Teknolojiya pêçandina gearê

Teknolojiya danîna PVD bi salan e wekî teknolojiyek nû ya guherandina rûyê tê pratîk kirin, nemaze teknolojiya pêçandina îyonên valahiyê, ku di salên dawî de pêşkeftinek mezin bi dest xistiye û naha bi berfirehî di dermankirina amûr, qalib, zengilên pistonê, gerîdeyan û pêkhateyên din de tê bikar anîn. Gerîdeyên pêçandî yên ku bi teknolojiya pêçandina îyonên valahiyê têne amadekirin dikarin koefîsyenta sürtûnê bi girîngî kêm bikin, dij-lixwekirin û hin dij-korozyonê baştir bikin, û bûne navend û xala germ a lêkolînê di warê teknolojiya xurtkirina rûyê gerîdeyê de.

Materyalên hevpar ên ku ji bo gerîdeyan têne bikar anîn bi giranî pola sexte, pola avêtinê, hesinê avêtinê, metalên ne-rengîn (sifir, aluminium) û plastîk in. Pola bi giranî pola 45, 35SiMn, 40Cr, 40CrNi, 40MnB, 38CrMoAl pêk tê. Pola kêm-karbon bi giranî di 20Cr, 20CrMnTi, 20MnB, 20CrMnTo de tê bikar anîn. Pola sexte ji ber performansa xwe ya çêtir di gerîdeyan de bêtir tê bikar anîn, lê pola avêtinê bi gelemperî ji bo çêkirina gerîdeyên bi qûtra > 400 mm û avahiyek tevlihev tê bikar anîn. Gerîdeyên hesinê avêtinê li dijî zeliqandin û berxwedana çalan in, lê nebûna berxwedana bandor û lixwekirinê ne, bi giranî ji bo xebata stabîl, hêz ne leza nizm an mezinahîya mezin û şeklê tevlihev e, dikare di bin şert û mercên nebûna rûnkirinê de bixebite, ji bo veguhestina vekirî guncan e. Metalên ne-ferroz ên ku bi gelemperî têne bikar anîn bronza qalayî, bronza alumînyûm-hesin û alloyên alumînyûmê yên avêtinê ne, bi gelemperî di çêkirina turbînan an gerîdeyan de têne bikar anîn, lê taybetmendiyên wan ên şemitandin û dijî-sürtûnê nebaş in, tenê ji bo gerîdeyên sivik, barkirina navîn û leza nizm in. Gerîdeyên ji materyalên ne-metalîk bi giranî di hin warên ku hewcedariyên taybetî hene de têne bikar anîn, wekî rûnkirina bê rûn û pêbaweriya bilind. Di warê şert û mercan de qirêjiya kêm heye, wekî amûrên malê, alavên bijîşkî, makîneyên xwarinê û makîneyên tekstîlê.

Materyalên pêçandina gearê

Materyalên seramîk ên endezyariyê materyalên pir sozdar in ku xwedî hêz û hişkbûnek bilind in, bi taybetî berxwedana germê ya hêja, guhêzbariya germî ya nizm û berfirehbûna germî, berxwedana bilind a li hember aşînê û berxwedana oksîdasyonê ne. Gelek lêkolînan nîşan dane ku materyalên seramîk bi xwezayî li hember germê berxwedêr in û li ser metalan aşîna wan kêm e. Ji ber vê yekê, karanîna materyalên seramîk li şûna materyalên metal ji bo parçeyên li hember aşînê berxwedêr dikare temenê binavbûna şûştinê baştir bike, dikare hin ji materyalên germahiya bilind û li hember aşîna bilind berxwedêr, pir-fonksiyonel û hewcedariyên din ên dijwar bicîh bîne. Niha, materyalên seramîk ên endezyariyê di çêkirina parçeyên li hember germê yên motorê, veguheztina mekanîkî di parçeyên aşînê de, alavên kîmyewî di parçeyên li hember korozyonê berxwedêr û parçeyên mohrkirinê de têne bikar anîn, ku her ku diçe perspektîfên sepandina berfireh a materyalên seramîk nîşan dide.

