téhnologi palapis Gear

Téknologi déposisi PVD parantos dilaksanakeun mangtaun-taun salaku téknologi modifikasi permukaan énggal, khususna téknologi palapis ion vakum, anu parantos ngembangkeun hébat dina taun-taun ayeuna sareng ayeuna seueur dianggo dina pengobatan alat, kapang, cingcin piston, gears sareng komponenana sanésna. Gears coated disiapkeun ku téhnologi palapis ion vakum nyata bisa ngurangan koefisien gesekan, ngaronjatkeun anti maké jeung anti korosi tangtu, sarta geus jadi fokus sarta titik panas panalungtikan dina widang téhnologi strengthening permukaan gear.

Bahan umum anu dianggo pikeun gears utamana baja tempa, baja tuang, beusi tuang, logam non-ferrous (tambaga, aluminium) sareng plastik. Baja utamana 45 baja, 35SiMn, 40Cr, 40CrNi, 40MnB, 38CrMoAl. baja karbon low utamana dipaké dina 20Cr, 20CrMnTi, 20MnB, 20CrMnTo. Baja tempa langkung seueur dianggo dina gears kusabab kinerja anu langkung saé, sedengkeun baja tuang biasana dianggo pikeun ngadamel gear kalayan diaméter > 400mm sareng struktur kompleks. beusi tuang gears anti lem sarta lalawanan pitting, tapi kurangna dampak na ngagem lalawanan, utamana pikeun digawé stabil, kakuatan teu speed low atawa ukuranana badag sarta bentukna kompléks, tiasa dianggo dina kaayaan kurangna lubrication , cocog pikeun transmisi kabuka. Logam non-ferrous anu biasa dianggo nyaéta perunggu timah, perunggu aluminium-beusi sareng alloy aluminium tuang, anu biasa dianggo dina pabrik turbin atanapi gears, tapi sipat ngageser sareng anti gesekan kirang, ngan ukur pikeun lampu, beban sedeng sareng gears-speed rendah. Gears bahan non-logam utamana dipaké dina sababaraha widang kalawan sarat husus, kayaning lubrication bébas minyak jeung reliabilitas tinggi. Widang kaayaan sapertos polusi rendah, sapertos perkakas rumah tangga, alat médis, mesin tuangeun sareng mesin tékstil.

Bahan palapis gear

Bahan keramik rékayasa mangrupikeun bahan anu ngajangjikeun kalayan kakuatan anu luhur sareng karasa, khususna résistansi panas anu saé, konduktivitas termal rendah sareng ékspansi termal, résistansi ngagem tinggi sareng résistansi oksidasi. Sajumlah ageung panilitian parantos nunjukkeun yén bahan keramik sacara alami tahan panas sareng teu ngagem logam. Ku alatan éta, pamakéan bahan keramik tinimbang bahan logam pikeun bagian maké-tahan bisa ngaronjatkeun kahirupan sub gesekan, bisa minuhan sababaraha suhu luhur sarta bahan tahan maké tinggi, multi-fungsi jeung sarat tangguh lianna. Ayeuna, bahan keramik rékayasa parantos dianggo dina pembuatan bagian tahan panas mesin, transmisi mékanis dina bagian ngagem, alat kimia dina bagian tahan korosi sareng bagian sealing, beuki nunjukkeun aplikasi anu lega tina prospek bahan keramik.

