נושאת חומרים מפתח לאמינות מוגברת

השימוש בפלדות וטיפולי פנים ספציפיים ליישום מאפשר הגדלה משמעותית של אמינות המיסבים, מה שתורם להפחתת תות"ק של מכונות וציוד (עלות הבעלות הכוללת).

עבור מיסבים בעלי ביצועים גבוהים, הבחירה והאופטימיזציה של חומרים (פלדה) ממלאים תפקיד מרכזי בפיתוחם. מסיבה זו, הנדסת חומרים היא אחת מארבע טכנולוגיות מחקר ופיתוח מרכזיות ב-NSK.

שילוב של סגסוגת מיוחדת וטיפול חום ספציפי שימש לפיתוח פלדה סופר קשוחה של NSK

טוהר חומרים

חיי העייפות של פלדות נושאות סגסוגת כגון 100 Cr6 (או SUJ2 בתקן היפני), למשל, תלויים בעיקר בתוכן ההכללה. תחמוצת או הכללות שאינן מתכתיות בפרט, לקדם השפעות שליליות מתחת לפני השטח של מסלול המרוצים. כדוגמה, ידוע כי הכללות אלומיניום תחמוצת, אשר נוצרים על ידי תהליך של חמצון במהלך ההמסה, יכול להוביל לירידה משמעותית בחיי העייפות נושאת. אפקט זה נוצר מכיוון הכללות תחמוצת אלומיניום הם קשים יחסית יכול לשבור כאשר הפלדה מעובדת, כגון במהלך זיוף. כאשר הפרידה מתרחשת, ההכללות מתכווצות ומחלישות את המבנה הזעיר.

מסבים כדוריים עמוקים של BNEQARTET משמשים בכוננים של מכונות חשמליות כגון מכשירי חשמל ביתיים

בשותפות עם יצרן פלדה מוביל, NSK פיתחה חומרים כמו פלדה Z, פלדה EP ו BNEQUARTET כדי למנוע סוג זה של השפעה שלילית. חלק מחומרים אלה מיוצרים באמצעות תהליכי התכה מיוחדים המפחיתים תוכן שאינו מתכתי ומאריכים את חיי העייפות.

טיפול חום ספציפי ליישום

טיפול בחום הוא פרמטר נוסף המשפיע על המאפיינים הספציפיים של פלדות וכתוצאה מכך משפיע גם על המיסבים. עובדה זו היא מדוע חומרים כגון פלדה SHX של NSK חשופים לטיפול חום ספציפי עמיד במיוחד ללבוש בטמפרטורות הפעלה גבוהות. מיסבים מסוג זה נדרשים לא רק כאשר החום קיים כחלק טבוע בתהליך, אלא ביישומים כגון כלי מכונה, שבהם מהירויות ציר גבוהות יוצרות טמפרטורות גבוהות ברכיבי הכונן.

במהלך הפיתוח, המאפיינים של פלדה SHX הוכחו באמצעות בדיקות התנגדות ללבוש מקיפות, כולל ארבעה כדורים ובדיקות רולר, כמו גם חומר ובדיקות חיים עייפות פני השטח.

תבנית נזק אופיינית: אזורי תחריט לבן מתחת לפני השטח החומר

ההבדל הוא בסגסוגת

הפרמטר השלישי בחיפוש אחר אמינות נושאת גדולה יותר הוא הסגסוגת. סגסוגות יכולות למנוע, או לפחות למזער, היווצרות סדקים במיקרו-מבנה הנושא. שוב בשיתוף עם יצרני פלדה, NSK פיתחה סגסוגות מיוחדות שונות עבור פרופיל יישום זה.

מיסבים גליליים שרוף של ארבע שורות המשמשים מיסבים פלנטריים משולבים בטורבינות רוח

חומרים כגון הפלדה סופר קשוחה של NSK מגיעים משילוב טיפול חום אופטימלי עם סגסוגת מיוחדת (Image1). לדוגמה, התקשות של פלדות באמצעות תהליך כגון קרבונייטינג מגדילה את חיי השירות בגורם של שניים בהשוואה לחיי השירות המשוערים בתנאי סיכוך מזוהמים. בסביבות שבהן חומר הסיכה יש מזהמים נורמליים, נושא חיי שירות יכול אפילו להיות מוגבר על ידי גורם של 10. הסיבה לביצועים משופרים זה היא כי בלאי המושרה על פני השטח הנגרמת על ידי שימון לא מספיק או זיהום של חומר הסיכה מופחת באופן משמעותי. בתורו, כל נזק פוטנציאלי שנגרם על ידי 'סדקים תחריט לבן' (WECs) מתעכב.

דוגמה 1

פיתוח חומרים חדשים הוא בדרך כלל בתגובה למגמות תעשייתיות או לשינויים בדרישות היישום. כך היה עם טכנולוגיית BNEQUARTET, ש-NSK הציגה לראשונה לפני שנתיים (Image2). BNEQUARTET נוצר בתחילה בתגובה לעלייה הקבועה בגודל של תופי מכונת כביסה. מסבים כדוריים עמוקים גרוב נמצא בהרחבה במכונות כביסה טעינה קדמית ברחבי אירופה כפופים לטעינה לא אחידה ואסימטרית. עם גדלי תופים הולכים וגדלים, עומסי כביסה גבוהים יותר ממקמים דרישות גדולות אף יותר על מיסבים.