Welatên pêşketî yên wekî Almanya, Japonya, Dewletên Yekbûyî yên Amerîkayê, Keyaniya Yekbûyî û welatên din girîngiyek mezin didin pêşkeftin û sepandina materyalên seramîk ên endezyariyê, gelek pere û hêza mirovan veberhênan dikin da ku teoriya pêvajoyê û teknolojiya seramîkên endezyariyê pêş bixin. Almanya bernameyek bi navê "SFB442" da destpêkirin, ku armanca wê bikaranîna teknolojiya PVD ye ji bo sentezkirina fîlmek guncaw li ser rûyê parçeyan da ku şûna navgîna rûnkirinê ya potansiyel zirardar ji bo jîngehê û laşê mirovan bigire. PW Gold û yên din li Almanya fînansmana ji SFB442 bikar anîn da ku teknolojiya PVD bicîh bînin da ku fîlmên tenik li ser rûyê bearingên gerok bicîh bikin û dîtin ku performansa dijî-avêtinê ya bearingên gerok bi girîngî baştir bûye û fîlmên ku li ser rûyê têne danîn dikarin bi tevahî fonksiyona lêzêdekirinên dijî-avêtinê yên zexta zêde biguherînin. Joachim, Franz û hevkarên wî li Almanya teknolojiya PVD bikar anîn da ku fîlmên WC/C amade bikin ku taybetmendiyên dijî-westandinê yên hêja nîşan didin, ji yên rûnên ku lêzêdekirinên EP dihewînin bilindtir in, encamek ku bi heman rengî îhtîmala guheztina lêzêdekirinên zirardar bi pêçan dide. E. Lugscheider û hevkarên wî yên Enstîtuya Zanista Materyalan, Zanîngeha Teknîkî ya Aachen, Almanya, bi fînansmana DFG (Komîsyona Lêkolînê ya Almanî), piştî danîna fîlmên guncaw li ser pola 100Cr6 bi karanîna teknolojiya PVD, zêdebûnek girîng di berxwedana westandinê de nîşan dan. Wekî din, General Motors ya Dewletên Yekbûyî dest bi xebata xwe ya ... kir. Fîlma danîna rûyê gerîdeyê ya celebê VolvoS80Turbo ji bo baştirkirina berxwedana li hember westandinê; şîrketa navdar Timken bi navê fîlma rûyê gerîdeyê ES200 derxistiye; nîşana bazirganî ya qeydkirî MAXIT gear coating li Almanya derketiye; nîşana bazirganî ya qeydkirî Graphit-iC û Dymon-iC bi rêzê ve Pêçandinên gerîdeyê yên bi nîşaneyên bazirganî yên qeydkirî Graphit-iC û Dymon-iC li Keyaniya Yekbûyî jî hene.

Wekî parçeyên yedek ên girîng ên veguhestina mekanîkî, gerok di pîşesaziyê de roleke girîng dilîzin, ji ber vê yekê lêkolîna sepandina materyalên seramîk li ser gerokan ji hêla pratîkî ve pir girîng e. Niha, seramîkên endezyariyê yên ku li ser gerokan têne sepandin bi giranî ev in.