Nagara-nagara maju sapertos Jérman, Jepang, Amérika Serikat, Inggris sareng nagara-nagara sanés ngagantelkeun pentingna pikeun pangwangunan sareng aplikasi bahan keramik rékayasa, investasi seueur artos sareng tanaga pikeun ngembangkeun téori ngolah sareng téknologi keramik rékayasa. Jérman parantos ngaluncurkeun program anu disebut "SFB442", tujuanna nyaéta ngagunakeun téknologi PVD pikeun nyintésis pilem anu cocog dina permukaan bagian-bagian pikeun ngagentos medium pelumas anu berpotensi ngabahayakeun pikeun lingkungan sareng awak manusa. film disimpen dina beungeut cai lengkep bisa ngaganti fungsi tina tekanan ekstrim anti-wear aditif Joachim, Franz et al di Jerman dipaké téhnologi PVD pikeun nyiapkeun pilem WC / C nunjukkeun sipat anti kacapean unggulan, leuwih luhur ti pelumas nu ngandung aditif EP, hasil nu sarupa jeung épék ngabahayakeun Sciencelmu Bahan, Universitas Téknis Aachen, Jérman, kalayan dana ti DFG (Komisi Panaliti Jerman), nunjukkeun paningkatan anu signifikan dina résistansi kacapean saatos nyéépkeun pilem anu cocog dina baja 100Cr6 nganggo téknologi PVD. mérek dagang kadaptar MAXIT palapis gear geus mucunghul di Jerman merek dagang kadaptar Graphit-iC jeung Dymon-iC masing-masing palapis Gear jeung mérek dagang kadaptar Graphit-iC jeung Dymon-iC oge sadia di Inggris.

Salaku suku cadang penting transmisi mékanis, gears maénkeun peran penting dina industri, ku kituna penting pisan praktis pikeun diajar aplikasi bahan keramik dina gears. Ayeuna, keramik rékayasa anu diterapkeun kana gears utamina di handap ieu.

1, lapisan palapis TiN
1. TiN

Ion palapis TiN lapisan keramik mangrupa salah sahiji permukaan paling loba dipaké coatings dirobah kalawan karasa tinggi, kakuatan adhesion tinggi, koefisien gesekan low, résistansi korosi alus, jsb Ieu geus loba dipaké dina sagala rupa widang, utamana dina alat jeung industri kapang. Alesan utama anu mangaruhan aplikasi palapis keramik dina gears nyaéta masalah beungkeutan antara palapis keramik sareng substrat. Kusabab kaayaan kerja sareng faktor anu mangaruhan gear jauh langkung rumit tibatan alat sareng kapang, aplikasi palapis TiN tunggal dina perawatan permukaan gear diwatesan pisan. Sanajan palapis keramik boga kaunggulan tina karasa tinggi, koefisien gesekan lemah sareng résistansi korosi, éta regas tur hésé pikeun ménta palapis kandel, ku kituna perlu karasa tinggi jeung substrat kakuatan tinggi pikeun ngarojong palapis dina urutan maén ciri na. Ku alatan éta, palapis keramik lolobana dipaké pikeun carbide na-speed tinggi permukaan baja. Bahan gear lemes dibandingkeun sareng bahan keramik, sareng bédana antara sifat substrat sareng palapisna ageung, janten kombinasi palapis sareng substratna goréng, sareng palapis henteu cekap pikeun ngadukung palapis éta, ngajantenkeun palapis éta gampang murag dina prosés pamakean, henteu ngan ukur tiasa maénkeun kauntungan tina palapis keramik, tapi palapis keramik bakal nyababkeun leungitna partikel palapis, anu nyababkeun palapis palapis keramik. pakakas. Solusi anu ayeuna nyaéta ngagunakeun téknologi perawatan permukaan komposit pikeun ningkatkeun beungkeutan antara keramik sareng substrat. Téknologi perlakuan permukaan komposit nujul kana kombinasi palapis déposisi uap fisik jeung prosés perlakuan permukaan séjén atawa coatings, ngagunakeun dua surfaces misah / subsurfaces pikeun ngaropéa beungeut bahan substrat pikeun ménta sipat mékanis komposit nu teu bisa dihontal ku prosés perlakuan permukaan tunggal. Lapisan komposit TiN disimpen ku nitriding ion sareng PVD mangrupikeun salah sahiji palapis komposit anu paling ditaliti. Substrat nitriding plasma sareng palapis komposit keramik TiN gaduh beungkeut anu kuat sareng résistansi ngagem sacara signifikan ningkat.

The ketebalan optimal lapisan pilem TiN kalawan lalawanan maké alus teuing jeung beungkeutan basa pilem téh ngeunaan 3 ~ 4μm. Upami ketebalan lapisan pilem kirang ti 2μm, résistansi ngagem moal ningkat sacara signifikan. Upami ketebalan lapisan pilem langkung ti 5μm, beungkeutan dasar pilem bakal turun.

