期测齿厚与侧隙，画出磨耗曲线。

只按材料的磨耗数据推算，往往会算得过于乐观。因为实际工况的载荷分布不均匀。

配对与表面

PEEK 对钢的配对，钢的表面粗糙度要控。Ra 0.4 以下，磨耗明显下降。

钢的表面太光也不行。太光，油膜建立不起来，反而进入边界润滑。

常用的做法是钢面磨到 Ra 0.2–0.4，再跑合一段时间，形成稳定的表面。

PEEK 自身也要跑合。新件的表面有加工痕迹，跑合后磨耗率会下降。

这一条在寿命预测里要算：前几百小时的磨耗，比稳态时高。

成型：高温的代价

PEEK 的 650G 牌号：后段 375℃、中段 380–385℃、前段 390℃、喷嘴 395℃，模温 170–200℃。

机筒加热能力要 400℃ 以上。普通机台打不了，设备是第一道门槛。

模温 200℃ 的模具，水路要用高温油。水温不够，模温上不去，结晶不完全。

干燥 120–150℃、3–5 小时。不干燥，熔体带水，件表面出银纹，齿面精度也受影响。

脱模要慢。高温模的件软，顶快了会变形，齿形就废。

什么场合值得

三个条件：载荷中等以下、转速不高、润滑条件一般。满足两个，就值得考虑换 PEEK。

载荷大、转速高的场合，铜或者渗碳钢更合适。用 PEEK 会早期失效。

还有一个条件是批量。PEEK 的模具与设备投入高，批量太小摊不平。

所以「以塑代铜」不是技术炫耀，是算账。算得过才换，算不过就保持原方案。

把模数、载荷、转速、润滑方式、油温发来，我们按工况与结构核一遍，确认后再报价格。