Dişli örtük texnologiyası

PVD çökdürmə texnologiyası uzun illərdir ki, yeni səth modifikasiyası texnologiyası, xüsusilə son illərdə böyük inkişaf qazanmış və hazırda alətlərin, qəliblərin, porşen halqalarının, dişli çarxların və digər komponentlərin müalicəsində geniş istifadə olunan vakuum ion örtük texnologiyası kimi tətbiq olunur. Vakuum ion örtük texnologiyası ilə hazırlanmış örtüklü dişlilər sürtünmə əmsalını əhəmiyyətli dərəcədə azalda bilər, aşınmaya qarşı və müəyyən antikorroziyanı yaxşılaşdıra bilər və dişli səthin gücləndirilməsi texnologiyası sahəsində tədqiqatın diqqət mərkəzində və qaynar nöqtəsinə çevrilmişdir.

Dişli çarxlar üçün istifadə olunan ümumi materiallar əsasən döymə polad, çuqun, çuqun, əlvan metallar (mis, alüminium) və plastiklərdir. Polad əsasən 45 polad, 35SiMn, 40Cr, 40CrNi, 40MnB, 38CrMoAl. Aşağı karbonlu polad əsasən 20Cr, 20CrMnTi, 20MnB, 20CrMnTo-da istifadə olunur. Döymə polad daha yaxşı işləmə qabiliyyətinə görə dişli çarxlarda daha geniş istifadə olunur, tökmə poladdan isə adətən diametri > 400 mm və mürəkkəb quruluşa malik dişli çarxların istehsalı üçün istifadə olunur. Çuqun dişlilər yapışqan və çuxura qarşı müqavimət göstərir, lakin təsir və aşınma müqavimətinin olmaması, əsasən sabit iş üçün, gücü aşağı sürət və ya böyük ölçülü və mürəkkəb formada deyil, yağlama olmaması şərti ilə işləyə bilər, açıq ötürülmə üçün uyğundur. Tez-tez istifadə olunan əlvan metallar qalay bürünc, alüminium-dəmir bürünc və tökmə alüminium ərintisi, adətən turbin və ya dişli çarxların istehsalında istifadə olunur, lakin sürüşmə və sürtünmə əleyhinə xüsusiyyətlər zəifdir, yalnız yüngül, orta yük və aşağı sürətli dişlilər üçün. Qeyri-metal material dişliləri əsasən yağsız yağlama və yüksək etibarlılıq kimi xüsusi tələbləri olan bəzi sahələrdə istifadə olunur. Məişət texnikası, tibbi avadanlıq, qida maşınları və tekstil maşınları kimi aşağı çirklənmə kimi şərtlər sahəsi.

Dişli örtük materialları

Mühəndislik keramika materialları yüksək gücü və sərtliyi, xüsusilə əla istilik müqaviməti, aşağı istilik keçiriciliyi və istilik genişlənməsi, yüksək aşınma müqaviməti və oksidləşmə müqaviməti ilə son dərəcə perspektivli materiallardır. Çoxlu sayda tədqiqatlar göstərdi ki, keramika materialları təbii olaraq istiliyə davamlıdır və metallarda az aşınmaya malikdir. Buna görə də, aşınmaya davamlı hissələr üçün metal materialların əvəzinə keramika materiallarının istifadəsi sürtünmə alt hissəsinin ömrünü yaxşılaşdıra bilər, yüksək temperatur və yüksək aşınmaya davamlı materialların bir qismini, çoxfunksiyalı və digər sərt tələblərə cavab verə bilər. Hazırda mühəndislik keramika materialları mühərrikin istiliyədavamlı hissələrinin, aşınma hissələrində mexaniki transmissiyanın, korroziyaya davamlı hissələrdə kimyəvi avadanlıqların və sızdırmazlıq hissələrinin istehsalında istifadə olunur, keramika materiallarının geniş tətbiqi perspektivlərini getdikcə daha çox göstərir.