2, Multi-lapisan, multi-komponén palapis TiN

Kalayan aplikasi palapis TiN sacara bertahap sareng nyebar, beuki seueur panilitian ngeunaan cara ningkatkeun sareng ningkatkeun lapisan TiN. Dina taun-taun ayeuna, palapis multi-komponén sareng palapis multilayer parantos dikembangkeun dumasar kana palapis TiN binér, sapertos Ti-CN, Ti-CNB, Ti-Al-N, Ti-BN, (Tix, Cr1-x) N, TiN / Al2O3, jsb. bisa ningkatkeun karasa jeung kakuatan adhesion tina coatings.

Kusabab pajeulitna komposisi multikomponén, aya seueur kontrovérsi dina ulikan ieu. Dina ulikan ngeunaan (Tix,Cr1-x)N coatings multicomponent, aya kontrovérsi badag dina hasil panalungtikan. Sababaraha urang yakin yén (Tix,Cr1-x)N coatings dumasar kana TiN, sarta Cr ngan bisa aya dina bentuk ngagantian solusi padet dina titik matrix TiN, tapi teu salaku fase CrN misah. Panalitiyan sanésna nunjukkeun yén jumlah atom Cr anu langsung ngagentos atom Ti dina palapis (Tix, Cr1-x) N diwatesan, sareng Cr sésana aya dina kaayaan singlet atanapi ngabentuk sanyawa sareng N. Hasil ékspérimén nunjukkeun yén tambihan Cr kana palapis ngirangan ukuran partikel permukaan sareng ningkatkeun karasa, sareng karasana palapis ngahontal 3% tegangan internal nalika ngahontal 3% tegangan internal. tina palapis ogé ngahontal nilai maksimum na.

3, lapisan palapis séjén

Salian ti palapis TiN anu biasa dianggo, seueur keramik rékayasa anu béda dianggo pikeun nguatkeun permukaan gear.

(1) Y. Terauchi et al. Jepang nalungtik résistansi kana ngagem gesekan titanium carbide atanapi titanium nitride keramik gears disimpen ku métode déposisi uap. Gears anu carburized sarta digosok pikeun ngahontal karasa permukaan ngeunaan HV720 sarta roughness permukaan 2.4 μm saméméh palapis, sarta coatings keramik anu disiapkeun ku déposisi uap kimiawi (CVD) pikeun titanium carbide sarta ku déposisi uap fisik (PVD) pikeun titanium nitride, kalayan ketebalan pilem ngeunaan2 μm keramik. Sipat ngagem gesekan ditalungtik dina ayana minyak sareng gesekan garing, masing-masing. Kapanggih yén résistansi galling sareng résistansi goresan tina gear gear sacara signifikan ningkat saatos dilapis ku keramik.

(2) Lapisan komposit Ni-P sareng TiN anu dilapis sacara kimia disiapkeun ku palapis sateuacana Ni-P salaku lapisan transisi teras neundeun TiN. Panaliti nunjukkeun yén karasa permukaan palapis komposit ieu parantos ningkat dugi ka sababaraha tingkat, sareng palapisna langkung saé kabeungkeut ku substrat sareng gaduh résistansi ngagem anu langkung saé.

(3) WC / C, B4C pilem ipis
M. Murakawa et al., Departemen Téknik Mesin, Japan Institute of Technology, dipaké téhnologi PVD mun deposit WC / C pilem ipis dina beungeut gears, sarta hirup layanan na éta tilu kali leuwih ti biasa quenched na taneuh gears dina kaayaan lubrication bébas minyak. Franz J et al. dipaké téhnologi PVD mun deposit WC / C jeung B4C pilem ipis dina beungeut FEZ-A jeung FEZ-C gears, sarta percobaan némbongkeun yén palapis PVD nyata ngurangan gesekan gear, dijieun gear kirang susceptible mun gluing panas atawa gluing, sarta ngaronjatkeun kapasitas beban-bearing gear.

