中國高端軸承的發(fā)展(2)
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發(fā)布日期: 2019.07.12
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在風力發(fā)電機、盾構(gòu)機等使用的超大型軸承材料方面,因國外材料研究工藝保密,國精度的切削加工部分風電高端軸承材料還依賴進口,軸承鋼新鋼種的研發(fā)不…
在風力發(fā)電機、盾構(gòu)機等使用的超大型軸承材料方面,因國外材料研究工藝保密,國
精度的切削加工
部分風電高端軸承材料還依賴進口,軸承鋼新鋼種的研發(fā)不能適應具有重載荷、高可靠性
求的大型風電軸承、盾構(gòu)機主軸承。
在軸承材料熱處理方面,滾動軸承的使用壽命和可靠性除了與軸承鋼材料的質(zhì)量相
外,還與材料的熱處理有著密切的關系,如WZ6航空發(fā)動機主軸承最初壽命只有300h,
過工藝處理強化之后,其壽命提高了一倍以上:SKF的MRC軸承公司通過改變熱處理
藝,使得M50NiL軸承鋼的斷裂切性值從350MPam2提高到將近700MPa?m,因此
開發(fā)和研究軸承鋼材料的新型熱處理工藝,對于提高軸承鋼材料的質(zhì)量和穩(wěn)定性,提高精
軸承的設計空間,提高精密軸承的服役性能都具有重大的意義。
通常軸承鋼的熱處理技術(shù)有下列幾種:常規(guī)馬氏體火法,貝氏體滓火法,等溫馬氏作
濘火法,表面滓火法、感應穿透加熱一表面火法等?,F(xiàn)有的各種軸承熱處理研究成果主要
著重于過共析碳化物形貌的控制、奧氏體晶粒細化等屬于細觀尺度上的組織調(diào)控,尚未見有
在亞微米、納米尺度對軸承鋼材料進行組織調(diào)控,進而優(yōu)化和提高軸承材料性能的報道
著主機的重型化、高速化、精密化,軸承的使用環(huán)境越來越多樣化,對軸承性能的要求也越來
越苛刻,目前我國的現(xiàn)有軸承鋼種已不能滿足或不能充分滿足主機對軸承的要求。在此基
礎上,國內(nèi)外軸承零件的生產(chǎn)引入了一批強化工藝,主要有:離子注入技術(shù),表面涂覆技術(shù)和
激光等高能束表面處理技術(shù)等。國外已經(jīng)開始應用于生產(chǎn),國內(nèi)仍然處于研究階段。
近年來,美國科羅拉多礦校的 Speer等為在淬火鋼內(nèi)穩(wěn)定一定量的殘余奧氏體,提出
火碳分配( quenching-partitining,QP)工藝,可以保證溶火高強度鋼的塑性和切性。在QP
工藝基礎上,徐祖耀院士于2007年建議采用熱處理的新工藝:火碳分配回火(QPT)工
藝,通過QPT處理,實現(xiàn)了微觀組織中各組成相的優(yōu)化組合,提高QPT鋼的綜合力學性
能,新型的QPT熱處理工藝,可以有效地控制馬氏體、貝氏體、殘余奧氏體以及碳化物的
形態(tài)和體積分數(shù),并且可以有效地消除鋼鐵材料中的內(nèi)應力,是一種在微觀尺度(納米尺度)
上對鋼的組織性能進行調(diào)控的創(chuàng)新成果。如果能將QPT應用于軸承鋼的成分調(diào)整和新工
藝開發(fā),這對于新品種軸承鋼材料的研發(fā),對于提高精密軸承的設計空間,提高精密軸承的
服役性能,滿足我國重大裝備技術(shù)的需要都具有重大的意義。
(3)軸承剛度與阻尼研究
按照承受載荷方向,軸承剛度分徑向、軸向和角剛度;按照運轉(zhuǎn)狀態(tài),軸承剛度又分為靜
州度和運動剛度。軸承剛度的計算主要基于軸承動力學模型完成,而有關軸承阻尼的理論
分析到日前為止進展緩慢。另外,軸承剛度、阻尼的測量方法也一直是研究的熱點
(4)滾動軸承生熱及傳熱分析
高速狀態(tài)下機床軸承的生熱是影響其轉(zhuǎn)速進一步提升的主要因素。滾動軸承的生熱
由軸承內(nèi)部摩擦引起的,滾動軸承的摩擦主要包括:滾動體與軸承內(nèi)、外之間自旋,?;瑒?
黏性引起的摩擦及軸承載荷引起的摩擦。目前,對軸承生熱計算方法主要有全局法和局部
法兩種,滾動軸承傳熱分析的方法主要有兩種:熱網(wǎng)絡法和有限元法