Almaniya, Yaponiya, ABŞ, Böyük Britaniya və digər ölkələr kimi inkişaf etmiş ölkələr mühəndis keramika materiallarının hazırlanmasına və tətbiqinə böyük əhəmiyyət verir, mühəndis keramikasının emal nəzəriyyəsini və texnologiyasını inkişaf etdirmək üçün külli miqdarda pul və işçi qüvvəsi sərmayələri qoyurlar. Almaniya ətraf mühitə və insan orqanizminə potensial zərərli sürtkü mühitini əvəz etmək üçün hissələrin səthində uyğun bir film sintez etmək üçün PVD texnologiyasından istifadə etmək üçün "SFB442" adlı proqrama başlamışdır.Almaniyada PW Gold və başqaları PVD texnologiyasını tətbiq etmək üçün SFB442-dən maliyyə vəsaitindən istifadə edərək nazik yuvarlanan plyonkaların səthində aşınma və aşınmaya qarşı təsir göstərir. əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırıldı və səthdə yığılan filmlər, EP əlavələri olan sürtkü yağlarından daha yüksək yorğunluq əleyhinə xüsusiyyətlər nümayiş etdirmək üçün Almaniyada PVD texnologiyasından istifadə edərək, həddindən artıq təzyiqə qarşı aşınmaya qarşı əlavələr etdi. DFG (Alman Tədqiqat Komissiyası) tərəfindən maliyyələşdirilən Aachen Texniki Universitetinin Material Elmləri İnstitutundan Lugscheider və başqaları, PVD texnologiyasından istifadə edərək 100Cr6 poladın üzərinə müvafiq filmlər qoyduqdan sonra yorğunluğa qarşı müqavimətdə əhəmiyyətli artım nümayiş etdirdilər. məşhur Timken şirkəti ES200 dişli səth filmini təqdim etdi; MAXIT dişli örtüyü Almaniyada qeydə alınmışdır.

Mexanik ötürmənin mühüm ehtiyat hissələri kimi dişli çarxlar sənayedə mühüm rol oynayır, ona görə də keramika materiallarının dişli çarxlarda tətbiqini öyrənmək çox mühüm praktiki əhəmiyyətə malikdir. Hal-hazırda dişli çarxlara tətbiq olunan mühəndis keramikaları əsasən aşağıdakılardır.

1、TiN örtük təbəqəsi
1、TiN

İon örtüklü TiN keramika təbəqəsi yüksək sərtlik, yüksək yapışma gücü, aşağı sürtünmə əmsalı, yaxşı korroziyaya davamlılıq və s. ilə ən çox istifadə edilən səthi dəyişdirilmiş örtüklərdən biridir. Müxtəlif sahələrdə, xüsusən də alət və qəlib sənayesində geniş istifadə edilmişdir. Dişli çarxlara keramika örtüyünün tətbiqinə təsir edən əsas səbəb keramika örtüklə altlıq arasındakı yapışma problemidir. Ötürücülərin iş şəraiti və təsiredici amilləri alətlər və qəliblərə nisbətən daha mürəkkəb olduğundan dişli çarxların səthinə tək TiN örtüyünün tətbiqi çox məhduddur. Keramika örtüyünün yüksək sərtlik, aşağı sürtünmə əmsalı və korroziyaya davamlılıq üstünlüklərinə malik olmasına baxmayaraq, kövrəkdir və daha qalın bir örtük əldə etmək çətindir, buna görə də öz xüsusiyyətlərini oynamaq üçün örtüyü dəstəkləmək üçün yüksək sərtlik və yüksək güclü substrat lazımdır. Buna görə də, keramika örtük ən çox karbid və yüksək sürətli polad səth üçün istifadə olunur. Ötürücü material keramika materialı ilə müqayisədə yumşaqdır və substratın təbiəti ilə örtük arasındakı fərq böyükdür, buna görə örtük və substratın birləşməsi zəifdir və örtük örtüyü dəstəkləmək üçün kifayət deyil, istifadə prosesində örtüyü asanlıqla yıxır, nəinki keramika örtüyünün üstünlüklərini oynaya bilməz, həm də keramika örtüyü gebranın aşınmasını sürətləndirir, gebra hissəciklərinin aşınmasına səbəb olur. dişli itkisi köhnəlir. Hazırkı həll keramika və substrat arasındakı əlaqəni yaxşılaşdırmaq üçün kompozit səth müalicəsi texnologiyasından istifadə etməkdir. Mürəkkəb səthin təmizlənməsi texnologiyası, tək bir səth müalicəsi prosesi ilə əldə edilə bilməyən kompozit mexaniki xassələri əldə etmək üçün substrat materialının səthini dəyişdirmək üçün iki ayrı səthdən/alt səthdən istifadə edərək, fiziki buxar çökdürmə örtüyü və digər səth emal prosesləri və ya örtüklərinin birləşməsinə aiddir. İon azotlama və PVD ilə çökdürülmüş TiN kompozit örtük ən çox araşdırılan kompozit örtüklərdən biridir. Plazma azotlama substratı və TiN keramika kompozit örtüyü güclü bir əlaqəyə malikdir və aşınma müqaviməti əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırılır.

Mükəmməl aşınma müqaviməti və film bazası yapışdırması ilə TiN film təbəqəsinin optimal qalınlığı təxminən 3~4μm-dir. Film təbəqəsinin qalınlığı 2μm-dən az olarsa, aşınma müqaviməti əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşmayacaq. Film təbəqəsinin qalınlığı 5μm-dən çox olarsa, filmin əsas yapışması azalacaq.

