Teknologi lapisan gear

teknologi PVD deposition wis praktek kanggo akèh taun minangka teknologi modifikasi lumahing anyar, utamané teknologi lapisan ion vakum, kang wis gained pembangunan gedhe ing taun anyar lan saiki digunakake digunakake ing perawatan saka pribadi, cetakan, ring piston, Gir lan komponen liyane. .Gir ditutupi sing disiapake kanthi teknologi lapisan ion vakum bisa nyuda koefisien gesekan, nambah anti-nyandhang lan anti-karat tartamtu, lan wis dadi fokus lan riset panas ing bidang teknologi penguatan permukaan gear.

Bahan sing umum digunakake kanggo gears utamane baja palsu, baja tuang, wesi tuang, logam non-ferrous (tembaga, aluminium) lan plastik.Baja utamané 45 baja, 35SiMn, 40Cr, 40CrNi, 40MnB, 38CrMoAl.Baja karbon rendah utamané digunakake ing 20Cr, 20CrMnTi, 20MnB, 20CrMnTo.Baja palsu luwih akeh digunakake ing roda gigi amarga kinerja sing luwih apik, dene baja tuang biasane digunakake kanggo nggawe roda gigi kanthi diameter> 400mm lan struktur kompleks.Gir wesi wesi anti-lim lan resistance pitting, nanging lack of impact lan nyandhang resistance, utamané kanggo karya stabil, daya ora kacepetan kurang utawa ukuran gedhe lan wangun Komplek, bisa ing kondisi lack of lubrication, cocok kanggo mbukak. transmisi.Logam non-ferrous sing umum digunakake yaiku tembaga timah, tembaga aluminium-wesi lan alloy aluminium casting, umume digunakake ing pabrik turbin utawa roda gigi, nanging sifat geser lan anti gesekan kurang, mung kanggo beban entheng, medium lan kacepetan kurang. gir.Gir bahan non-logam utamane digunakake ing sawetara lapangan kanthi syarat khusus, kayata pelumasan tanpa minyak lan linuwih.Bidang kahanan kayata polusi sing sithik, kayata peralatan rumah tangga, peralatan medis, mesin panganan lan mesin tekstil.

Bahan lapisan gear

Bahan keramik teknik minangka bahan sing njanjeni kanthi kekuatan lan kekerasan sing dhuwur, utamane tahan panas, konduktivitas termal sing kurang lan ekspansi termal, resistensi nyandhang dhuwur lan tahan oksidasi.A nomer akeh pasinaon wis nuduhake yen bahan keramik iku sipate tahan panas lan kurang nyandhang ing logam.Mulane, nggunakake bahan Keramik tinimbang bahan logam kanggo bagean nyandhang-tahan bisa nambah gesang sub gesekan, bisa ketemu sawetara saka suhu dhuwur lan bahan nyandhang-tahan dhuwur, multi-fungsi lan syarat angel liyane.Saiki, bahan keramik rekayasa wis digunakake kanggo nggawe bagean tahan panas mesin, transmisi mekanik ing bagean nyandhang, peralatan kimia ing bagean tahan karat lan bagean sealing, tambah akeh aplikasi saka prospek bahan keramik.