1、Qata pêçandina TiN
1、TiN

Qata seramîk a TiN ya bi pêçandina îyonê yek ji pêçandinên guhertî yên rûyê herî berbelav e ku bi hişkbûna bilind, hêza girêdana bilind, katsayiya xişandinê ya nizm, berxwedana korozyonê ya baş û hwd. tê bikar anîn. Ew di warên cûrbecûr de, nemaze di pîşesaziya amûr û qaliban de, bi berfirehî tê bikar anîn. Sedema sereke ya ku bandorê li ser sepandina pêçandina seramîk li ser gerîdeyan dike, pirsgirêka girêdanê di navbera pêçandina seramîk û substratê de ye. Ji ber ku şert û mercên xebatê û faktorên bandorker ên gerîdeyan ji yên amûr û qaliban pir tevlihevtir in, sepandina yek pêçandina TiN li ser dermankirina rûyê gerîdeyê pir sînordar e. Her çend pêçandina seramîk xwedî avantajên hişkbûna bilind, katsayiya xişandina nizm û berxwedana korozyonê be jî, ew şikestî ye û zehmet e ku meriv pêçek stûrtir bi dest bixe, ji ber vê yekê ew hewceyê substratek hişkbûna bilind û hêza bilind e da ku pêçandinê piştgirî bike da ku taybetmendiyên xwe bilîze. Ji ber vê yekê, pêçandina seramîk bi piranî ji bo rûyê karbîd û pola bilez tê bikar anîn. Materyalê gearê li gorî materyalê seramîk nerm e, û cudahiya di navbera xwezaya substrat û pêçanê de mezin e, ji ber vê yekê tevliheviya pêçanê û substratê xirab e, û pêçan têrê nake ku pêçanê piştgirî bike, pêçan di pêvajoya karanînê de bi hêsanî dikeve, ne tenê nikare avantajên pêçana seramîk bilîze, lê perçeyên pêçana seramîk ên ku dikevin dê bibin sedema aşîna aşîna li ser gearê, û windabûna aşîna gearê bileztir dike. Çareseriya heyî ew e ku teknolojiya dermankirina rûyê kompozît were bikar anîn da ku girêdana di navbera seramîk û substratê de baştir bike. Teknolojiya dermankirina rûyê kompozît behsa tevliheviya pêçana danîna buhara fîzîkî û pêvajoyên din ên dermankirina rûyê an pêçan dike, bi karanîna du rû/binrûyên cuda da ku rûyê materyalê substratê were guheztin da ku taybetmendiyên mekanîkî yên kompozît werin bidestxistin ku bi pêvajoyek dermankirina rûyê yekane nayên bidestxistin. Pêçana kompozît a TiN-ê ya ku bi nîtrîdkirina îyon û PVD-ê ve hatî danîn yek ji pêçanên kompozît ên herî lêkolînkirî ye. Substrata nîtrîdkirina plazmayê û pêçana kompozît a seramîk a TiN-ê girêdanek xurt heye û berxwedana aşînabûnê bi girîngî çêtir dibe.

Qalindahiya çêtirîn a qata fîlmê TiN bi berxwedana li hember şilbûnê û girêdana bingeha fîlmê ya pir baş nêzîkî 3~4μm e. Ger qalindahiya qata fîlmê ji 2μm kêmtir be, berxwedana li hember şilbûnê bi girîngî baştir nabe. Ger qalindahiya qata fîlmê ji 5μm zêdetir be, girêdana bingeha fîlmê dê kêm bibe.

2、Pir-qatî, pir-pêkhateyî pêçandina TiN

Bi sepandina gav bi gav û berbelav a pêçanên TiN, lêkolînên li ser çawaniya baştirkirin û zêdekirina pêçanên TiN zêde dibin. Di salên dawî de, pêçanên pir-pêkhate û pêçanên pirqatî li ser bingeha pêçanên TiN yên dualî, wek Ti-CN, Ti-CNB, Ti-Al-N, Ti-BN, (Tix,Cr1-x)N, TiN/Al2O3, û hwd. hatine pêşxistin. Bi zêdekirina hêmanên wek Al û Si li pêçanên TiN, berxwedana li hember oksîdasyona germahiya bilind û hişkbûna pêçanan dikare were baştir kirin, di heman demê de zêdekirina hêmanên wek B dikare hişkbûn û hêza zeliqandina pêçanan baştir bike.

Ji ber tevliheviya pêkhateya pir-pêkhateyî, di vê lêkolînê de gelek nakokî hene. Di lêkolîna pêçanên pir-pêkhateyî yên (Tix,Cr1-x)N de, di encamên lêkolînê de nakokîyek mezin heye. Hin kes bawer dikin ku pêçanên (Tix,Cr1-x)N li ser bingeha TiN-ê ne, û Cr tenê dikare di forma çareseriya zexm a cîgir de di matrîksa xala TiN de hebe, lê ne wekî qonaxek CrN ya cuda. ​​Lêkolînên din nîşan didin ku hejmara atomên Cr ku rasterast şûna atomên Ti di pêçanên (Tix,Cr1-x)N de digirin sînordar e, û Cr-ya mayî di rewşa yekane de heye an jî bi N re tevliheviyan çêdike. Encamên ceribandinê nîşan didin ku zêdekirina Cr li pêçanê mezinahiya perçeyên rûyê kêm dike û hişkbûnê zêde dike, û hişkbûna pêçanê digihîje nirxa xwe ya herî bilind dema ku rêjeya girseyî ya Cr digihîje 31%, lê stresa navxweyî ya pêçanê jî digihîje nirxa xwe ya herî zêde.

