Teknoloġija tal-kisi tal-ger

It-teknoloġija tad-depożizzjoni PVD ġiet ipprattikata għal ħafna snin bħala teknoloġija ġdida ta 'modifika tal-wiċċ, speċjalment teknoloġija tal-kisi tal-jone vakwu, li kisbet żvilupp kbir f'dawn l-aħħar snin u issa tintuża ħafna fit-trattament ta' għodod, forom, ċrieki tal-pistun, gerijiet u komponenti oħra .Il-gerijiet miksija ppreparati bit-teknoloġija tal-kisi tal-jone vakwu jistgħu jnaqqsu b'mod sinifikanti l-koeffiċjent tal-frizzjoni, itejbu kontra l-ilbies u ċerti kontra l-korrużjoni, u saru l-fokus u l-punt sħun tar-riċerka fil-qasam tat-teknoloġija tat-tisħiħ tal-wiċċ tal-ger.

Il-materjali komuni użati għall-gerijiet huma prinċipalment azzar falsifikat, azzar fondut, ħadid fondut, metalli mhux tal-ħadid (ram, aluminju) u plastiks.L-azzar huwa prinċipalment 45 azzar, 35SiMn, 40Cr, 40CrNi, 40MnB, 38CrMoAl.Azzar b'karbonju baxx prinċipalment użat f'20Cr, 20CrMnTi, 20MnB, 20CrMnTo.L-azzar falsifikat jintuża b'mod aktar wiesa 'f'gerijiet minħabba l-prestazzjoni aħjar tiegħu, filwaqt li l-azzar fondut normalment jintuża biex jimmanifattura gerijiet b'dijametru > 400mm u struttura kumplessa.Irkaptu tal-ħadid fondut reżistenza kontra l-kolla u l-pitting, iżda n-nuqqas ta 'impatt u reżistenza għall-ilbies, prinċipalment għal xogħol stabbli, il-qawwa mhix veloċità baxxa jew daqs kbir u forma kumplessa, tista' taħdem taħt il-kondizzjoni tan-nuqqas ta 'lubrikazzjoni , adattat għal miftuħ trasmissjoni.Metalli mhux tal-ħadid komunement użati huwa bronż tal-landa, bronż aluminju-ħadid u liga tal-aluminju tal-ikkastjar, komunement użati fil-manifattura ta 'turbini jew gerijiet, iżda l-proprjetajiet li jiżżerżqu u kontra l-frizzjoni huma fqar, biss għal tagħbija ħafifa, medja u b'veloċità baxxa gerijiet.Irkaptu ta 'materjal mhux metalliku jintuża prinċipalment f'xi oqsma b'rekwiżiti speċjali, bħal lubrikazzjoni mingħajr żejt u affidabilità għolja.Il-qasam tal-kundizzjonijiet bħal tniġġis baxx, bħal apparat tad-dar, tagħmir mediku, makkinarju tal-ikel u makkinarju tat-tessuti.

Materjali tal-kisi tal-gerijiet

Materjali taċ-ċeramika tal-inġinerija huma materjali estremament promettenti b'saħħa u ebusija għolja, speċjalment reżistenza eċċellenti tas-sħana, konduttività termali baxxa u espansjoni termali, reżistenza għolja għall-ilbies u reżistenza għall-ossidazzjoni.Numru kbir ta 'studji wrew li l-materjali taċ-ċeramika huma intrinsikament reżistenti għas-sħana u għandhom xedd baxx fuq il-metalli.Għalhekk, l-użu ta 'materjali taċ-ċeramika minflok materjali tal-metall għal partijiet reżistenti għall-ilbies jista' jtejjeb il-ħajja tas-sub frizzjoni, jista 'jissodisfa xi wħud mit-temperatura għolja u materjali reżistenti għall-ilbies għolja, rekwiżiti multi-funzjonali u oħrajn iebsa.Fil-preżent, materjali taċ-ċeramika ta 'inġinerija ġew użati fil-manifattura ta' partijiet reżistenti għas-sħana tal-magna, trasmissjoni mekkanika fil-partijiet tal-ilbies, tagħmir kimiku fil-partijiet reżistenti għall-korrużjoni u partijiet tas-siġillar, dejjem aktar juru l-applikazzjoni wiesgħa ta 'prospetti ta' materjali taċ-ċeramika.

