Gear anyagtechnikai technológiai áttörés: Kutatás a kopásálló ötvözetek élettartamáról spirális fogaskerekekben

Az ipari átvitel területén, mint alapvető alkotóelem, a spirális anyagi teljesítmény felszerelés Közvetlenül meghatározza a berendezés megbízhatóságát, üzemeltetési és karbantartási költségeit. Ahogy a feldolgozóipar a nagy pontosság, a nagy terhelés és a hosszú élettartam felé halad, a hagyományos fogaskerekes anyagok kopásállóságú szűk keresztmetszete extrém működési körülmények között egyre inkább kiemelkedőbb. Az utóbbi években a kopásálló ötvözött anyagok kutatása és fejlesztése és alkalmazása új megoldásokat nyújtott a spirális fogaskerekek teljesítményének áttörésére, és a globális ipari átviteli terület műszaki fókuszává vált.

1. Teljesítményű szűk keresztmetszetek és ipari fájdalompontok a hagyományos fogaskerekekről

A hagyományos spirális fogaskerekek többnyire 20crmnti karburizált acélt vagy 45# edzett acélt használnak. Noha bizonyos erősségük és keménységük van, korlátozottak a nagy terhelésben, az erős hatásban és a korrozív környezetben:
Magas kopási sebesség: A kohászati ​​forró gördülés, a bányászati ​​gépek és más forgatókönyvek esetén a sebességváltó felületi érintkezésének fáradtság kopási sebessége elérheti a 0,05 mm/ezer órát, ami az átviteli pontosság csökkenését eredményezheti;
Gyenge korrózióállóság: olyan nedves környezetben, mint a vegyipar és a tengeri mérnöki munka, a hagyományos acél hajlamos az elektrokémiai korrózióra, és az átlagos szolgálati élettartam 30%-50%-kal rövidebb;
Nagy energiahatékonysági veszteség: A durva felületek által okozott súrlódási veszteség a berendezés teljes energiafogyasztásának 15–20% -át teszi ki, ami nem felel meg a zöld gyártási trendnek.

2.

Az új kopásálló ötvözet háromdimenziós védelmi rendszert épített fel a "kemény fázis erősítő korróziógátló alacsony súrlódási együttható", a több ötvözött elem kombinációja és a mikroszerkezet optimalizálásával:
Ötvözött kompozíció innovációja
Magas króm öntöttvas: A króm-tartalom 20%-30%-ra növekszik, M7C3 típusú króm-karbid kemény fázist képezve, a HV1400-1600 mikrokeménységével, amely 4-5-szer magasabb, mint a hagyományos acél;
Nikkel-alapú ötvözet: Adjon hozzá 15% -25% nikkel-elemeket, hogy arccentrikus köbös szilárd oldatot képezzen, és korrózióállósága 8-10-szer magasabb, mint a rozsdamentes acélé, és alkalmas erős sav- és erős lúgos környezethez;
Rézötvözet módosítása: Vigyél be olyan nyomelemeket, mint például a berillium és a titán, hogy a szemcséket 5-10 μm-re finomítsák, miközben a súrlódási együtthatót 0,03 alá csökkentik, közel a polietrafluor-etilén szintjéhez.
Előkészítési folyamat frissítése
Vákuumolvasztási technológia: Az ötvözet vákuumkörnyezetben történő olvasztás révén a szennyezősági tartalmat 0,005% alatt szabályozzák, hogy elkerüljék a légpórusok és a salak zárványának hibáit;
Izotermikus oltási folyamat: A bainit transzformációt egy 250-350 ℃ ℃ sófürdőben hajtják végre, úgy, hogy a maradék nyomó feszültségréteg (mélység 0,3-0,5 mm) képződjön a fogaskerék felületén, és a fáradtság-ellenállás élettartama 200%-300%-kal növekszik;
Felszíni bevonási technológia: Használjon fizikai gőzlerakódási (PVD) technológiát a gyémántszerű (DLC) bevonat bevonására, 2-5 μm vastagsággal, és a felületi érdesség RA0.2 alá esik.