2、Çox qatlı, çoxkomponentli TiN örtük

TiN örtüklərinin tədricən və geniş şəkildə tətbiqi ilə TiN örtüklərinin necə təkmilləşdirilməsi və təkmilləşdirilməsi ilə bağlı getdikcə daha çox araşdırma aparılır. Son illərdə Ti-CN, Ti-CNB, Ti-Al-N, Ti-BN, (Tix,Cr1-x)N, TiN/Al2O3 və s. kimi binar TiN örtükləri əsasında çoxkomponentli örtüklər və çox qatlı örtüklər hazırlanmışdır. təkmilləşdirilmiş, B kimi elementlərin əlavə edilməsi örtüklərin sərtliyini və yapışma gücünü artıra bilər.

Çoxkomponentli kompozisiyanın mürəkkəbliyinə görə bu araşdırmada çoxlu mübahisələr var. (Tix,Cr1-x)N çoxkomponentli örtüklərin tədqiqində, tədqiqat nəticələrində böyük mübahisə var. Bəzi insanlar hesab edirlər ki, (Tix,Cr1-x)N örtükləri TiN-ə əsaslanır və Cr yalnız TiN nöqtə matrisində əvəzedici bərk məhlul şəklində mövcud ola bilər, lakin ayrıca CrN fazası kimi deyil. Digər tədqiqatlar göstərir ki, (Tix,Cr1-x)N örtüklərində birbaşa Ti atomlarını əvəz edən Cr atomlarının sayı məhduddur, qalan Cr isə təkli vəziyyətdə mövcuddur və ya N ilə birləşmələr əmələ gətirir. Təcrübənin nəticələri göstərir ki, örtükə Cr əlavə edilməsi səth hissəciklərinin ölçüsünü azaldır və sərtliyi artırır və örtüyün sərtliyi ən yüksək dəyərə çatdıqda C%3 kütləsinə çatır. örtüyün daxili gərginliyi də maksimum dəyərə çatır.

3, Digər örtük təbəqəsi

Tez-tez istifadə olunan TiN örtüklərinə əlavə olaraq, dişli səthin möhkəmləndirilməsi üçün bir çox müxtəlif mühəndislik keramika istifadə olunur.

(1)Y. Terauchi və başqaları. Yaponiyanın mütəxəssisləri buxar çökdürmə üsulu ilə çökdürülmüş titan karbid və ya titan nitridi keramika dişlilərinin sürtünmə aşınmasına qarşı müqavimətini öyrəndi. Ötürücü dişlilər, örtükdən əvvəl təxminən HV720 səth sərtliyinə və 2,4 μm səth pürüzlülüyünə nail olmaq üçün karbürləşdirilmiş və cilalanmış və keramika örtükləri titan karbid üçün kimyəvi buxar çökdürmə (CVD) və titan nitridi üçün fiziki buxar çökdürmə (PVD) ilə hazırlanmışdır, keramika plyonka qalınlığı təxminən 2 μm. Sürtünmə aşınma xüsusiyyətləri müvafiq olaraq yağ və quru sürtünmənin mövcudluğunda tədqiq edilmişdir. Müəyyən edilmişdir ki, dişli çarxın aşınma müqaviməti və cızılma müqaviməti keramika ilə örtüldükdən sonra əhəmiyyətli dərəcədə artırılmışdır.

(2) Kimyəvi örtüklü Ni-P və TiN-in kompozit örtüyü, Ni-P-ni keçid təbəqəsi kimi əvvəlcədən örtməklə və sonra TiN-ni çökdürməklə hazırlanmışdır. Tədqiqat göstərir ki, bu kompozit örtüyün səthi sərtliyi müəyyən dərəcədə yaxşılaşdırılıb və örtük substratla daha yaxşı birləşir və daha yaxşı aşınma müqavimətinə malikdir.

(3) WC/C, B4C nazik film
M. Murakawa və başqaları, Yaponiya Texnologiya İnstitutunun Maşınqayırma Departamenti, PVD texnologiyasından istifadə edərək, dişli çarxların səthində WC/C nazik təbəqəsini yerləşdirdi və onun xidmət müddəti yağsız yağlama şəraitində adi söndürülmüş və torpaq dişlilərdən üç dəfə çox idi. Franz J et al. FEZ-A və FEZ-C dişli çarxlarının səthində WC/C və B4C nazik təbəqəsinin yerləşdirilməsi üçün PVD texnologiyasından istifadə etdi və təcrübə göstərdi ki, PVD örtüyü dişli sürtünməni əhəmiyyətli dərəcədə azaldıb, dişliləri isti yapışdırmağa və ya yapışdırmağa daha az həssas edir və dişli çarxın yükdaşıma qabiliyyətini yaxşılaşdırır.

