Технологија за обложување на запчаници

Технологијата на таложење на PVD се практикува многу години како нова технологија за модификација на површината, особено технологијата за обложување со вакуум јони, која доби голем развој во последниве години и сега е широко користена во третманот на алати, калапи, клипни прстени, запчаници и други компоненти. .Обложените запчаници подготвени со технологија за обложување со вакуум јони можат значително да го намалат коефициентот на триење, да го подобрат анти-абењето и одредена антикорозија и станаа фокус и жариште на истражувањето во областа на технологијата за зајакнување на површината на запчаниците.

Вообичаените материјали што се користат за запчаници се главно ковано челик, леано челик, леано железо, обоени метали (бакар, алуминиум) и пластика.Челикот е главно челик 45, 35SiMn, 40Cr, 40CrNi, 40MnB, 38CrMoAl.Нискојаглероден челик главно се користи во 20Cr, 20CrMnTi, 20MnB, 20CrMnTo.Кованиот челик е пошироко користен во запчаниците поради неговите подобри перформанси, додека лиениот челик обично се користи за производство на запчаници со дијаметар > 400 mm и сложена структура.Леано железо запчаници против лепак и отпорност на дупчење, но недостатокот на удар и отпорност на абење, главно за стабилна работа, моќноста не е мала брзина или голема големина и сложена форма, може да работи под услов на недостаток на подмачкување, погодно за отворено преносливост.Обоените метали кои вообичаено се користат се калај бронза, алуминиум-железо бронза и леење алуминиумска легура, вообичаено се користат во производството на турбини или запчаници, но својствата на лизгање и против триење се лоши, само за лесно, средно оптоварување и мала брзина. запчаници.Запчаниците од неметални материјали главно се користат во некои полиња со посебни барања, како што се подмачкување без масло и висока доверливост.Областа на услови како што се ниско загадување, како што се апарати за домаќинство, медицинска опрема, машини за храна и машини за текстил.

Материјали за обложување на запчаници

Инженерските керамички материјали се исклучително ветувачки материјали со висока јачина и цврстина, особено одлична отпорност на топлина, ниска топлинска спроводливост и термичка експанзија, висока отпорност на абење и отпорност на оксидација.Голем број на студии покажаа дека керамичките материјали се инхерентно отпорни на топлина и имаат мало абење на металите.Затоа, употребата на керамички материјали наместо метални материјали за делови отпорни на абење може да го подобри животниот век на подлогата за триење, може да исполни некои од материјалите со висока температура и високо отпорни на абење, мултифункционални и други тешки барања.Во моментов, инженерските керамички материјали се користат во производството на делови отпорни на топлина на моторот, механички пренос во деловите за абење, хемиска опрема во делови отпорни на корозија и делови за запечатување, сè повеќе ја покажуваат широката примена на изгледите за керамички материјали.

Развиените земји како Германија, Јапонија, САД, Обединетото Кралство и други земји придаваат големо значење на развојот и примената на инженерски керамички материјали, инвестирајќи многу пари и работна сила за развој на теоријата за обработка и технологијата на инженерската керамика.Германија лансираше програма наречена „SFB442“, чија цел е да се користи PVD технологија за синтетизирање на соодветен филм на површината на деловите за да се замени потенцијално штетниот подмачкувачки медиум за животната средина и човечкото тело.PW Gold и другите во Германија ги искористија средствата од SFB442 за да ја применат технологијата PVD за таложење тенки фолии на површината на тркалачките лежишта и открија дека перформансите против абење на тркалачките лежишта се значително подобрени и филмовите депонирани на површината може целосно да ги заменат функција на адитиви против абење со екстремен притисок.Јоаким, Франц и сор.во Германија користеше PVD технологија за подготовка на WC/C филмови кои демонстрираа одлични својства против замор, повисоки од оние на лубрикантите што содржат EP адитиви, резултат што на сличен начин дава можност за замена на штетните адитиви со премази.E. Lugscheider et al.на Институтот за наука за материјали, Технички универзитет во Ахен, Германија, со финансирање од DFG (германска комисија за истражување), покажа значително зголемување на отпорноста на замор по депонирањето соодветни филмови на челик 100Cr6 користејќи PVD технологија.Дополнително, Џенерал Моторс на Соединетите Американски Држави започна со својот филм за таложење на површината на автомобилската опрема од типот VolvoS80Turbo за да ја подобри отпорноста на дупчење на замор;познатата компанија Timken го лансираше името ES200 запчаник површински филм;регистрирана трговска марка MAXIT облога за менувачот се појави во Германија;регистрирана трговска марка Graphit-iC и Dymon-iC соодветно Облогите на Gear со регистрираните трговски марки Graphit-iC и Dymon-iC се исто така достапни во ОК.

Како важни резервни делови на механичкиот менувач, запчаниците играат важна улога во индустријата, па затоа е од многу важно практично значење да се проучува примената на керамичките материјали на запчаниците.Во моментов, инженерската керамика што се применува на запчаниците е главно следна.

