Przełom technologii materiału na sprzęt: Badania nad żywotnością usług opornych na zużycie w spiralnych biegu

W dziedzinie przekładni przemysłowej, jako element podstawowy, wydajność materialna spiralnego bieg Bezpośrednio określa koszty niezawodności i eksploatacji i konserwacji sprzętu. Ponieważ branża produkcyjna ulepsza się w kierunku wysokiej precyzji, wysokiego obciążenia i długiej żywotności, wąskie gardło oporności na zużycie tradycyjnych materiałów przekładni w ekstremalnych warunkach pracy staje się coraz bardziej widoczne. W ostatnich latach badania i rozwój i zastosowanie materiałów stopowych opornych na zużycie dostarczyły nowych rozwiązań dla przełomu wydajności spiralnych biegów, stając się technicznym przedmiotem globalnego pola przekładni przemysłowych.

1. Wąskie gardła i punkty bólu branżowego tradycyjnych materiałów z biegiem

Tradycyjne koła zębate spiralne wykorzystują głównie 20crmnti stal gaźnikowy lub 45# stal hartowana. Chociaż mają pewną siłę i wytrzymałość, mają ograniczone pod względem wysokiego obciążenia, silnego wpływu i środowiska żrących:
Wysoka wskaźnik zużycia: w metalurgicznym walce na gorąco, maszynach wydobywczych i innych scenariuszach, szybkość zużycia zmęczeniowego kontaktu z przełożeniem może osiągnąć 0,05 mm/tysiąc godzin, co powoduje spadek dokładności transmisji;
Słaba odporność na korozję: w wilgotnych środowiskach, takich jak inżynieria chemiczna i inżynieria morska, tradycyjna stal jest podatna na korozję elektrochemiczną, a średni żywotność usług jest skrócona o 30–50%;
Utrata dużej efektywności energetycznej: Utrata tarcia spowodowana przez zgrubne powierzchnie stanowi 15–20% całkowitego zużycia energii sprzętu, co nie jest zgodne z trendem produkcji zielonej.

2. Przełom techniczny i zalety wydajności materiałów stopowych opornych na zużycie

Nowy stop oporny na zużycie zbudował trójwymiarowy system ochrony „Współczynnika korozji wzmacniającej fazę twardą współczynnik niskiego tarcia” poprzez kombinację elementów wieloosobowych i optymalizację mikrostruktury:
Innowacje składu stopu
Żelazie o wysokiej chromu: zawartość chromu jest zwiększona do 20%-30%, tworząc fazę twardą węglika chromu M7C3, z mikroardością HV1400-1600, która jest 4-5 razy wyższa niż tradycyjna stal;
Stop na bazie niklu: Dodaj 15% -25% pierwiastków niklu, aby utworzyć stałe roztwór sześcienny skoncentrowane na twarzy, a jego odporność na korozję jest 8-10 razy wyższa niż w przypadku stali nierdzewnej i jest odpowiednia do silnego kwasu i silnego środowiska alkalicznego;
Modyfikacja stopu miedzi: Wprowadź elementy śladowe, takie jak beryl i tytan, aby udoskonalić ziarna do 5-10 μm, jednocześnie zmniejszając współczynnik tarcia do poniżej 0,03, blisko poziomu politetrafluoroetylenu.
Ulepszenie procesu przygotowania
Technologia wytopu próżniowego: poprzez wytopie ze stopu w środowisku próżniowym zawartość zanieczyszczenia jest kontrolowana poniżej 0,005%, aby uniknąć wad w porach powietrznych i wtrąceniach żużla;
Proces gaszenia izotermicznego: Transformacja Bainitu przeprowadzana jest w kąpieli solnej 250-350 ℃, tak że resztkowa warstwa naprężenia ściskającego (głębokość 0,3-0,5 mm) powstaje na powierzchni biegu, a żywotność odporności na zmęczenie wzrasta o 200%-300%;
Technologia powlekania powierzchniowego: Użyj technologii fizycznego osadzania pary (PVD) do pokrycia powłoki podobnej do diamentów (DLC) o grubości 2-5 μm, a chropowatość powierzchni spada poniżej RA0.2.