Negara-negara maju kayata Jerman, Jepang, Amerika Serikat, Inggris lan negara liya nganggep penting banget kanggo pangembangan lan aplikasi bahan keramik teknik, nandur modal akeh dhuwit lan tenaga kerja kanggo ngembangake teori pangolahan lan teknologi keramik teknik.Jerman wis ngluncurake program sing diarani "SFB442", tujuane nggunakake teknologi PVD kanggo sintesis film sing cocog ing permukaan bagean kanggo ngganti medium pelumas sing bisa mbebayani kanggo lingkungan lan awak manungsa.PW Gold lan liya-liyane ing Jerman nggunakake pendanaan saka SFB442 kanggo ngetrapake teknologi PVD kanggo nyetop film tipis ing permukaan bantalan gulung lan nemokake manawa kinerja bantalan bantalan anti-nyandhang saya tambah apik lan film sing disimpen ing permukaan bisa ngganti kanthi lengkap. fungsi aditif anti-wear tekanan ekstrim.Joachim, Franz et al.ing Jerman nggunakake teknologi PVD kanggo nyiapake film WC / C sing nuduhake sifat anti-kelelahan sing apik banget, luwih dhuwur tinimbang pelumas sing ngemot aditif EP, asil sing uga menehi kemungkinan ngganti aditif sing mbebayani kanthi lapisan.E. Lugscheider et al.saka Institut Ilmu Bahan, Universitas Teknis Aachen, Jerman, kanthi pendanaan saka DFG (Komisi Riset Jerman), nuduhake peningkatan resistensi lemes sing signifikan sawise nyetop film sing cocog ing baja 100Cr6 nggunakake teknologi PVD.Kajaba iku, Amerika Serikat General Motors wis diwiwiti ing VolvoS80Turbo jinis mobil pindah lumahing film Deposition kanggo nambah lemes pitting resistance;perusahaan Timken misuwur wis dibukak jeneng ES200 film lumahing pindah;merek dagang kadhaptar lapisan gear MAXIT wis muncul ing Jerman;merek dagang kadhaptar Graphit-iC lan Dymon-iC mungguh lapisan Gear karo merek dagang kadhaptar Graphit-iC lan Dymon-iC uga kasedhiya ing UK.

Minangka suku cadang transmisi mekanik sing penting, roda gigi nduweni peran penting ing industri, saengga penting banget kanggo sinau aplikasi bahan keramik ing roda gigi.Saiki, keramik teknik sing ditrapake ing gear utamane ing ngisor iki.

1. Lapisan lapisan TiN
1. TiN

Lapisan ion lapisan keramik TiN minangka salah sawijining lapisan sing diowahi permukaan sing paling akeh digunakake kanthi kekerasan sing dhuwur, kekuatan adhesi sing dhuwur, koefisien gesekan sing kurang, resistensi karat sing apik, lan liya-liyane.Alesan utama sing mengaruhi aplikasi lapisan keramik ing gear yaiku masalah ikatan antarane lapisan keramik lan substrat.Amarga kahanan kerja lan faktor pengaruh gear luwih rumit tinimbang alat lan cetakan, aplikasi lapisan TiN siji ing perawatan permukaan gear diwatesi.Senajan lapisan Keramik nduweni kaluwihan saka atose dhuwur, koefisien gesekan kurang lan resistance karat, iku brittle lan angel diwenehi lapisan kenthel, supaya perlu atose dhuwur lan substrat kekuatan dhuwur kanggo ndhukung lapisan supaya muter karakteristik.Mulane, lapisan keramik biasane digunakake kanggo permukaan baja karbida lan kacepetan dhuwur.Bahan gear alus dibandhingake karo materi keramik, lan bedane antarane sifat substrat lan lapisan gedhe, mula kombinasi lapisan lan substrate kurang, lan lapisan ora cukup kanggo ndhukung lapisan, nggawe lapisan gampang ambruk ing proses panggunaan, ora mung ora bisa muter kaluwihan saka lapisan Keramik, nanging partikel lapisan Keramik sing tiba mati bakal nimbulaké nyandhang abrasive ing pindah, nyepetake mundhut nyandhang pindah.Solusi saiki yaiku nggunakake teknologi perawatan permukaan komposit kanggo nambah ikatan antarane keramik lan substrate.Teknologi perawatan permukaan komposit nuduhake kombinasi lapisan deposisi uap fisik lan proses perawatan permukaan utawa lapisan liyane, nggunakake rong permukaan / subsurfaces sing kapisah kanggo ngowahi permukaan materi substrat kanggo entuk sifat mekanik komposit sing ora bisa digayuh kanthi proses perawatan permukaan siji. .Lapisan komposit TiN sing disimpen dening nitriding ion lan PVD minangka salah sawijining lapisan komposit sing paling diteliti.Substrat nitriding plasma lan lapisan komposit keramik TiN duwe ikatan sing kuat lan resistensi nyandhang saya tambah apik.

Kekandelan optimal lapisan film TiN kanthi resistensi nyandhang banget lan ikatan basa film kira-kira 3 ~ 4μm.Yen kekandelan lapisan film kurang saka 2μm, resistance nyandhang ora bakal nambah Ngartekno.Yen kekandelan lapisan film luwih saka 5μm, ikatan basa film bakal mudhun.