3. Ipari alkalmazás és a kopásálló ötvözött spirális fogaskerekek adat-ellenőrzése

A kopásálló ötvözetek kereskedelmi alkalmazása számos területen áttörést hajtott végre, ami jelentősen javította a berendezések megbízhatóságát és a gazdaságot:
Fémkohászati ​​ipar: Miután az acélgyár hengeres fogaskereke magas króm -nikkel -ötvözetet használ, a szerviz élettartam 6 hónapról 5 évre meghosszabbodik, a kopási sebesség 0,01 mm / ezer órára csökken, és az éves karbantartási költség 80%-kal csökken;
Vegyi ipar: A nikkel-alapú ötvözött fogaskerekek folyamatosan működnek sósav-tápközegben (30%koncentráció, 80 ℃ hőmérséklet) 1000 órán keresztül, csak 0,02 mm-es korróziós mélységgel, amely 12-szer magasabb, mint a 316 liter rozsdamentes acél;
Új energiamező: Miután a szélerőműves sebességváltó réz alapú kopásálló ötvözet használ, az átviteli hatékonyság 92% -ról 96% -ra növekszik, és az éves energiafogyasztás körülbelül 500 000 fokra csökkent, és a zaj 15dB (a) -re csökkent.
A Nemzetközi Gear Association (AGMA) adatai szerint a globális kopásálló ötvözetű fogaskerék-piaci mérete 2023-ban 4,7 milliárd dollárt ért el, az éves összetett növekedési ráta 12,5%, ebből a spirális fogaskerekek több mint 60%-ot tesznek ki, és a leggyorsabban növekvő szegmens.

4.

A kopásálló ötvözött anyagok kifejlesztése a kompozit, az intelligens és a zöld felé iterál:
Kompozit szerkezeti kialakítás: Fejlessze ki a "kopásálló felületréteg kemény mag" gradiens anyagokat, és érje el a különböző ötvözet rétegek kohászati ​​kombinációját lézer burkolat-technológián keresztül, figyelembe véve a felületi keménységet és az általános ütés ellenállását;
Intelligens megfigyelési integráció: Beágyazott szálas Bragg -rács (FBG) érzékelő a fogaskerék -mátrixban a kopás és a hőmérsékleti változások valós időben történő figyelemmel kísérésére, és az AI algoritmussal kombinálva, hogy megjósolja a fennmaradó élettartamot, a hibaarány kevesebb, mint 5%;
Körkörös gazdasági gyakorlat: A kopásálló ötvözetek újrahasznosíthatósága eléri a 95% -ot, és a termelési folyamatban az energiafogyasztás 30% -kal alacsonyabb, mint a hagyományos hőkezelési folyamatoknál, ami összhangban áll az EU "körkörös gazdasági cselekvési tervének" követelményeivel.
A bányászati ​​gépek nagy teherbírású átvitelétől a félvezető berendezések precíziós vezérléséig a kopásálló ötvözött spirális fogaskerekek átalakítják az ipari sebességváltó mögöttes logikáját. Ez az anyagtechnika áttörése nemcsak a hagyományos acél anyagok helyettesítését jelenti, hanem kulcsfontosságú támogatást nyújt a gyártás átalakításához "kevesebb karbantartássá, hosszú élettartamra és nagy energiahatékonysággá". Mivel a globális feldolgozóipar továbbra is növeli a megbízhatóságra és a fenntarthatóságra vonatkozó követelményeit, a kopásálló ötvözött fogaskerekek várhatóan a következő öt évben a csúcskategóriás átviteli piac több mint 70% -át foglalják el, és az ipari berendezések fejlettségének mérésére szolgáló egyik alapvető mutatóvá válnak. $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $.