Teknolohiya sa pagtabon sa gear

Ang teknolohiya sa pagdeposito sa PVD dugay nang gigamit isip usa ka bag-ong teknolohiya sa pag-usab sa nawong, ilabina ang teknolohiya sa vacuum ion coating, nga nakaangkon og dakong kalamboan sa bag-ohay nga mga tuig ug karon kaylap nga gigamit sa pagtambal sa mga himan, molde, piston ring, gear ug uban pang mga sangkap. Ang mga coated gear nga giandam gamit ang teknolohiya sa vacuum ion coating mahimong makapakunhod pag-ayo sa friction coefficient, makapauswag sa anti-wear ug pipila ka anti-corrosion, ug nahimong sentro ug init nga lugar sa panukiduki sa natad sa teknolohiya sa pagpalig-on sa nawong sa gear.

Ang kasagarang mga materyales nga gigamit para sa mga gears kay forged steel, cast steel, cast iron, non-ferrous metals (copper, aluminum) ug plastik. Ang asero kay kasagaran 45 steel, 35SiMn, 40Cr, 40CrNi, 40MnB, 38CrMoAl. Ang low carbon steel kay kasagarang gigamit sa 20Cr, 20CrMnTi, 20MnB, 20CrMnTo. Ang forged steel kay mas kaylap nga gigamit sa mga gears tungod sa mas maayo nga performance niini, samtang ang cast steel kay kasagarang gigamit sa paggama og mga gears nga may diametro nga > 400mm ug komplikado ang istruktura. Ang cast iron gears kay anti-glue ug pitting resistance, apan walay impact ug wear resistance, kasagaran para sa lig-on nga trabaho, ang power dili low speed o dako ang gidak-on ug komplikado ang porma, mahimong mogana ubos sa kondisyon nga walay lubrication, nga angay para sa open transmission. Ang kasagarang gigamit nga mga non-ferrous metal mao ang tin bronze, aluminum-iron bronze ug casting aluminum alloy, nga kasagarang gigamit sa paggama og mga turbine o gears, apan ang sliding ug anti-friction properties niini dili maayo, para lang sa light, medium load ug low-speed gears. Ang mga non-metallic material gears kasagarang gigamit sa pipila ka mga natad nga adunay espesyal nga mga kinahanglanon, sama sa oil-free lubrication ug taas nga kasaligan. Ang natad sa mga kondisyon sama sa ubos nga polusyon, sama sa mga appliances sa panimalay, kagamitan medikal, makinarya sa pagkaon ug makinarya sa tela.

Mga materyales sa pagtabon sa gear

Ang mga materyales sa engineering ceramic usa ka maayong materyales nga adunay taas nga kusog ug katig-a, labi na ang maayo kaayo nga resistensya sa kainit, ubos nga thermal conductivity ug thermal expansion, taas nga resistensya sa pagkaguba ug resistensya sa oksihenasyon. Daghang mga pagtuon ang nagpakita nga ang mga materyales sa ceramic kinaiyanhon nga resistensya sa kainit ug adunay gamay nga pagkaguba sa mga metal. Busa, ang paggamit sa mga materyales sa ceramic imbes nga mga materyales sa metal alang sa mga piyesa nga dili maguba makapauswag sa kinabuhi sa friction sub, makatagbo sa pipila ka mga materyales nga taas ang temperatura ug taas nga resistensya sa pagkaguba, multi-functional ug uban pang lisud nga mga kinahanglanon. Sa pagkakaron, ang mga materyales sa engineering ceramic gigamit sa paghimo sa mga piyesa nga dili maguba sa kainit sa makina, mekanikal nga transmission sa mga piyesa nga dili maguba, mga kagamitan sa kemikal sa mga piyesa nga dili maguba ug mga piyesa nga nagsilyo, nga nagpakita sa kaylap nga aplikasyon sa mga potensyal nga materyales sa ceramic.

Ang mga naugmad nga nasud sama sa Germany, Japan, Estados Unidos, United Kingdom ug uban pang mga nasud naghatag ug dakong importansya sa pagpalambo ug paggamit sa mga materyales sa engineering ceramic, nga namuhunan ug daghang salapi ug kusog-tawo aron mapalambo ang teorya sa pagproseso ug teknolohiya sa engineering ceramics. Ang Germany naglunsad og programa nga gitawag og "SFB442", nga ang katuyoan niini mao ang paggamit sa teknolohiya sa PVD aron makahimo og angay nga pelikula sa ibabaw sa mga piyesa aron pulihan ang posibleng makadaot nga lubricating medium sa kalikopan ug lawas sa tawo. Gigamit ni PW Gold ug uban pa sa Germany ang pondo gikan sa SFB442 aron magamit ang teknolohiya sa PVD aron magdeposito og nipis nga mga pelikula sa ibabaw sa mga rolling bearings ug nakit-an nga ang anti-wear performance sa mga rolling bearings miuswag pag-ayo ug ang mga pelikula nga nadeposito sa ibabaw hingpit nga makapuli sa function sa extreme pressure anti-wear additives. Gigamit nila ni Joachim, Franz et al. sa Germany ang teknolohiya sa PVD aron maandam ang mga WC/C film nga nagpakita sa maayo kaayong anti-fatigue properties, nga mas taas kaysa sa mga lubricant nga adunay EP additives, usa ka resulta nga parehas nga naghatag sa posibilidad sa pag-ilis sa makadaot nga mga additives gamit ang mga coatings. Si E. Lugscheider et al. sa Institute of Materials Science, Technical University of Aachen, Germany, uban ang pondo gikan sa DFG (GermanResearch Commission), nagpakita og dakong pagtaas sa fatigue resistance human sa pagdeposito sa angay nga mga pelikula sa 100Cr6 steel gamit ang teknolohiya sa PVD. Dugang pa, ang Estados Unidos Gisugdan na sa General Motors ang paggamit sa VolvoS80Turbo type nga car gear surface deposition film aron mapaayo ang fatigue pitting resistance; gilunsad sa sikat nga kompanya sa Timken ang ngalang ES200 gear surface film; ang rehistradong trademark nga MAXIT gear coating migawas na sa Germany; ang rehistradong trademark nga Graphit-iC ug Dymon-iC matag usa. Ang mga gear coating nga adunay rehistradong trademark nga Graphit-iC ug Dymon-iC anaa usab sa UK.

Isip usa ka importanteng piyesa sa mekanikal nga transmisyon, ang mga gear adunay importanteng papel sa industriya, busa kini adunay importante ug praktikal nga kahulugan nga tun-an ang paggamit sa mga materyales nga seramiko sa mga gear. Sa pagkakaron, ang mga engineering ceramics nga gigamit sa mga gear mao ang mosunod.

1, TiN nga patong
1. TiN

Ang Ion coating nga TiN ceramic layer usa sa pinakalapad nga gigamit nga surface modified coatings nga adunay taas nga katig-a, taas nga adhesion strength, ubos nga friction coefficient, maayo nga corrosion resistance, ug uban pa. Kini kaylap nga gigamit sa lainlaing mga natad, labi na sa industriya sa himan ug molde. Ang panguna nga hinungdan nga nakaapekto sa aplikasyon sa ceramic coating sa mga gears mao ang problema sa pagbugkos tali sa ceramic coating ug substrate. Tungod kay ang mga kondisyon sa pagtrabaho ug mga hinungdan nga nakaimpluwensya sa mga gears labi ka komplikado kaysa sa mga himan ug molde, ang aplikasyon sa usa ka TiN coating sa gear surface treatment labi ka limitado. Bisan kung ang ceramic coating adunay mga bentaha sa taas nga katig-a, ubos nga friction coefficient ug corrosion resistance, kini dali nga mabuak ug lisud nga makakuha og mas baga nga coating, mao nga kinahanglan niini ang taas nga katig-a ug taas nga kusog nga substrate aron masuportahan ang coating aron mapadayon ang mga kinaiya niini. Busa, ang ceramic coating kasagarang gigamit alang sa carbide ug high-speed steel surface. Humok ang materyal sa gear kon itandi sa ceramic material, ug dako ang kalainan tali sa kinaiya sa substrate ug sa coating, mao nga dili maayo ang kombinasyon sa coating ug substrate, ug dili igo ang coating aron masuportahan ang coating, nga naghimo sa coating nga dali nga mahulog sa proseso sa paggamit, dili lang kay dili makapahimulos sa mga bentaha sa ceramic coating, apan ang mga partikulo sa ceramic coating nga mahulog hinungdan sa abrasive wear sa gear, nga mopadali sa pagkawala sa wear sa gear. Ang kasamtangang solusyon mao ang paggamit sa composite surface treatment technology aron mapaayo ang bond tali sa ceramic ug substrate. Ang composite surface treatment technology nagtumong sa kombinasyon sa physical vapor deposition coating ug uban pang mga proseso sa surface treatment o coatings, gamit ang duha ka managlahing surface/subsurfaces aron usbon ang surface sa substrate material aron makakuha og composite mechanical properties nga dili makab-ot sa usa lang ka surface treatment process. Ang TiN composite coating nga gideposito sa ion nitriding ug PVD usa sa labing gisusi nga composite coatings. Ang plasma nitriding substrate ug TiN ceramic composite coating adunay lig-on nga bond ug ang wear resistance miuswag pag-ayo.

Ang labing maayong gibag-on sa TiN film layer nga adunay maayo kaayong wear resistance ug film base bonding kay mga 3~4μm. Kon ang gibag-on sa film layer ubos sa 2μm, ang wear resistance dili kaayo mouswag. Kon ang gibag-on sa film layer labaw sa 5μm, ang film base bonding mokunhod.

2, Multi-layer, multi-component nga TiN coating

Uban sa hinay-hinay ug kaylap nga paggamit sa TiN coatings, nagkadaghan ang mga panukiduki kung unsaon pagpauswag ug pagpausbaw sa TiN coatings. Sa bag-ohay nga mga tuig, ang mga multi-component coatings ug multilayer coatings naugmad base sa binary TiN coatings, sama sa Ti-CN, Ti-CNB, Ti-Al-N, Ti-BN, (Tix,Cr1-x)N, TiN/Al2O3, ug uban pa. Pinaagi sa pagdugang og mga elemento sama sa Al ug Si sa TiN coatings, ang resistensya sa high-temperature oxidation ug katig-a sa mga coatings mahimong mapauswag, samtang ang pagdugang og mga elemento sama sa B makapauswag sa katig-a ug kusog sa pagdikit sa mga coatings.

Tungod sa pagkakomplikado sa multicomponent nga komposisyon, daghang kontrobersiya niining pagtuon. Sa pagtuon sa (Tix,Cr1-x)N multicomponent coatings, adunay dakong kontrobersiya sa mga resulta sa panukiduki. Ang uban nagtuo nga ang (Tix,Cr1-x)N coatings gibase sa TiN, ug ang Cr mahimo lamang nga anaa sa porma sa kapuli nga solidong solusyon sa TiN dot matrix, apan dili isip usa ka lahi nga CrN phase. Ang ubang mga pagtuon nagpakita nga ang gidaghanon sa mga atomo sa Cr nga direktang mopuli sa mga atomo sa Ti sa (Tix,Cr1-x)N coatings limitado, ug ang nahabilin nga Cr anaa sa singlet state o nagporma og mga compound nga adunay N. Ang mga resulta sa eksperimento nagpakita nga ang pagdugang sa Cr sa coating makapakunhod sa gidak-on sa partikulo sa ibabaw ug makadugang sa katig-a, ug ang katig-a sa coating moabot sa pinakataas nga kantidad niini kung ang porsyento sa masa sa Cr moabot sa 3l%, apan ang internal stress sa coating moabot usab sa pinakataas nga kantidad niini.

3. Laing lut-od sa patong

Gawas sa kasagarang gigamit nga TiN coatings, daghang lain-laing engineering ceramics ang gigamit para sa pagpalig-on sa gear surface.

(1) Gitun-an ni Y. Terauchi et al. sa Japan ang resistensya sa frictional wear sa titanium carbide o titanium nitride ceramic gears nga gideposito pinaagi sa vapor deposition method. Ang mga gears gi-carburize ug gipasinaw aron makab-ot ang surface hardness nga mga HV720 ug surface roughness nga 2.4 μm sa dili pa i-coat, ug ang ceramic coatings giandam pinaagi sa chemical vapor deposition (CVD) para sa titanium carbide ug pinaagi sa physical vapor deposition (PVD) para sa titanium nitride, nga adunay gibag-on nga ceramic film nga mga 2 μm. Gisusi ang frictional wear properties sa presensya sa lana ug uga nga friction, matag usa. Nakaplagan nga ang galling resistance ug scratch resistance sa gear vice miusbaw pag-ayo human sa coating gamit ang ceramic.

(2) Ang composite coating sa kemikal nga giputos nga Ni-P ug TiN giandam pinaagi sa pag-pre-coating sa Ni-P isip transition layer ug dayon pagbutang og TiN. Gipakita sa pagtuon nga ang katig-a sa nawong niining composite coating miuswag sa usa ka sukod, ug ang coating mas maayo nga motapot sa substrate ug adunay mas maayo nga resistensya sa pagkaguba.

(3) WC/C, nipis nga pelikula nga B4C
Si M. Murakawa et al., Department of Mechanical Engineering, Japan Institute of Technology, migamit ug PVD technology aron i-deposito ang WC/C thin film sa ibabaw sa mga gears, ug ang kinabuhi niini tulo ka pilo kay sa ordinaryong quenched ug ground gears ubos sa oil-free lubrication conditions. Si Franz J et al. migamit ug PVD technology aron i-deposito ang WC/C ug B4C thin film sa ibabaw sa FEZ-A ug FEZ-C gears, ug ang eksperimento nagpakita nga ang PVD coating mikunhod pag-ayo sa gear friction, naghimo sa gear nga dili kaayo daling ma-hot gluing o ma-gluing, ug nagpauswag sa load-bearing capacity sa gear.

