การพัฒนาเทคโนโลยีวัสดุเกียร์: การวิจัยอายุการใช้งานของโลหะผสมที่ทนต่อการสึกหรอในเฟืองเกลียว

ในด้านการส่งผ่านอุตสาหกรรมเป็นองค์ประกอบหลักประสิทธิภาพของวัสดุของขดลวด เกียร์ กำหนดความน่าเชื่อถือและค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานโดยตรงของอุปกรณ์ ในขณะที่อุตสาหกรรมการผลิตอัพเกรดไปสู่ความแม่นยำสูงภาระงานสูงและอายุการใช้งานที่ยาวนานคอขวดต้านทานการสึกหรอของวัสดุเกียร์แบบดั้งเดิมในสภาพการทำงานที่รุนแรงกำลังโดดเด่นมากขึ้นเรื่อย ๆ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาการวิจัยและพัฒนาและการประยุกต์ใช้วัสดุโลหะผสมที่ทนต่อการสึกหรอได้จัดหาโซลูชั่นใหม่สำหรับการพัฒนาประสิทธิภาพของเกียร์เกลียวกลายเป็นจุดสนใจทางเทคนิคของสนามส่งอุตสาหกรรมระดับโลก

1. คอขวดประสิทธิภาพและจุดปวดอุตสาหกรรมของวัสดุเกียร์แบบดั้งเดิม

เฟืองเกลียวแบบดั้งเดิมส่วนใหญ่ใช้เหล็ก 20crmnti คาร์บูไรซ์หรือเหล็กกล้า 45# แม้ว่าพวกเขาจะมีความแข็งแรงและความทนทาน แต่ก็มีข้อ จำกัด ในการโหลดสูงผลกระทบที่แข็งแกร่งและสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน:
อัตราการสึกหรอสูง: ในการกลิ้งร้อนโลหะเครื่องจักรขุดและสถานการณ์อื่น ๆ อัตราการสึกหรอของความเหนื่อยล้าของการสัมผัสพื้นผิวเฟืองสามารถเข้าถึง 0.05 มม./พันชั่วโมงส่งผลให้ความแม่นยำในการส่งลดลง
ความต้านทานการกัดกร่อนที่อ่อนแอ: ในสภาพแวดล้อมที่ชื้นเช่นวิศวกรรมเคมีและวิศวกรรมทางทะเลเหล็กแบบดั้งเดิมมีแนวโน้มที่จะเกิดการกัดกร่อนทางเคมีไฟฟ้าและอายุการใช้งานโดยเฉลี่ยจะสั้นลง 30%-50%;
การสูญเสียพลังงานอย่างมีประสิทธิภาพขนาดใหญ่: การสูญเสียแรงเสียดทานที่เกิดจากพื้นผิวขรุขระคิดเป็น 15% -20% ของการใช้พลังงานทั้งหมดของอุปกรณ์ซึ่งไม่สอดคล้องกับแนวโน้มการผลิตสีเขียว

2. ความก้าวหน้าทางเทคนิคและข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพของวัสดุโลหะผสมที่ทนต่อการสึกหรอ

โลหะผสมที่ทนต่อการสึกหรอใหม่ได้สร้างระบบป้องกันสามมิติของ "การเพิ่มความแข็งแรงของการกัดกร่อนของค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำ" ผ่านการผสมผสานองค์ประกอบหลายอัลลอยด์และการเพิ่มประสิทธิภาพโครงสร้างจุลภาค:
นวัตกรรมการแต่งเพลงโลหะผสม
เหล็กหล่อโครเมียมสูง: ปริมาณโครเมียมเพิ่มขึ้นเป็น 20%-30%สร้างเฟสฮาร์ดโครเมียมคาร์ไบด์ประเภท M7C3 ด้วยความแข็งของ HV1400-1600 ซึ่งสูงกว่าเหล็กแบบดั้งเดิม 4-5 เท่า
โลหะผสมที่ใช้นิกเกิล: เพิ่มองค์ประกอบนิกเกิล 15% -25% เพื่อสร้างสารละลายลูกบาศก์ของแข็งเป็นศูนย์กลางและความต้านทานการกัดกร่อนของมันสูงกว่าสแตนเลส 8-10 เท่าและเหมาะสำหรับกรดที่แข็งแรงและสภาพแวดล้อมอัลคาไลที่แข็งแรง
การดัดแปลงโลหะผสมทองแดง: แนะนำองค์ประกอบการติดตามเช่นเบริลเลียมและไทเทเนียมเพื่อปรับแต่งธัญพืชเป็น5-10μmในขณะที่ลดค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานให้ต่ำกว่า 0.03 ใกล้กับระดับของ polytetrafluoroethylene
ขั้นตอนการเตรียมการอัพเกรด
เทคโนโลยีการถลุงสุญญากาศ: ผ่านการถลุงโลหะผสมในสภาพแวดล้อมสุญญากาศเนื้อหาของสิ่งเจือปนจะถูกควบคุมต่ำกว่า 0.005% เพื่อหลีกเลี่ยงข้อบกพร่องในรูขุมขนและการรวมตะกรัน
กระบวนการดับความร้อนใต้พิภพ: การเปลี่ยนแปลงของ bainite ดำเนินการในห้องอาบน้ำเกลือ 250-350 ℃ดังนั้นชั้นความเครียดแรงอัดที่เหลือ (ความลึก 0.3-0.5 มม.) จะเกิดขึ้นบนพื้นผิวของเกียร์
เทคโนโลยีการเคลือบผิว: ใช้เทคโนโลยีการสะสมไอทางกายภาพ (PVD) เพื่อเคลือบผิวเพชร (DLC) เคลือบด้วยความหนา2-5μmและความขรุขระของพื้นผิวลดลงต่ำกว่า RA0.2