Pajjiżi żviluppati bħall-Ġermanja, il-Ġappun, l-Istati Uniti, ir-Renju Unit u pajjiżi oħra jagħtu importanza kbira lill-iżvilupp u l-applikazzjoni ta 'materjali taċ-ċeramika tal-inġinerija, jinvestu ħafna flus u ħaddiema biex jiżviluppaw it-teorija tal-ipproċessar u t-teknoloġija taċ-ċeramika tal-inġinerija.Il-Ġermanja nediet programm imsejjaħ "SFB442", li l-għan tiegħu huwa li tuża t-teknoloġija PVD biex tisintetizza film adattat fuq il-wiċċ tal-partijiet biex jissostitwixxi l-mezz lubrikanti potenzjalment ta 'ħsara għall-ambjent u l-ġisem tal-bniedem.PW Gold u oħrajn fil-Ġermanja użaw il-finanzjament minn SFB442 biex japplikaw it-teknoloġija PVD biex jiddepożitaw films irqaq fuq il-wiċċ ta 'rolling bearings u sabu li l-prestazzjoni kontra l-ilbies ta' rolling bearings tjiebet b'mod sinifikanti u l-films depożitati fuq il-wiċċ jistgħu jissostitwixxu kompletament il- funzjoni ta 'addittivi kontra l-ilbies ta' pressjoni estrema.Joachim, Franz et al.fil-Ġermanja użat teknoloġija PVD biex jipprepara films WC/C li juru proprjetajiet eċċellenti kontra l-għeja, ogħla minn dawk ta 'lubrikanti li fihom addittivi EP, riżultat li bl-istess mod jagħti l-possibbiltà li jissostitwixxu l-addittivi ta' ħsara b'kisi.E. Lugscheider et al.tal-Istitut tax-Xjenza tal-Materjali, Università Teknika ta 'Aachen, il-Ġermanja, b'finanzjament mid-DFG (Kummissjoni GermanResearch), wera żieda sinifikanti fir-reżistenza għall-għeja wara d-depożitu ta' films xierqa fuq azzar 100Cr6 bl-użu tat-teknoloġija PVD.Barra minn hekk, l-Istati Uniti General Motors bdiet fil-film ta 'depożizzjoni tal-wiċċ tal-gerijiet tal-karozzi tat-tip VolvoS80Turbo tagħha biex ittejjeb ir-reżistenza għall-għeja tal-pitting;il-famuża kumpanija Timken nediet l-isem ES200 gear surface film;trademark reġistrata kisi tal-ger MAXIT deher fil-Ġermanja;trademark reġistrata Graphit-iC u Dymon-iC rispettivament Il-kisi tal-gerijiet bit-trademarks reġistrati Graphit-iC u Dymon-iC huma wkoll disponibbli fir-Renju Unit.

Bħala spare parts importanti ta 'trasmissjoni mekkanika, l-irkaptu għandhom rwol importanti fl-industrija, għalhekk huwa ta' sinifikat prattiku importanti ħafna li tistudja l-applikazzjoni ta 'materjali taċ-ċeramika fuq irkaptu.Fil-preżent, iċ-ċeramika tal-inġinerija applikata għall-gerijiet hija prinċipalment dawn li ġejjin.