(4) Pilem CrN
Film CrN sarua jeung film TiN sabab boga karasa nu leuwih luhur, jeung film CrN leuwih tahan ka oksidasi suhu luhur batan TiN, boga résistansi korosi leuwih alus, stress internal leuwih handap film TiN, jeung kateguhan rélatif leuwih alus. Chen Ling et nyiapkeun pilem komposit TiAlCrN / CrN tahan ngagem sareng beungkeutan dumasar pilem anu saé dina permukaan HSS, sareng ogé ngusulkeun téori tumpukan dislokasi pilem multilayer, upami bédana énergi dislokasi antara dua lapisan ageung, dislokasi anu lumangsung dina hiji lapisan bakal sesah nyebrang antarmuka na kana lapisan anu sanés, sahingga ngabentuk peran dislokasi sareng bahan tumpukan. Zhong Bin et ngulik pangaruh eusi nitrogén dina struktur fase jeung sipat maké frictional film CrNx, sarta ulikan némbongkeun yén Cr2N (211) puncak difraksi dina film laun ngaruksak tur CrN (220) puncak laun ditingkatkeun ku kanaékan eusi N2, partikel badag dina film jadi datar permukaan tend laun turun. Nalika aeration N2 éta 25 ml / mnt (arus sumber target arc éta 75 A, pilem CrN disimpen boga kualitas permukaan alus, karasa alus sarta lalawanan maké alus teuing lamun aeration N2 nyaeta 25ml / mnt (arus sumber target arc nyaeta 75A, tekanan négatip nyaéta 100V).

(5) pilem Superhard
Film Superhard nyaéta pilem padet kalayan karasa leuwih gede ti 40GPa, résistansi maké alus teuing, résistansi suhu luhur jeung koefisien gesekan lemah sareng koefisien ékspansi termal low, utamana pilem inten amorf jeung pilem CN. Film inten amorf miboga sipat amorf, teu aya struktur urutan jarak jauh, sarta ngandung sajumlah badag beungkeut tétrahedral CC, ku kituna disebut ogé film karbon amorf tetrahedral. Salaku jenis pilem karbon amorf, inten-kawas palapis (DLC) boga loba sipat alus teuing sarupa inten, kayaning konduktivitas termal tinggi, karasa tinggi, modulus elastis tinggi, koefisien low ékspansi termal, stabilitas kimiawi alus, résistansi maké alus sarta koefisien gesekan low. Eta geus ditémbongkeun yén palapis pilem inten-kawas dina surfaces gear bisa manjangkeun umur layanan ku faktor 6 sarta nyata ngaronjatkeun lalawanan kacapean. Film CN, ogé katelah film karbon-nitrogén amorf, mibanda struktur kristal nu sarupa jeung sanyawa kovalén β-Si3N4 sarta ogé katelah β-C3N4. Liu jeung Cohen et al. dipigawé itungan téoritis rigorous ngagunakeun itungan band pseudopotential ti prinsip alam munggaran, dikonfirmasi yén β-C3N4 ngabogaan énergi mengikat badag, struktur mékanis stabil, sahenteuna hiji kaayaan sub-stabil bisa aya, sarta modulus elastis nyaeta comparable jeung inten, mibanda sipat alus, nu éféktif bisa ningkatkeun karasa permukaan jeung ngurangan gesekan bahan jeung ngurangan gesekan bahan.

(6) alloy séjén maké-tahan lapisan palapis
Sababaraha palapis tahan tahan alloy ogé parantos dicoba pikeun diterapkeun kana gears, contona, déposisi lapisan alloy Ni-P-Co dina permukaan huntu 45 # gears baja mangrupikeun lapisan alloy pikeun kéngingkeun organisasi gandum ultra-halus, anu tiasa manjangkeun umur dugi ka 1.144 ~ 1.533 kali. Ogé geus diajarkeun yén lapisan logam Cu jeung palapis alloy Ni-W diterapkeun dina beungeut huntu of Cu-Cr-P alloy tuang gear beusi pikeun ngaronjatkeun kakuatan na; Lapisan alloy Ni-W sareng Ni-Co diterapkeun dina permukaan huntu HT250 tuang beusi pikeun ningkatkeun résistansi ngagem ku 4 ~ 6 kali dibandingkeun sareng gear anu teu dilapis.