2. Multi-layer, multi-komponen lapisan TiN

Kanthi aplikasi lapisan TiN sing bertahap lan nyebar, ana akeh riset babagan carane nambah lan nambah lapisan TiN.Ing taun-taun pungkasan, lapisan multi-komponen lan lapisan multilayer wis dikembangake adhedhasar lapisan binar TiN, kayata Ti-CN, Ti-CNB, Ti-Al-N, Ti-BN, (Tix, Cr1-x) N, TiN / Al2O3, etc. Kanthi nambah unsur kayata Al lan Si kanggo lapisan TiN, resistance kanggo oksidasi suhu dhuwur lan atose lapisan bisa apik, nalika nambah unsur kayata B bisa nambah atose lan kekuatan adhesion saka lapisan.

Amarga kerumitan komposisi multikomponen, ana akeh kontroversi ing panliten iki.Ing panliten babagan lapisan multikomponen (Tix,Cr1-x)N, ana kontroversi gedhe ing asil riset.Sawetara wong percaya yen lapisan (Tix,Cr1-x)N adhedhasar TiN, lan Cr mung bisa ana ing wangun solusi padhet panggantos ing matriks titik TiN, nanging ora minangka fase CrN sing kapisah.Panaliten liyane nuduhake manawa jumlah atom Cr sing langsung ngganti atom Ti ing lapisan (Tix,Cr1-x)N diwatesi, lan Cr sing isih ana ing kahanan singlet utawa mbentuk senyawa karo N. Asil eksperimen nuduhake yen tambahan Cr. menyang lapisan nyuda ukuran partikel lumahing lan nambah atose, lan atose lapisan tekan nilai paling dhuwur nalika persentasi massa Cr tekan 3l%, nanging kaku internal nutupi uga tekan Nilai maksimum.

3. Lapisan lapisan liyane

Saliyane lapisan TiN sing umum digunakake, akeh keramik teknik sing beda digunakake kanggo nguatake permukaan gear.

(1) Y.Terauchi et al.Jepang nyinaoni resistensi kanggo nyandhang gesekan saka titanium karbida utawa titanium nitrida gir keramik sing disimpen kanthi metode deposisi uap.Gir padha carburized lan polesan kanggo entuk atose lumahing bab HV720 lan roughness lumahing saka 2.4 μm sadurunge lapisan, lan lapisan Keramik padha disiapake dening kimia deposition uap (CVD) kanggo titanium karbida lan dening fisik uap deposition (PVD) kanggo titanium nitride, kanthi kekandelan film keramik kira-kira 2 μm.Sipat nyandhang gesekan diselidiki ing ngarsane gesekan lenga lan garing, mungguh.Ditemokake manawa resistensi galling lan resistensi goresan saka gear gear saya tambah akeh sawise dilapisi keramik.

(2) Lapisan komposit Ni-P lan TiN sing dilapisi kanthi kimia disiapake kanthi pra-lapisan Ni-P minangka lapisan transisi lan banjur nyelehake TiN.Panliten kasebut nuduhake yen kekerasan permukaan lapisan komposit iki wis ditingkatake nganti sawetara, lan lapisan kasebut luwih apik diikat karo substrat lan duwe resistensi nyandhang sing luwih apik.

(3) WC/C, B4C film tipis
M. Murakawa et al., Departemen Teknik Mesin, Institut Teknologi Jepang, nggunakake teknologi PVD kanggo nyetop film tipis WC / C ing permukaan gear, lan umur layanane kaping telu tinimbang gear sing dipateni lan lemah ing ngisor minyak- kahanan lubrication free.Franz J et al.digunakake teknologi PVD kanggo simpenan WC / C lan B4C film tipis ing lumahing FEZ-A lan FEZ-C Gir, lan eksperimen nuduhake yen lapisan PVD Ngartekno suda gesekan pindah, digawe pindah kurang rentan kanggo gluing panas utawa gluing, lan nambah kapasitas beban-bearing pindah.