3. แอปพลิเคชันอุตสาหกรรมและการตรวจสอบข้อมูลของเกียร์สวอน

การใช้งานเชิงพาณิชย์ของโลหะผสมที่ทนต่อการสึกหรอได้สร้างความก้าวหน้าในหลายสาขาการปรับปรุงความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์และเศรษฐศาสตร์อย่างมีนัยสำคัญ:
อุตสาหกรรมโลหะวิทยา: หลังจากเฟืองลูกกลิ้งของโรงงานเหล็กใช้โลหะผสมนิกเกิลโครเมียมสูงอายุการใช้งานจะขยายออกไปจาก 6 เดือนเป็น 5 ปีอัตราการสึกหรอจะลดลงเป็น 0.01 มม. / พันชั่วโมงและค่าบำรุงรักษาประจำปีลดลง 80%;
อุตสาหกรรมเคมี: เกียร์โลหะผสมนิกเกิลทำงานอย่างต่อเนื่องในสื่อกรดไฮโดรคลอริก (ความเข้มข้น 30%, อุณหภูมิ 80 ℃) เป็นเวลา 1,000 ชั่วโมงโดยมีความลึกของการกัดกร่อนเพียง 0.02 มม. ซึ่งสูงกว่าสแตนเลส 316L 12 เท่า
สนามพลังงานใหม่: หลังจากกระปุกเกียร์พลังงานลมใช้โลหะผสมที่ทนต่อทองแดงได้ประสิทธิภาพการส่งผ่านได้เพิ่มขึ้นจาก 92% เป็น 96% และการใช้พลังงานประจำปีลดลงประมาณ 500,000 องศาและเสียงดังลดลง 15dB (A)
จากข้อมูลจาก International Gear Association (AGMA) ขนาดของตลาดอุปกรณ์อัลลอยที่ทนต่อการสึกหรอทั่วโลกถึง 4.7 พันล้านเหรียญสหรัฐในปี 2566 โดยมีอัตราการเติบโตของสารประกอบประจำปี 12.5%

4. วิวัฒนาการทางเทคโนโลยีในอนาคตและผลกระทบของอุตสาหกรรม

การพัฒนาวัสดุโลหะผสมที่ทนต่อการสึกหรอกำลังทำซ้ำไปสู่คอมโพสิตอัจฉริยะและสีเขียว:
การออกแบบโครงสร้างคอมโพสิต: พัฒนาวัสดุการไล่ระดับสีของ "ชั้นพื้นผิวที่ทนต่อการสึกหรอแกนกลาง" และบรรลุการผสมผสานโลหะผสมของชั้นโลหะผสมที่แตกต่างกันผ่านเทคโนโลยีการหุ้มด้วยเลเซอร์โดยคำนึงถึงความแข็งของพื้นผิวและการต้านทานแรงกระแทกโดยรวม
การรวมการตรวจสอบอัจฉริยะ: เซ็นเซอร์ Fiber Bragg Grating (FBG) แบบฝังตัวในเมทริกซ์เกียร์เพื่อตรวจสอบการสึกหรอและการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิในเวลาจริงและรวมกับอัลกอริทึม AI เพื่อทำนายชีวิตที่เหลืออยู่โดยมีอัตราความผิดพลาดน้อยกว่า 5%;
การปฏิบัติทางเศรษฐกิจแบบวงกลม: ความสามารถในการรีไซเคิลของโลหะผสมที่ทนต่อการสึกหรอสูงกว่า 95% และการใช้พลังงานในกระบวนการผลิตต่ำกว่ากระบวนการบำบัดความร้อนแบบดั้งเดิม 30% ซึ่งสอดคล้องกับข้อกำหนดของ "แผนปฏิบัติการเศรษฐกิจแบบวงกลม" ของสหภาพยุโรป
ตั้งแต่การส่งผ่านงานเครื่องจักรการขุดอย่างหนักไปจนถึงการควบคุมความแม่นยำของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์เกียร์สวี่รอลอัลลอยที่ทนต่อการสึกหรอกำลังปรับเปลี่ยนตรรกะพื้นฐานของการส่งผ่านอุตสาหกรรม ความก้าวหน้าของเทคโนโลยีวัสดุนี้ไม่เพียง แต่เป็นการทดแทนวัสดุเหล็กแบบดั้งเดิม แต่ยังเป็นการสนับสนุนที่สำคัญสำหรับการเปลี่ยนแปลงของการผลิตให้เป็น "การบำรุงรักษาน้อยกว่าอายุการใช้งานที่ยาวนานและประสิทธิภาพการใช้พลังงานสูง" ในขณะที่อุตสาหกรรมการผลิตทั่วโลกยังคงเพิ่มความต้องการเพื่อความน่าเชื่อถือและความยั่งยืนเกียร์โลหะผสมที่ทนต่อการสึกหรอคาดว่าจะครอบครองมากกว่า 70% ของตลาดส่งสัญญาณระดับสูงในอีกห้าปีข้างหน้ากลายเป็นหนึ่งในตัวชี้วัดหลักสำหรับการวัดความสูงของอุปกรณ์อุตสาหกรรม