(4) CrN filmləri
CrN plyonkaları TiN filmlərinə bənzəyir ki, onlar daha yüksək sərtliyə malikdirlər və CrN filmləri TiN-dən daha yüksək temperaturda oksidləşməyə daha davamlıdır, daha yaxşı korroziyaya davamlıdır, TiN filmlərinə nisbətən daha az daxili gərginliyə malikdir və nisbətən daha yaxşı möhkəmliyə malikdir. Chen Ling et HSS səthində mükəmməl film əsaslı yapışma ilə aşınmaya davamlı TiAlCrN/CrN kompozit plyonka hazırladı, həmçinin çox qatlı filmin dislokasiya yığma nəzəriyyəsini təklif etdi, əgər iki təbəqə arasında dislokasiya enerjisi fərqi böyük olarsa, bir təbəqədə baş verən dislokasiya onun interfeysini digər təbəqəyə keçmək çətin olacaq, beləliklə, dislokasiyanın interfeysini digər təbəqəyə keçmək və gücləndirmək. material. Zhong Bin et azot tərkibinin CrNx filmlərinin faza quruluşuna və sürtünmə aşınma xüsusiyyətlərinə təsirini tədqiq etdi və tədqiqat göstərdi ki, filmlərdə Cr2N (211) difraksiya zirvəsi tədricən zəiflədi və CrN (220) zirvəsi N2 hissəciklərinin artması ilə tədricən artır və səthdə azalır. düz olmağa meyllidir. N2 aerasiyası 25 ml/dəq olduqda (hədəf mənbəyi qövs cərəyanı 75 A idi, N2 aerasiyası 25ml/dəq olduqda çökdürülmüş CrN filmi yaxşı səth keyfiyyətinə, yaxşı sərtliyə və əla aşınma müqavimətinə malikdir (hədəf mənbəyi qövs cərəyanı 75A, mənfi təzyiq 100V).

(5) Super sərt film
Superhard film 40GPa-dan çox sərtliyə, əla aşınma müqavimətinə, yüksək temperatur müqavimətinə və aşağı sürtünmə əmsalı və aşağı istilik genişlənmə əmsalı, əsasən amorf almaz filmi və CN filmi olan bərk filmdir. Amorf almaz plyonkaları amorf xüsusiyyətlərə malikdir, uzun məsafəli nizamlı quruluşa malik deyil və çoxlu sayda CC tetrahedral bağları ehtiva edir, buna görə də onlara tetraedral amorf karbon filmləri deyilir. Bir növ amorf karbon filmi olaraq almaza bənzər örtük (DLC) yüksək istilik keçiriciliyi, yüksək sərtlik, yüksək elastik modul, aşağı istilik genişlənmə əmsalı, yaxşı kimyəvi sabitlik, yaxşı aşınma müqaviməti və aşağı sürtünmə əmsalı kimi almaza bənzər bir çox əla xüsusiyyətlərə malikdir. Göstərilmişdir ki, almaza bənzər plyonkaların dişli çarxların səthinə örtülməsi xidmət müddətini 6 dəfə artıra və yorğunluğa qarşı müqaviməti əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdıra bilər. Amorf karbon-azot filmləri kimi də tanınan CN filmləri, β-Si3N4 kovalent birləşmələrinə bənzər bir kristal quruluşa malikdir və β-C3N4 kimi də tanınır. Liu və Cohen et al. Birinci təbiət prinsipindən psevdopotensial zolaq hesablamalarından istifadə edərək ciddi nəzəri hesablamalar aparmış, β-C3N4-ün böyük bir bağlanma enerjisinə, sabit mexaniki quruluşa malik olduğunu, ən azı bir alt-stabil vəziyyətin mövcud ola biləcəyini və elastik modulunun almazla müqayisə oluna biləcəyini, yaxşı xassələrə malik olduğunu, materialın sərtliyini və aşınma müqavimətini effektiv şəkildə azalda biləcəyini təsdiqləmişdir.

(6) Digər ərintisi aşınmaya davamlı örtük təbəqəsi
Bəzi ərinti aşınmaya davamlı örtüklər də dişlilərə tətbiq olunmağa çalışılmışdır, məsələn, 45 # polad dişlilərin diş səthində Ni-P-Co ərintisi təbəqəsinin çökməsi, ömrü 1,144 ~ 1,533 dəfə artıra bilən ultra incə taxıl quruluşu əldə etmək üçün bir ərinti təbəqəsidir. Cu-Cr-P alaşımlı çuqun dişli dişlərin möhkəmliyini artırmaq üçün diş səthinə Cu metal təbəqəsi və Ni-W xəlitəli örtük vurulması da tədqiq edilmişdir; Ni-W və Ni-Co xəlitəli örtük HT250 çuqun dişlinin diş səthinə tətbiq olunur ki, örtülməmiş dişli ilə müqayisədə aşınma müqavimətini 4-6 dəfə yaxşılaşdırır.