1、TiN kisi saff
1、TiN

Is-saff taċ-ċeramika TiN tal-kisi tal-jone huwa wieħed mill-kisi modifikat tal-wiċċ l-aktar użat b'ebusija għolja, saħħa ta 'adeżjoni għolja, koeffiċjent ta' frizzjoni baxx, reżistenza tajba għall-korrużjoni, eċċ Ġie użat ħafna f'diversi oqsma, speċjalment fl-industrija tal-għodda u l-moffa.Ir-raġuni ewlenija li taffettwa l-applikazzjoni tal-kisi taċ-ċeramika fuq l-irkaptu hija l-problema tat-twaħħil bejn il-kisi taċ-ċeramika u s-sottostrat.Peress li l-kundizzjonijiet tax-xogħol u l-fatturi li jinfluwenzaw tal-gerijiet huma ferm aktar ikkumplikati minn dawk tal-għodda u l-forom, l-applikazzjoni ta 'kisja TiN waħda fuq it-trattament tal-wiċċ tal-irkaptu hija ristretta ħafna.Għalkemm il-kisi taċ-ċeramika għandu l-vantaġġi ta 'ebusija għolja, koeffiċjent ta' frizzjoni baxx u reżistenza għall-korrużjoni, huwa fraġli u diffiċli biex tinkiseb kisi eħxen, għalhekk jeħtieġ sottostrat ta 'ebusija għolja u qawwa għolja biex isostni l-kisja sabiex tilgħab il-karatteristiċi tagħha.Għalhekk, il-kisja taċ-ċeramika tintuża l-aktar għal karbur u wiċċ ta 'l-azzar b'veloċità għolja.Il-materjal tal-irkaptu huwa artab meta mqabbel mal-materjal taċ-ċeramika, u d-differenza bejn in-natura tas-sottostrat u l-kisi hija kbira, għalhekk il-kombinazzjoni tal-kisi u s-sottostrat hija fqira, u l-kisja mhix biżżejjed biex tappoġġja l-kisi, li tagħmel il-kisja faċli biex taqa 'fil-proċess ta' użu, mhux biss ma tistax tilgħab il-vantaġġi tal-kisi taċ-ċeramika, iżda l-partiċelli tal-kisi taċ-ċeramika li jaqgħu barra se jikkawżaw xedd li joborxu fuq l-irkaptu, u tħaffef it-telf tal-ilbies tal-irkaptu.Is-soluzzjoni attwali hija li tuża teknoloġija ta 'trattament tal-wiċċ kompost biex ittejjeb ir-rabta bejn iċ-ċeramika u s-sottostrat.It-teknoloġija tat-trattament tal-wiċċ kompost tirreferi għall-kombinazzjoni ta 'kisi ta' depożizzjoni fiżika tal-fwar u proċessi jew kisjiet oħra ta 'trattament tal-wiċċ, bl-użu ta' żewġ uċuħ/uċuħ separati biex jimmodifikaw il-wiċċ tal-materjal tas-sottostrat biex jinkisbu proprjetajiet mekkaniċi komposti li ma jistgħux jinkisbu permezz ta 'proċess wieħed ta' trattament tal-wiċċ. .Kisi kompost TiN depożitat minn nitriding tal-jone u PVD huwa wieħed mill-kisjiet komposti l-aktar riċerkati.Is-sottostrat tan-nitrur tal-plażma u l-kisi kompost taċ-ċeramika TiN għandhom rabta qawwija u r-reżistenza għall-ilbies hija mtejba b'mod sinifikanti.

L-aħjar ħxuna tas-saff tal-film TiN b'reżistenza eċċellenti għall-ilbies u twaħħil tal-bażi tal-film hija ta 'madwar 3 ~ 4μm.Jekk il-ħxuna tas-saff tal-film hija inqas minn 2μm, ir-reżistenza għall-ilbies mhux se titjieb b'mod sinifikanti.Jekk il-ħxuna tas-saff tal-film hija aktar minn 5μm, it-twaħħil tal-bażi tal-film se jonqos.

2、Multi-saff, multi-komponent TiN kisi

Bl-applikazzjoni gradwali u mifruxa tal-kisi tat-TiN, hemm aktar u aktar riċerki dwar kif itejbu u jtejbu l-kisi tat-TiN.F'dawn l-aħħar snin, ġew żviluppati kisjiet b'ħafna komponenti u kisjiet b'ħafna saffi bbażati fuq kisjiet TiN binarji, bħal Ti-CN, Ti-CNB, Ti-Al-N, Ti-BN, (Tix,Cr1-x)N, TiN /Al2O3, eċċ Billi żżid elementi bħal Al u Si mal-kisi tat-TiN, ir-reżistenza għall-ossidazzjoni f'temperatura għolja u l-ebusija tal-kisi tista 'titjieb, filwaqt li żżid elementi bħal B tista' ttejjeb l-ebusija u s-saħħa tal-adeżjoni tal-kisi.

Minħabba l-kumplessità tal-kompożizzjoni b'ħafna komponenti, hemm ħafna kontroversji f'dan l-istudju.Fl-istudju tal-kisi b'ħafna komponenti (Tix,Cr1-x)N, hemm kontroversja kbira fir-riżultati tar-riċerka.Xi nies jemmnu li l-kisi (Tix,Cr1-x)N huma bbażati fuq TiN, u Cr jista 'jeżisti biss fil-forma ta' soluzzjoni solida ta 'sostituzzjoni fil-matriċi tat-tikek TiN, iżda mhux bħala fażi CrN separata.Studji oħra juru li n-numru ta 'atomi Cr li jissostitwixxu direttament l-atomi Ti f'kisjiet (Tix,Cr1-x)N huwa limitat, u l-Cr li jifdal jeżisti fl-istat singlet jew jifforma komposti b'N. Ir-riżultati sperimentali juru li ż-żieda ta' Cr għall-kisi tnaqqas id-daqs tal-partiċelli tal-wiċċ u żżid l-ebusija, u l-ebusija tal-kisi tilħaq l-ogħla valur tagħha meta l-perċentwal tal-massa ta 'Cr jilħaq 3l%, iżda l-istress intern tal-kisi jilħaq ukoll il-valur massimu tiegħu.