(4) Film CrN
Film CrN padha karo film TiN amarga nduweni kekerasan sing luwih dhuwur, lan film CrN luwih tahan kanggo oksidasi suhu dhuwur tinimbang TiN, nduweni resistensi korosi sing luwih apik, tekanan internal luwih murah tinimbang film TiN, lan ketangguhan sing relatif luwih apik.Chen Ling et nyiapake film komposit TiAlCrN / CrN sing tahan nyandhang kanthi ikatan adhedhasar film sing apik banget ing permukaan HSS, lan uga ngusulake teori tumpukan dislokasi film multilayer, yen bedane energi dislokasi antarane rong lapisan gedhe, dislokasi kedadeyan. ing siji lapisan bakal angel nglintasi antarmuka menyang lapisan liyane, saéngga mbentuk tumpukan dislokasi ing antarmuka lan muter peran nguatake materi.Zhong Bin et nyinaoni efek isi nitrogen ing struktur fase lan sifat gesekan saka film CrNx, lan panliten kasebut nuduhake yen puncak difraksi Cr2N (211) ing film saya suwe saya lemah lan puncak CrN (220) mundhak kanthi nambah. saka isi N2, partikel gedhe ing lumahing film mboko sithik sudo lan lumahing cenderung warata.Nalika aerasi N2 25 ml / min (arus busur sumber target yaiku 75 A, film CrN sing disimpen nduweni kualitas permukaan sing apik, kekerasan sing apik lan resistensi nyandhang sing apik nalika aerasi N2 yaiku 25ml / min (arus busur sumber target yaiku 75A, negatif). tekanan 100 V).

(5) Film superhard
Film Superhard minangka film padhet kanthi kekerasan luwih saka 40GPa, resistensi nyandhang banget, tahan suhu dhuwur lan koefisien gesekan sing kurang lan koefisien ekspansi termal sing kurang, utamane film berlian amorf lan film CN.Film berlian amorf nduweni sipat amorf, ora ana struktur urutan jarak dawa, lan ngemot akeh ikatan tetrahedral CC, mula uga diarani film karbon amorf tetrahedral.Minangka jinis film karbon amorf, lapisan kaya berlian (DLC) nduweni akeh sifat sing padha karo berlian, kayata konduktivitas termal sing dhuwur, kekerasan dhuwur, modulus elastis sing dhuwur, koefisien ekspansi termal sing kurang, stabilitas kimia sing apik, resistensi nyandhang sing apik lan koefisien gesekan kurang.Wis ditampilake manawa lapisan film kaya berlian ing permukaan gear bisa nambah umur layanan kanthi faktor 6 lan nambah resistensi lemes.Film CN, uga dikenal minangka film karbon-nitrogen amorf, nduweni struktur kristal sing padha karo senyawa kovalen β-Si3N4 lan uga dikenal minangka β-C3N4.Liu lan Cohen et al.nglakokake kalkulasi teoretis sing ketat nggunakake kalkulasi pita pseudopotential saka prinsip alam pisanan, dikonfirmasi yen β-C3N4 nduweni energi pengikat sing gedhe, struktur mekanik sing stabil, paling ora ana siji negara sub-stabil, lan modulus elastis sing bisa dibandhingake karo berlian, kanthi sifat sing apik, sing bisa ningkatake kekerasan permukaan lan nyandhang resistensi materi lan nyuda koefisien gesekan.

(6) Lapisan lapisan tahan paduan liyane
Sawetara lapisan anti nyandhang alloy uga wis nyoba kanggo Applied kanggo Gir, contone, deposition saka lapisan alloy Ni-P-Co ing lumahing waos saka 45 # Gir baja minangka lapisan alloy kanggo entuk organisasi gandum Ultra-fine, sing bisa ngluwihi umur nganti 1.144 ~ 1.533 kaping.Uga wis sinau sing lapisan logam Cu lan lapisan alloy Ni-W Applied ing lumahing waos saka Cu-Cr-P alloy cast pindah wesi kanggo nambah kekuatan;Lapisan paduan Ni-W lan Ni-Co ditrapake ing permukaan waos HT250 kanggo nambah resistensi nyandhang kaping 4 ~ 6 dibandhingake karo gear sing ora dilapisi.