Gennembrud af gearmateriale: Forskning om bæreleveringer af bæresistente legeringer i spiral gear

I området industriel transmission, som en kernekomponent, den materielle ydeevne for det spiralformede gear Bestemmer direkte pålideligheden og drifts- og vedligeholdelsesomkostningerne for udstyret. Når fremstillingsindustrien opgraderer mod høj præcision, høj belastning og lang levetid, bliver slidstyrkeflaskehalsen af ​​traditionelle gearmaterialer under ekstreme driftsforhold stadig mere fremtrædende. I de senere år har forskning og udvikling og anvendelse af slidbestandige legeringsmaterialer leveret nye løsninger til gennembrudets gennembrud af spiral gear, der er blevet det tekniske fokus for det globale industrielle transmissionsfelt.

1. Performance flaskehalse og industriens smertepunkter for traditionelle gearmaterialer

Traditionelle spiralgear bruger for det meste 20crmnti karbureret stål eller 45# tempereret stål. Selvom de har en vis styrke og sejhed, er de begrænset i høj belastning, stærk påvirkning og ætsende miljøer:
Høj slidhastighed: I metallurgisk varm rullende, minemaskiner og andre scenarier kan træthedsslidhastigheden for gearoverfladekontakt nå 0,05 mm/tusind timer, hvilket resulterer i et fald i transmissionsnøjagtighed;
Svag korrosionsbestandighed: I fugtige miljøer som kemisk teknik og havteknik er traditionelt stål tilbøjelig til elektrokemisk korrosion, og den gennemsnitlige levetid forkortes med 30%-50%;
Stort energieffektivitetstab: Friktionstabet forårsaget af ru overflader tegner sig for 15% -20% af det samlede energiforbrug af udstyret, som ikke er i overensstemmelse med den grønne produktionstrend.

2. Tekniske gennembrud og ydelsesfordele ved slidbestandige legeringsmaterialer

Den nye slidbestandige legering har opbygget et tredimensionelt beskyttelsessystem med "hård fase styrkelse af korrosionsbarriere lav friktionskoefficient" gennem kombination af multi-legeringselement og mikrostrukturoptimering:
Legeringssammensætningsinnovation
Højt kromstøbejern: Kromindholdet øges til 20%-30%, hvilket danner en M7C3-type kromkarbidhård fase, med en mikrohardhed af HV1400-1600, som er 4-5 gange højere end traditionelt stål;
Nikkelbaseret legering: Tilsæt 15% -25% nikkelelementer for at danne en ansigtscentreret kubisk fast opløsning, og dens korrosionsbestandighed er 8-10 gange højere end for rustfrit stål og er egnet til stærke syre- og stærke alkalisiljøer;
Kobberlegeringsmodifikation: Introducer sporelementer såsom beryllium og titanium for at forfine kornene til 5-10μm, mens den reducerer friktionskoefficienten til under 0,03, tæt på niveauet af polytetrafluorethylen.
Forberedelsesprocesopgradering
Vakuumsmeltningsteknologi: Gennem legeringsmeltning i et vakuummiljø styres urenhedsindholdet under 0,005% for at undgå defekter i luftporer og slaggindeslutninger;
Isotermisk slukningsproces: Bainittransformation udføres i en 250-350 ℃ saltbad, så det resterende trykspændingslag (dybde 0,3-0,5 mm) dannes på gearets overflade, og træthedsmodstandslivet øges med 200%-300%;
Overfladebelægningsteknologi: Brug fysisk dampaflejring (PVD) -teknologi til at belægge diamantlignende (DLC) -belægning, med en tykkelse på 2-5μm, og overfladen ruhed falder under RA0.2.

3. industriapplikation og databekræftelse af slidbestandige legeringsspiral gear

Den kommercielle anvendelse af slidbestandige legeringer har foretaget gennembrud på mange områder, hvilket forbedrer udstyrets pålidelighed og økonomi markant:
Metallurgisk industri: Efter rulleudstyret på en stålmølle bruger høj kromnikkellegering, levetiden forlænges fra 6 måneder til 5 år, reduceres slidhastigheden til 0,01 mm / tusind timer, og de årlige vedligeholdelsesomkostninger reduceres med 80%;
Kemisk industri: Nikkelbaserede legeringsgear fungerer kontinuerligt i saltsyremedium (koncentration 30%, temperatur 80 ℃) i 1000 timer med en korrosionsdybde på kun 0,02 mm, hvilket er 12 gange højere end 316L rustfrit stål;
Nyt energifelt: Efter at vindkraften gearkasse bruger kobberbaseret slidbestandig legering, er transmissionseffektiviteten øget fra 92% til 96%, og det årlige energiforbrug er reduceret med ca. 500.000 grader, og støjen er faldet med 15dB (a).
Ifølge data fra International Gear Association (AGMA) nåede den globale slidbestandige legeringsgearmarkedsstørrelse på 4,7 mia. Dollars i 2023, med en årlig sammensat vækstrate på 12,5%, hvoraf spiraludstyr tegner sig for mere end 60%og blev det hurtigst voksende segment.

4. Fremtidig teknologisk udvikling og industriens påvirkning

Udviklingen af ​​slidbestandige legeringsmaterialer itererer mod sammensat, intelligent og grøn:
Sammensat strukturelt design: Udvikl gradientmaterialer af "slidbestandigt overfladelag hård kerne", og opnå metallurgisk kombination af forskellige legeringslag gennem laserbeklædningsteknologi under hensyntagen til overfladehårdhed og samlet påvirkningsmodstand;
Intelligent overvågningsintegration: Indlejret Fiber Bragg Grating (FBG) sensor i gearmatrixen for at overvåge slidændringer i realtid og kombineret med AI -algoritme for at forudsige det resterende liv med en fejlhastighed på mindre end 5%;
Praksis i cirkulær økonomi: Genanvendeligheden af ​​slidbestandige legeringer når mere end 95%, og energiforbruget i produktionsprocessen er 30% lavere end for traditionelle varmebehandlingsprocesser, som er i tråd med kravene i EU's "cirkulære økonomiske handlingsplan".
Fra kraftig transmission af minemaskiner til præcisionskontrol af halvlederudstyr, slidbestandige legeringsspiralhjul omformer den underliggende logik ved industriel transmission. Dette gennembrud inden for materialeteknologi er ikke kun en erstatning for traditionelle stålmaterialer, men også en nøglestøtte til omdannelse af fremstilling til "mindre vedligeholdelse, lang levetid og høj energieffektivitet". Efterhånden som den globale fremstillingsindustri fortsætter med at øge sine krav til pålidelighed og bæredygtighed, forventes slidbestandige legeringsgear at besætte mere end 70% af det high-end transmissionsmarked i de næste fem år, hvilket bliver et af kerneindikatorerne til måling af industrielt udstyrs avancering. .