3、Other kisi saff

Minbarra l-kisi tat-TiN użat b'mod komuni, ħafna ċeramika ta 'inġinerija differenti tintuża għat-tisħiħ tal-wiċċ tal-ger.

(1)Y.Terauchi et al.tal-Ġappun studja r-reżistenza għall-ilbies tal-frizzjoni tal-gerijiet taċ-ċeramika tal-karbur tat-titanju jew tan-nitrur tat-titanju depożitati bil-metodu ta 'depożizzjoni tal-fwar.L-irkaptu ġew carburized u illustrati biex tinkiseb ebusija tal-wiċċ ta 'madwar HV720 u ħruxija tal-wiċċ ta' 2.4 μm qabel il-kisi, u l-kisi taċ-ċeramika ġew ippreparati permezz ta 'depożizzjoni ta' fwar kimiku (CVD) għal karbur tat-titanju u permezz ta 'depożizzjoni ta' fwar fiżiku (PVD) għal nitrur tat-titanju, bi ħxuna tal-film taċ-ċeramika ta 'madwar 2 μm.Il-proprjetajiet ta 'xedd ta' frizzjoni ġew investigati fil-preżenza ta 'żejt u frizzjoni niexfa, rispettivament.Instab li r-reżistenza għall-ġlir u r-reżistenza għall-grif tal-morsa tal-ger ġew imtejba sostanzjalment wara kisi biċ-ċeramika.

(2)Kisi kompost ta 'Ni-P u TiN miksi b'mod kimiku ġie ppreparat bil-kisi minn qabel ta' Ni-P bħala saff ta 'tranżizzjoni u mbagħad iddepożita TiN.L-istudju juri li l-ebusija tal-wiċċ ta 'dan il-kisi kompost ġiet imtejba sa ċertu punt, u l-kisja hija mwaħħla aħjar mas-sottostrat u għandha reżistenza aħjar għall-ilbies.

(3) WC/C, B4C film irqiq
M. Murakawa et al., Dipartiment ta 'l-Inġinerija Mekkanika, l-Istitut tat-Teknoloġija tal-Ġappun, użaw teknoloġija PVD biex jiddepożitaw film irqiq WC/C fuq il-wiċċ ta' gerijiet, u l-ħajja tas-servizz tagħha kienet tliet darbiet dik ta 'gerijiet ordinarji mkessħa u mitħun taħt żejt- kundizzjonijiet ta’ lubrikazzjoni ħielsa.Franz J et al.uża t-teknoloġija PVD biex jiddepożita film irqiq WC/C u B4C fuq il-wiċċ tal-gerijiet FEZ-A u FEZ-C, u l-esperiment wera li l-kisi PVD naqqas b'mod sinifikanti l-frizzjoni tal-irkaptu, għamel l-irkaptu inqas suxxettibbli għal inkullar sħun jew inkullar, u tejbet il-kapaċità li ġġorr it-tagħbija tal-irkaptu.

(4) Films CrN
Il-films CrN huma simili għal films TiN peress li għandhom ebusija ogħla, u films CrN huma aktar reżistenti għall-ossidazzjoni f'temperatura għolja minn TiN, għandhom reżistenza għall-korrużjoni aħjar, stress intern aktar baxx minn films TiN, u toughness relattivament aħjar.Chen Ling et ipprepara film kompost TiAlCrN/CrN reżistenti għall-ilbies b'twaħħil eċċellenti ibbażat fuq il-film fuq il-wiċċ ta 'HSS, u ppropona wkoll it-teorija tal-istivar tad-dislokazzjoni ta' film b'ħafna saffi, jekk id-differenza tal-enerġija tad-dislokazzjoni bejn żewġ saffi hija kbira, id-dislokazzjoni sseħħ f'saff wieħed se jkun diffiċli biex taqsam l-interface tagħha fis-saff l-ieħor, u b'hekk tifforma l-istivar tad-dislokazzjoni fl-interface u tilgħab ir-rwol li jsaħħaħ il-materjal.Zhong Bin et studja l-effett tal-kontenut tan-nitroġenu fuq l-istruttura tal-fażi u l-proprjetajiet tal-ilbies frizzjonali tal-films CrNx, u l-istudju wera li l-quċċata tad-diffrazzjoni Cr2N (211) fil-films ddgħajjef gradwalment u l-quċċata CrN (220) imsaħħa gradwalment biż-żieda ta 'kontenut ta' N2, il-partiċelli kbar fuq il-wiċċ tal-film naqsu gradwalment u l-wiċċ kellu tendenza li jkun ċatt.Meta l-arjazzjoni N2 kienet 25 ml/min (il-kurrent tal-ark tas-sors fil-mira kien 75 A, il-film CrN depożitat għandu kwalità tajba tal-wiċċ, ebusija tajba u reżistenza eċċellenti għall-ilbies meta l-arjazzjoni N2 hija 25ml/min (kurrent tal-ark tas-sors fil-mira huwa 75A, negattiv). pressjoni hija 100V).