(4) Mga pelikula sa CrN
Ang mga CrN film susama sa mga TiN film tungod kay kini adunay mas taas nga katig-a, ug ang mga CrN film mas makasugakod sa taas nga temperatura nga oksihenasyon kaysa sa TiN, adunay mas maayo nga resistensya sa kaagnasan, mas ubos nga internal stress kaysa sa mga TiN film, ug medyo mas maayo nga kalig-on. Si Chen Ling ug uban pa nag-andam og usa ka wear-resistant nga TiAlCrN/CrN composite film nga adunay maayo kaayo nga film-based bonding sa ibabaw sa HSS, ug gisugyot usab ang dislocation stacking theory sa multilayer film, kung ang kalainan sa dislocation energy tali sa duha ka layer dako, ang dislocation nga nahitabo sa usa ka layer maglisod sa pagtabok sa interface niini ngadto sa pikas layer, sa ingon nagporma sa dislocation stacking sa interface ug nagdula sa papel sa pagpalig-on sa materyal. Gitun-an ni Zhong Bin ug uban pa ang epekto sa nitrogen content sa phase structure ug frictional wear properties sa mga CrNx film, ug ang pagtuon nagpakita nga ang Cr2N (211) diffraction peak sa mga film hinay-hinay nga mihuyang ug ang CrN (220) peak hinay-hinay nga miuswag uban sa pagtaas sa N2 content, ang dagkong mga partikulo sa ibabaw sa film hinay-hinay nga mikunhod ug ang nawong lagmit nga patag. Sa dihang ang N2 aeration kay 25 ml/min (ang target source arc current kay 75 A, ang nadeposito nga CrN film adunay maayong kalidad sa nawong, maayong katig-a ug maayo kaayong resistensya sa pagkaguba kung ang N2 aeration kay 25ml/min (ang target source arc current kay 75A, ang negative pressure kay 100V).

(5) Superhard nga pelikula
Ang superhard film kay solid film nga may katig-a nga labaw sa 40GPa, maayo kaayong resistensya sa pagkaguba, taas nga resistensya sa temperatura ug ubos nga friction coefficient ug ubos nga thermal expansion coefficient, kasagaran amorphous diamond film ug CN film. Ang amorphous diamond films adunay amorphous properties, walay long-range ordered structure, ug adunay daghang CC tetrahedral bonds, busa gitawag usab kini nga tetrahedral amorphous carbon films. Isip usa ka klase sa amorphous carbon film, ang diamond-like coating (DLC) adunay daghang maayo kaayong mga kabtangan nga susama sa diamond, sama sa taas nga thermal conductivity, taas nga katig-a, taas nga elastic modulus, ubos nga coefficient sa thermal expansion, maayo nga chemical stability, maayo nga resistensya sa pagkaguba ug ubos nga friction coefficient. Gipakita nga ang pag-coat sa diamond-like films sa mga gear surfaces makapalugway sa service life og 6 ka beses ug makapauswag pag-ayo sa fatigue resistance. Ang CN films, nailhan usab nga amorphous carbon-nitrogen films, adunay crystal structure nga susama sa β-Si3N4 covalent compounds ug nailhan usab nga β-C3N4. Liu ug Cohen et al. Naghimo og estrikto nga teoretikal nga kalkulasyon gamit ang pseudopotential band calculations gikan sa first-nature principle, gikumpirma nga ang β-C3N4 adunay dako nga binding energy, lig-on nga mekanikal nga istruktura, labing menos usa ka sub-stable nga estado ang mahimong maglungtad, ug ang elastic modulus niini ikatandi sa diamante, nga adunay maayong mga kabtangan, nga epektibong makapauswag sa katig-a sa nawong ug resistensya sa pagkaguba sa materyal ug makunhuran ang friction coefficient.

(6) Ubang lut-od sa taklap nga dili madaot sa haluang metal
Ang ubang mga alloy wear-resistant coatings gisulayan usab nga i-apply sa mga gears, pananglitan, ang pagbutang sa Ni-P-Co alloy layer sa ibabaw sa ngipon sa 45# steel gears usa ka alloy layer aron makakuha og ultra-fine grain organization, nga makapalugway sa kinabuhi hangtod sa 1.144~1.533 ka beses. Gitun-an usab nga ang Cu metal layer ug Ni-W alloy coating gigamit sa ibabaw sa ngipon sa Cu-Cr-P alloy cast iron gear aron mapaayo ang kusog niini; Ang Ni-W ug Ni-Co alloy coating gigamit sa ibabaw sa ngipon sa HT250 cast iron gear aron mapaayo ang wear resistance sa 4~6 ka beses kon itandi sa uncoated gear.