Gli ingranaggi in plastica sono principalmente riconosciuti per il loro funzionamento silenzioso e la resistenza alla ruggine, attributi che sono importanti per le industrie di trasformazione alimentare, apparecchiature mediche e chimiche, nonché nelle applicazioni di consumo. Ma gli ingranaggi in plastica offrono molti altri vantaggi e i progressi nei materiali e nei processi di produzione stanno contribuendo a colmare il restante divario di prestazioni tra plastica e metalli nelle applicazioni di ingranaggi.
Quando si determina se un ingranaggio in plastica sarà adatto per una particolare applicazione, il fattore più critico è l’ambiente. Le materie plastiche sono meno stabili dimensionalmente dei metalli e le loro caratteristiche di resistenza e rigidità dipendono fortemente dalla temperatura e possono cambiare con l’esposizione ad acqua o sostanze chimiche (l’umidità fa gonfiare molti materiali plastici e l’esposizione chimica può farli restringere o gonfiarsi, a seconda sulla chimica e sulla plastica.)
Anche gli ingranaggi in plastica e metallo subiscono diversi tipi di contatto sotto carico. Gli ingranaggi in metallo hanno principalmente un contatto di linea, con un dente in rete alla volta. Ma i denti degli ingranaggi in plastica hanno una superficie evolvente che si deforma sotto carico, distribuendo la pressione di contatto su una superficie più ampia e consentendo il contatto tra i denti adiacenti. Ciò fornisce la condivisione del carico tra i denti e aiuta a migliorare la durata degli ingranaggi in plastica in alcune applicazioni, specialmente quelle con carichi di impatto elevati e carichi continui relativamente bassi.
Il peso più leggero degli ingranaggi in plastica significa che hanno anche un’inerzia inferiore rispetto alle loro controparti in metallo, che è essenziale per l’aerospaziale e alcune applicazioni militari. La maggior parte degli ingranaggi in plastica è in grado di funzionare senza lubrificazione o può essere incorporata con materiali lubrificanti (come grafite, silicone o PTFE). Tuttavia, alcune condizioni operative beneficiano o addirittura richiedono lubrificazione. La scelta di un lubrificante per ingranaggi in plastica dovrebbe prendere in considerazione le condizioni ambientali, di carico e di velocità in cui funzioneranno gli ingranaggi. Se il lubrificante non è compatibile con il materiale plastico, possono verificarsi fessurazioni da stress o addirittura rotture della plastica.
A causa del loro contatto principalmente scorrevole, gli ingranaggi a vite senza fine subiscono un aumento della temperatura elevato, che può diminuire la resistenza e aumentare l’usura dei materiali plastici. Pertanto, la capacità di velocità è limitata per gli ingranaggi a vite senza fine in plastica e la lubrificazione è generalmente consigliata.La varietà di materie plastiche adatte per le applicazioni degli ingranaggi è ampia, ma le scelte comuni includono nylon, acetile, policarbonato, polifenilene solfuro e poliuretano. L’aggiunta di fibra di vetro può migliorare la rigidità e la conduttività termica di alcuni materiali, sebbene riduca la resistenza alla fatica del materiale. Per una migliore resistenza dei denti e un costo inferiore, rispetto alla lavorazione, gli ingranaggi in plastica possono essere lavorati mediante stampaggio a iniezione. Tuttavia, è possibile produrre ingranaggi in plastica lavorati per soddisfare livelli di qualità AGMA più elevati rispetto a quelli ottenibili con le versioni stampate a iniezione.
Un mozzo in metallo, stampato nell’ingranaggio o assemblato dopo la produzione, aumenterà la rigidità dell’ingranaggio e fornirà una superficie sicura per il fissaggio dell’ingranaggio all’albero.