היתרונות של סופר TF בעת פעולה עם חומר סיכה מזוהם

בתגובה, מומחי חומרים NSK להגדיר על שיפור הרכב סגסוגת של פלדה מיוחדת המונעת סדקים וחריץ מטופס ב raceways, והכי חשוב, עוצר אותם מהתפשטות. בנוסף, פלדה מסוימת זו היא טהורה במיוחד. סט האמצעים שהוחלו בטכנולוגיית BNEQARTET הביא להכפלה של חיי השירות בזמן שהיה תחת עומס גבוה ותנאים סביבתיים שליליים.

דוגמה 2

דוגמה נוספת לפיתוח חומרים מונחי יישומים מגיעה מטכנולוגיה של טורבינות רוח. כאן, נזק למיסבים בצורה של WECs יכול להתרחש מתחת לפני השטח של החומר (Image3). מבנים לבנים אלה של פריט שביר, אשר נוצרים על ידי שינויים במיקרומבנה, ניתן לצפות בקטעים חוצים חרוטים ומלוטש של החומר. המבנים שהשתנו אינם מסוגלים עוד לעמוד בטענים הגבוהים המוחלים. WECs יוצרים ופרושים, מה שמוביל לפגמים על פני השטח כגון פיתולים או WSF (מבנה לבן מתנופף).

רכיבים וציפויים קרמיים למיסבים הם תחום מחקר נוסף ב-NSK

מדענים מעולם לא הצליחו להסביר באופן מלא את הסיבות ל-WEC. החשיבה הנוכחית מניחה כי התנאים נגרמות על ידי ההשפעות של אינטראקציה רכיב בתוך powertrain. אלה כוללים דינמיקה, חיכוך מעורב, מטענים חשמליים / זרמים, גורמים כימיים, תנועות החלקה / שקופיות ודיפוזיה מימן.

פיתוח אמצעי נגד

הודות להצלחה בשכפול WEC במעבדה, NSK הצליחה לאחר מכן לפתח אמצעי נגד הכוללים את הבעירה של פלדות נושאות מוקשחות מרטנסייט, יחד עם חומרים אחרים ספציפיים (Image4). תהליך נוסף זה הוצג לעכב באופן משמעותי את המופע של נזק WEC.

שיטה יעילה נוספת להפחתת ההסתברות לנזק של WEC היא השימוש בטבעות נושאות פלדה קשוחה של NSK. באמצעות שילוב זה של טיפול בחומר ופני השטח, דירוג עומס דינמי בדרך כלל ניתן לשפר על ידי 23%, אשר במיסבים מתגלגלים שווה ערך הכפלה של חיי עייפות.

הפחתת נזקי WEC

לגבי בלאי המושרה על פני השטח עקב שימון לקוי או חומר סיכה מזוהם, זה מופחת מאוד עם השימוש במיסבים STF (Image5), בעוד נזק WEC פוטנציאלי מתעכב. סדרה של בדיקות NSK הראו כי הזמן לפני תחילת הנזק הוכפל.

אסטרטגיה יתרון נוסף היא להשתמש בטבעות נושאות עשוי 'אנטי לבן מבנה קשה' (AWS-TF), חומר NSK קנייני שפותח במיוחד כדי למנוע נזק WEC. בסדרה מקיפה של בדיקות, חיי ההפעלה של טבעות נושאות פלדה קונבנציונליות נמדדו עד לרגע שבו זוהה נזק WEC. לאחר מכן, סדרת הבדיקה חזרה על עצמה עם AWS-TF. לאחר פי שמונה יותר חיי שירות מאשר טבעות נושאות הפלדה הקונבנציונליות, לא זוהו WEAs (אזורי תחריט לבן) בחומר.

פלסטיק וקרמיקה

פיתוח חומרים ב-NSK הוא לא רק על פלדה. חומרים פלסטיים, כמו גם מתכות לא ברזליות כגון פליז, נבדקים גם על מנת לבצע שיפורים ממוקדים בדיוק המאפיינים של כלובים. יתר על כן, קרמיקה וציפויים קרמיקה (Image6) לשחק תפקיד הולך וגדל כאשר יש צורך בהתאמות למאפייני מוליכות חשמלית של מיסבים ואת ההתנגדות שלהם ללבוש. בנושא זה, NSK הציגה לאחרונה פיתוח קרמי בשם HDY2, אשר כולל בידוד ממוטב ומאפייני מוליכות תרמית.

לבסוף, תחום מיקוד נוסף לפיתוח חומרים נוגע לחומרי סיכה. טריבולוגיה היא כשירות ליבה נפרדת בארגון המחקר והפיתוח של NSK, לצד טכנולוגיית חומרים.