1, TiN слој за обложување
1, ТиН

Јонски облоги TiN керамичкиот слој е еден од најкористените површински модифицирани премази со висока цврстина, висока цврстина на адхезија, низок коефициент на триење, добра отпорност на корозија итн.Главната причина што влијае на примената на керамичката обвивка на запчаниците е проблемот со сврзување помеѓу керамичката обвивка и подлогата.Бидејќи работните услови и факторите на влијание на запчаниците се многу покомплицирани од оние на алатите и калапи, примената на единечна обвивка TiN на површинската обработка на запчаниците е многу ограничена.Иако керамичката обвивка ги има предностите на висока цврстина, низок коефициент на триење и отпорност на корозија, тој е кршлив и тешко се добива подебел слој, па затоа му треба подлога со висока цврстина и висока јачина за да го поддржи слојот за да ги игра неговите карактеристики.Затоа, керамичката обвивка најмногу се користи за карбид и челична површина со голема брзина.Материјалот на запченикот е мек во споредба со керамичкиот материјал, а разликата помеѓу природата на подлогата и облогата е голема, така што комбинацијата на облогата и подлогата е лоша, а облогата не е доволна за поддршка на облогата, правејќи облогата лесно се паѓа во процесот на употреба, не само што не може да ги игра предностите на керамичката обвивка, туку честичките од керамичката обвивка што паѓаат ќе предизвикаат абразивно абење на запчаникот, забрзувајќи го губењето на абењето на опремата.Сегашното решение е да се користи технологија за композитна обработка на површината за да се подобри врската помеѓу керамиката и подлогата.Технологијата на композитна површинска обработка се однесува на комбинација на облога со физичко таложење на пареа и други процеси или облоги за површинска обработка, користејќи две посебни површини/подземни за да се измени површината на материјалот на подлогата за да се добијат композитни механички својства кои не можат да се постигнат со еден процес на обработка на површината. .TiN композитниот слој депониран со јонско нитридирање и PVD е еден од најистражуваните композитни облоги.Подлогата за нитридирање на плазмата и керамичкиот композитен слој TiN имаат силна врска и отпорноста на абење е значително подобрена.

Оптималната дебелина на слојот од TiN филм со одлична отпорност на абење и врзување на основата на филмот е околу 3~4μm.Ако дебелината на слојот на филмот е помала од 2μm, отпорноста на абење нема значително да се подобри.Ако дебелината на филмскиот слој е повеќе од 5μm, врзувањето на основата на филмот ќе се намали.

2, Повеќеслоен, повеќекомпонентен TiN слој

Со постепената и широка примена на TiN облогите, има се повеќе и повеќе истражувања за тоа како да се подобрат и подобрат TiN облогите.Во последниве години, повеќекомпонентни премази и повеќеслојни премази се развиени врз основа на бинарни премази TiN, како што се Ti-CN, Ti-CNB, Ti-Al-N, Ti-BN, (Tix,Cr1-x)N, TiN /Al2O3, итн. Со додавање на елементи како Al и Si на TiN облогите, може да се подобри отпорноста на оксидација со висока температура и цврстината на облогите, додека со додавање на елементи како B може да се подобри цврстината и цврстината на адхезија на облогите.

Поради сложеноста на повеќекомпонентниот состав, во оваа студија има многу контроверзии.Во студијата на повеќекомпонентните премази (Tix,Cr1-x)N, постои голема контроверзија во резултатите од истражувањето.Некои луѓе веруваат дека (Tix,Cr1-x)N облогите се базираат на TiN, а Cr може да постои само во форма на заменски цврст раствор во матрицата со точки TiN, но не како посебна CrN фаза.Други студии покажуваат дека бројот на атоми Cr кои директно ги заменуваат атомите на Ti во облогите (Tix,Cr1-x)N е ограничен, а преостанатиот Cr постои во единечна состојба или формира соединенија со N. Експерименталните резултати покажуваат дека додавањето на Cr до облогата ја намалува големината на површинските честички и ја зголемува тврдоста, а тврдоста на облогата ја достигнува својата највисока вредност кога процентот на маса на Cr достигнува 3l%, но и внатрешниот стрес на облогата ја достигнува својата максимална вредност.

3, Друг слој за обложување

Покрај најчесто користените TiN премази, многу различни инженерски керамика се користат за зајакнување на површината на запчаникот.

(1) Y.Тераучи и сор.од Јапонија ја проучувал отпорноста на триење на абење на титаниум карбид или титаниум нитрид керамички запчаници депонирани со методот на таложење на пареа.Запчаниците беа карбурирани и полирани за да се постигне цврстина на површината од околу HV720 и грубост на површината од 2,4 μm пред обложувањето, а керамичките облоги беа подготвени со хемиско таложење на пареа (CVD) за титаниум карбид и со физичко таложење на пареа (PVD) за титаниум нитрид, со дебелина на керамичкиот филм од околу 2 μm.Својствата на триење на абење беа испитани во присуство на масло и суво триење, соодветно.Откриено е дека отпорот на жолчка и отпорноста на гребење на порокот за запчаник значително се зголемиле по обложувањето со керамика.