(5) Film superhard
Il-film superhard huwa l-film solidu b'ebusija akbar minn 40GPa, reżistenza eċċellenti għall-ilbies, reżistenza għat-temperatura għolja u koeffiċjent ta 'frizzjoni baxx u koeffiċjent ta' espansjoni termali baxxa, prinċipalment film tad-djamanti amorfu u film CN.Il-films tad-djamanti amorfu għandhom proprjetajiet amorfu, l-ebda struttura ordnata fuq medda twila, u fihom numru kbir ta 'bonds tetrahedral CC, għalhekk jissejħu wkoll films tal-karbonju amorfu tetrahedral.Bħala tip ta 'film tal-karbonju amorfu, kisi bħal djamant (DLC) għandu ħafna proprjetajiet eċċellenti simili għad-djamant, bħal konduttività termali għolja, ebusija għolja, modulu elastiku għoli, koeffiċjent baxx ta' espansjoni termali, stabbiltà kimika tajba, reżistenza tajba għall-ilbies u koeffiċjent ta 'frizzjoni baxx.Intwera li l-kisi ta 'films bħal djamant fuq uċuħ tal-irkaptu jista' jestendi l-ħajja tas-servizz b'fattur ta '6 u jtejjeb b'mod sinifikanti r-reżistenza għall-għeja.Il-films CN, magħrufa wkoll bħala films amorfu tal-karbonju-nitroġenu, għandhom struttura tal-kristall simili għal dik ta 'komposti kovalenti β-Si3N4 u huma magħrufa wkoll bħala β-C3N4.Liu u Cohen et al.wettaq kalkoli teoretiċi rigorużi bl-użu ta 'kalkoli ta' faxxa psewdopotenzjali mill-prinċipju ta 'l-ewwel natura, ikkonferma li β-C3N4 għandu enerġija li torbot kbira, struttura mekkanika stabbli, jista' jeżisti mill-inqas stat wieħed sub-stabbli, u l-modulu elastiku tiegħu huwa komparabbli mad-djamant, bi proprjetajiet tajbin, li jistgħu jtejbu b'mod effettiv l-ebusija tal-wiċċ u r-reżistenza għall-ilbies tal-materjal u jnaqqsu l-koeffiċjent tal-frizzjoni.

(6) Saff ieħor ta 'kisi ta' liga reżistenti għall-ilbies
Xi kisjiet reżistenti għall-ilbies ta 'liga ġew ippruvati wkoll biex jiġu applikati għal gerijiet, pereżempju, id-depożizzjoni ta' saff ta 'liga Ni-P-Co fuq il-wiċċ tas-snien ta' 45 # gerijiet tal-azzar huwa saff ta 'liga biex tinkiseb organizzazzjoni ta' qamħ ultra-fina, li jistgħu jestendu l-ħajja sa 1.144 ~ 1.533 darbiet.Ġie studjat ukoll li saff tal-metall Cu u kisi ta 'liga Ni-W huma applikati fuq il-wiċċ tas-snien ta' tagħmir tal-ħadid fondut liga Cu-Cr-P biex itejbu s-saħħa tiegħu;Il-kisi tal-liga Ni-W u Ni-Co huma applikati fuq il-wiċċ tas-snien tal-irkaptu tal-ħadid fondut HT250 biex ittejjeb ir-reżistenza għall-ilbies b'4 ~ 6 darbiet meta mqabbla mal-irkaptu mhux miksi.