3, qata pêçandinê ya din

Ji bilî pêçanên TiN ên ku bi gelemperî têne bikar anîn, gelek seramîkên endezyariyê yên cûda ji bo xurtkirina rûyê gerokê têne bikar anîn.

(1) Y. Terauchi û yên din ên Japonî berxwedana li hember xişandina rijandinê ya gerîdeyên seramîk ên karbîda tîtanîûm an nîtrîda tîtanîûmê yên ku bi rêbaza danîna buharê hatine danîn, lêkolîn kirin. Gerîd berî pêçandinê hatin karburîzekirin û cilandin da ku hişkbûna rûyê bi qasî HV720 û hişkbûna rûyê bi qasî 2.4 μm were bidestxistin, û pêçandinên seramîk bi rêya danîna buhara kîmyewî (CVD) ji bo karbîda tîtanîûmê û bi rêya danîna buhara fîzîkî (PVD) ji bo nîtrîda tîtanîûmê, bi qalindahiya fîlma seramîk bi qasî 2 μm, hatin amadekirin. Taybetmendiyên xişandina rijandinê bi rêzê ve di hebûna rûn û xişandina hişk de hatin lêkolînkirin. Hat dîtin ku berxwedana xişandinê û berxwedana xêzkirinê ya cîgirê gerîdeyê piştî pêçandina bi seramîkê bi girîngî zêde bûne.

(2) Pêçandina kompozît a ji Ni-P û TiN-ê yên bi kîmyewî pêçayî bi pêçandina pêşwext a Ni-P wekî tebeqeyek veguhêz û dûv re danîna TiN-ê hate amadekirin. Lêkolîn nîşan dide ku hişkbûna rûyê vê pêçandina kompozît heta radeyekê baştir bûye, û pêçandin bi substratê re çêtir ve girêdayî ye û berxwedana li hember aşînê çêtir e.

(3) WC/C, fîlma tenik a B4C
M. Murakawa û hevkarên wî, Beşa Endezyariya Mekanîkî, Enstîtuya Teknolojiyê ya Japonya, teknolojiya PVD bikar anîn da ku fîlma tenik a WC/C li ser rûyê gerîdeyan bicîh bikin, û temenê wê yê xizmetê di bin şert û mercên rûnkirina bê rûn de sê qat ji temenê gerîdeyên hişkkirî û erdê yên asayî bû. Franz J û hevkarên wî teknolojiya PVD bikar anîn da ku fîlma tenik a WC/C û B4C li ser rûyê gerîdeyên FEZ-A û FEZ-C bicîh bikin, û ceribandinê nîşan da ku pêça PVD xişandina gerîdeyê bi girîngî kêm kir, gerîdeyê ji bo zeliqandina germ an jî zeliqandinê kêmtir hesas kir, û kapasîteya hilgirtina barê gerîdeyê baştir kir.

(4) Fîlmên CrN
Fîlmên CrN dişibin fîlmên TiN ji ber ku hişkbûna wan bilindtir e, û fîlmên CrN ji TiN li hember oksîdasyona germahiya bilind berxwedêrtir in, berxwedana wan a korozyonê çêtir e, stresa navxweyî ji fîlmên TiN kêmtir e, û hişkbûnek nisbeten çêtir heye. Chen Ling û yên din fîlmek kompozît a TiAlCrN/CrN ya berxwedêr a li hember aşînê bi girêdana fîlm-based a hêja li ser rûyê HSS amade kirin, û her weha teoriya kompozîta daliqandinê ya fîlma pirqatî pêşniyar kirin, heke cûdahiya enerjiya daliqandinê di navbera du tebeqeyan de mezin be, daliqandina ku di yek tebeqeyê de çêdibe dê dijwar be ku ji navrûya xwe derbasî tebeqeya din bibe, bi vî rengî kombûna daliqandinê li navrûyê çêdibe û rola xurtkirina materyalê dilîze. Zhong Bin û yên din bandora naveroka nîtrojenê li ser avahiya qonaxê û taybetmendiyên aşîna rijandinê ya fîlmên CrNx lêkolîn kirin, û lêkolînê nîşan da ku lûtkeya difraksiyonê ya Cr2N (211) di fîlman de hêdî hêdî qels dibe û lûtkeya CrN (220) hêdî hêdî bi zêdebûna naveroka N2 re zêde dibe, perçeyên mezin ên li ser rûyê fîlmê hêdî hêdî kêm dibin û rûber meyla wê heye ku daîre be. Dema ku hewakirina N2 25 ml/min bû (herika kevana çavkaniya hedef 75 A bû), fîlma CrN ya rijandî xwedî qalîteya rûyê baş, hişkiya baş û berxwedana li hember aşînê ya hêja bû dema ku hewakirina N2 25 ml/min bû (herika kevana çavkaniya hedef 75A bû, zexta neyînî 100V bû).