3. Zastosowanie branżowe i weryfikacja danych odpornych na zużycie stopowych biegów spiralnych

Komercyjne zastosowanie stopów opornych na zużycie dokonało przełomów w wielu dziedzinach, znacznie poprawiając niezawodność i ekonomię sprzętu:
Przemysł metalurgiczny: Po tym, jak wałek stalowy zużywa stopę niklu o wysokim chromie, żywotność serwisu jest przedłużona z 6 miesięcy do 5 lat, wskaźnik zużycia jest zmniejszony do 0,01 mm / tysiąc godzin, a roczny koszt utrzymania jest zmniejszony o 80%;
Przemysł chemiczny: stopy na bazie niklu działają w sposób ciągły w pożywce kwasu chlorowodorowego (stężenie 30%, temperatura 80 ℃) przez 1000 godzin, o głębokości korozji zaledwie 0,02 mm, czyli 12 razy wyższa niż stal nierdzewna 316L;
Nowe pole energetyczne: Po tym, jak skrzynia biegów wiatrowej wykorzystuje stopę oporną na zużycie miedzi, wydajność transmisji została zwiększona z 92% do 96%, a roczne zużycie energii zostało zmniejszone o około 500 000 stopni, a hałas spadł o 15dB (a).
Według danych z Międzynarodowego Stowarzyszenia Gear (AGMA) globalny rozmiar rynku sprzętu opornego na zużycie osiągnął 4,7 miliarda USD w 2023 r., Z roczną stopą wzrostu złożonego 12,5%, z czego spiralne biegi stanowią ponad 60%, stając się najszybciej rozwijającym się segmentem.

4. Przyszła ewolucja technologiczna i wpływ branży

Opracowanie materiałów stopowych opornych na zużycie jest iteracja w kierunku kompozytowym, inteligentnym i zielonym:
Projekt konstrukcyjny kompozytowy: Opracuj materiały gradientu „odpornej na zużycie warstwy powierzchniowego twardego rdzenia” i osiągnąć metalurgiczną kombinację różnych warstw stopowych poprzez technologię okładziny laserowej, biorąc pod uwagę twardość powierzchni i ogólną odporność na uderzenie;
Inteligentna integracja monitorowania: Wbudowany czujnik Bragga Bragg (FBG) w matrycy przekładni w celu monitorowania zmian zużycia i temperatury w czasie rzeczywistym oraz w połączeniu z algorytmem AI w celu przewidywania pozostałego życia, z poziomem błędu mniejszym niż 5%;
Praktyka gospodarki o obiegu gospodarczym: zdolność do recyklingu stopów opornych na zużycie osiąga ponad 95%, a zużycie energii w procesie produkcyjnym jest o 30% niższe niż w tradycyjnych procesach oczyszczania cieplnego, co jest zgodne z wymaganiami „planu działania gospodarki gospodarki” UE.
Od ciężkiej transmisji maszyn wydobywczych po precyzyjną kontrolę sprzętu półprzewodnikowego, oporne na zużycie stopowe koła zębate zmieniają podstawową logikę przekładni przemysłowej. Ten przełom w technologii materiałowej jest nie tylko zamiennikiem tradycyjnych materiałów stalowych, ale także kluczowym wsparciem dla transformacji produkcji w „mniej konserwacji, długiej żywotności i wysokiej wydajności energetycznej”. Ponieważ globalny przemysł produkcyjny nadal zwiększa swoje wymagania dotyczące niezawodności i zrównoważonego rozwoju, oczekuje się, że zużycie stopu oporne na zużycie zajmują ponad 70% wysokiej klasy rynku transmisji w ciągu najbliższych pięciu lat, stając się jednym z podstawowych wskaźników pomiaru postępowania sprzętu przemysłowego. .