(2) Композитен слој од хемиски обложени Ni-P и TiN беше подготвен со претходно обложување Ni-P како преоден слој и потоа депонирање на TiN.Студијата покажува дека површинската цврстина на овој композитен слој е до одреден степен подобрена, а облогата е подобро врзана со подлогата и има подобра отпорност на абење.

(3) WC/C, B4C тенок филм
M. Murakawa et al., Катедрата за машинско инженерство, Јапонскиот институт за технологија, користеше PVD технологија за депонирање WC/C тенок филм на површината на запчаниците, а неговиот век на траење беше три пати поголем од оној на обичните изгаснати и заземјени запчаници под масло- слободни услови за подмачкување.Франц Ј и сор.користеше PVD технологија за таложење на WC/C и B4C тенок филм на површината на запчаниците FEZ-A и FEZ-C, а експериментот покажа дека PVD облогата значително го намалува триењето на запчаниците, ја направи брзината помалку подложна на топло лепење или лепење, и ја подобри носечката способност на запчаникот.

(4) CrN филмови
CrN филмовите се слични на TiN филмовите по тоа што имаат поголема цврстина, а CrN филмовите се поотпорни на оксидација на висока температура од TiN, имаат подобра отпорност на корозија, помал внатрешен стрес од TiN филмовите и релативно подобра цврстина.Chen Ling et подготви композитен филм отпорен на абење TiAlCrN/CrN со одлично поврзување врз основа на филм на површината на HSS, а исто така ја предложи теоријата на натрупување на дислокација на повеќеслојниот филм, доколку енергетската разлика на дислокацијата помеѓу два слоја е голема, дислокацијата се јавува во еден слој ќе биде тешко да се премине неговиот интерфејс во другиот слој, со што ќе се формира дислокација што се натрупува на интерфејсот и ќе ја игра улогата на зајакнување на материјалот.Zhong Bin et го проучувал ефектот на содржината на азот врз фазната структура и својствата на триење на абење на CrNx филмовите, а студијата покажала дека врвот на дифракцијата Cr2N (211) во филмовите постепено се ослабувал и врвот CrN (220) постепено се подобрува со зголемувањето со содржина на N2, големите честички на површината на филмот постепено се намалуваа и површината имаше тенденција да биде рамна.Кога аерацијата на N2 беше 25 ml/min (струјата на лакот на целниот извор беше 75 А, депонираниот CrN филм има добар квалитет на површината, добра цврстина и одлична отпорност на абење кога аерацијата N2 е 25 ml/min (струјата на целниот извор на лакот е 75 А, негативна притисокот е 100 V).

(5) Супертврд филм
Супертврдиот филм е цврст филм со цврстина поголема од 40GPa, одлична отпорност на абење, отпорност на висока температура и низок коефициент на триење и низок коефициент на термичка експанзија, главно аморфен дијамантски филм и CN филм.Аморфните дијамантски филмови имаат аморфни својства, немаат подредена структура на долг дострел и содржат голем број CC тетраедрални врски, па затоа се нарекуваат и тетраедарски аморфни јаглеродни филмови.Како еден вид аморфен јаглероден филм, облогата слична на дијамант (DLC) има многу одлични својства слични на дијамантот, како што се висока топлинска спроводливост, висока цврстина, висок модул на еластичност, низок коефициент на термичка експанзија, добра хемиска стабилност, добра отпорност на абење и низок коефициент на триење.Се покажа дека обложувањето на дијамантски фолии на површините на менувачот може да го продолжи работниот век за фактор за 6 и значително да ја подобри отпорноста на замор.CN филмовите, познати и како аморфни јаглерод-азотни филмови, имаат кристална структура слична на онаа на β-Si3N4 ковалентни соединенија и се познати и како β-C3N4.Лиу и Коен и сор.изведе ригорозни теоретски пресметки користејќи пресметки на псевдопотенцијална лента од принципот на прва природа, потврди дека β-C3N4 има голема енергија на врзување, стабилна механичка структура, може да постои барем една подстабилна состојба и неговиот еластичен модул е ​​споредлив со дијамантот, со добри својства, што може ефикасно да ја подобри цврстината на површината и отпорноста на абење на материјалот и да го намали коефициентот на триење.

(6) Друг слој за обложување отпорен на абење од легура
Некои премази отпорни на легура, исто така, се обидоа да се применат на запчаници, на пример, таложењето на слој од легура Ni-P-Co на површината на забот од челични запчаници 45# е слој од легура за да се добие ултра фина организација на зрната. што може да го продолжи животниот век до 1,144~1,533 пати.Исто така, проучено е дека металниот слој Cu и облогата од легура Ni-W се нанесуваат на површината на забот на запчаникот од леано железо од легура Cu-Cr-P за да се подобри неговата цврстина;Облогата од легура Ni-W и Ni-Co се нанесува на површината на забот на запчаникот од леано железо HT250 за да се подобри отпорноста на абење за 4~6 пати во споредба со необложената опрема.