(5) Fîlma pir hişk
Fîlma superhişk fîlmeke hişk e ku hişkiya wê ji 40GPa mezintir e, berxwedana wê ya lixwekirinê pir baş e, berxwedana wê ya germahiya bilind e, katsayiya wê ya rijandinê kêm e û katsayiya wê ya berfirehbûna germî kêm e, bi giranî fîlma elmasê ya amorf û fîlma CN ye. Fîlmên elmasê yên amorf xwedî taybetmendiyên amorf in, avahiyeke rêzkirî ya dûr-menzîl tune ye, û hejmareke mezin ji girêdanên tetrahedral ên CC dihewîne, ji ber vê yekê jê re fîlmên karbonê yên amorf ên tetrahedral jî tê gotin. Wekî cureyekî fîlma karbonê ya amorf, pêçandina mîna elmasê (DLC) xwedî gelek taybetmendiyên hêja yên dişibin elmasê ye, wek mînak guhêrbariya germî ya bilind, hişkiya wê ya bilind, modula elastîk a bilind, katsayiya wê ya nizm a berfirehbûna germî, aramiya kîmyewî ya baş, berxwedana wê ya baş û katsayiya wê ya rijandinê kêm e. Hatiye nîşandan ku pêçandina fîlmên mîna elmasê li ser rûyên gerîdeyê dikare temenê xizmetê bi faktorek 6 dirêj bike û berxwedana westandinê bi girîngî baştir bike. Fîlmên CN, ku wekî fîlmên karbon-nîtrojen ên amorf jî têne zanîn, xwedî avahiyeke krîstal a dişibin ya pêkhateyên kovalent ên β-Si3N4 ne û wekî β-C3N4 jî têne zanîn. Liu û Cohen û yên din. Bi karanîna hesabên benda pseudopotansiyel ji prensîba xwezaya yekem, hesabên teorîk ên hişk pêk anîn, piştrast kir ku β-C3N4 xwedî enerjiyek girêdanê ya mezin, avahiyek mekanîkî ya stabîl, bi kêmanî rewşek bin-stabîl dikare hebe, û modula wê ya elastîk bi ya elmasê re dişibihe, xwedî taybetmendiyên baş e, ku dikare bi bandor hişkiya rûyê materyalê û berxwedana li hember aşînê baştir bike û katsayiya şuştinê kêm bike.

(6) Qata pêçandina berxwedêr a alloyên din
Her wiha hin pêçanên ji alavê yên berxwedêr ên li hember aşînê jî hatine ceribandin ku li ser gerîdeyan werin sepandin, mînakî, danîna qata alavê ya Ni-P-Co li ser rûyê diranan a gerîdeyên pola 45# qatek alavê ye ji bo bidestxistina rêxistinkirina genimê pir nazik, ku dikare temenê wê heta 1.144~1.533 caran dirêj bike. Her wiha hatiye lêkolîn kirin ku qata metalê Cu û pêçana alavê ya Ni-W li ser rûyê diranan a gerîdeya hesinî ya alavê ya Cu-Cr-P têne sepandin da ku hêza wê baştir bikin; pêçana alavê ya Ni-W û Ni-Co li ser rûyê diranan a gerîdeya hesinî ya HT250 têne sepandin da ku berxwedana li hember aşînê 4~6 caran li gorî gerîdeya bê pêçan baştir bikin.