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航空發起機軸承新資料
來源:軸承網 時間:2013-12-16
1。M50NiL軸承鋼
從1955年到1980年25年間；航空發起機軸承的轉速穩定增長；dn值已到達近2。5百萬.進入九十年代；航空發起機的高速和高溫對翻滾軸承提出了更高的需求.但是；現有的軸承鋼；即使是專用的耐高溫軸承鋼；如M50；18-4-1和14Cr-4Mo宗族的各種派生鋼種；如CRB-7和GB-42；在顯著高于當前發起機軸承的溫度下仍能正常作業.但還有一個重要的制約要素；這就是淬透鋼軸承套圈在超高速條件下的易開裂性；這種毛病發作時很少或底子沒有先兆.
為了找出一種既有M50軸承鋼所具有的功能；且開裂性更好的軸承鋼；SKF的MRC軸承公司在美國空軍的支持下展開了一系列研討作業；結尾挑選了M50NiL.
M50NiL除開裂耐性有所進步外；與其它高溫淬透軸承資料比較；顯微安排和疲憊強度也都很好.其緣由之一是M50iL中沒有大顆粒碳化物；因而；這種鋼對碳化物招致的疲憊裂紋不靈敏.
雖然M50NiL質料的勘探比M50簡單；且資料的軋制和鑄造更便利；但要想得到所需的抱負淬透層、芯部顯微安排和必定的資料特性；有必要準確操控淬火和熱處置工藝.為研討M50NiL處置辦法；SKF付出了很大的盡力；投入了很多的資金.MRC技術人員以為；經過熱處置可使這種資料在附近滾道外表處發生剩余壓應力；在高dn值條件下；該應力區可抵消圓周應力的效果；然后進步軸承壽數.選用SKF相奕操控工藝；可得到較高的壓應力；并且淬硬深度比傳統工藝高三倍.SKF曾用傳統的辦法對M50NiL做過熱處置實驗；得出的資料開裂耐性值為275~350MPa-m1/2；在軸承傳速到達dn=3百萬時；具有杰出的止裂特性.要進步軸承轉速和/或發生更大的外表缺陷；開裂耐性值就必需挨近700MPa-m1/2.為了進步芯部耐性；SKF開發了一種工藝；可使熱處置后的M50NiL在不損失外表特性的情況下得到一個特定的芯部耐性.SKF研討人員發現；該工藝還可進步殘留壓應力；然后進一步進步軸承的功能及可靠性.這種工藝包含將工件從奧氏體化溫度冷卻到芯部和表層馬氏體開端構成的溫度之間的一個溫度；然后將工件加熱到一個較高的溫度；并在表層(淬硬層)冷卻和相變之前回火芯部.經過挑選恰當的芯部回火循環；可將芯部熱處置到所需的韌度和強度；而不會對表層特性有太大的影響.業已證明；依據所挑選的芯部回火溫度；芯部硬度應操控在30~45HRC.這種芯部耐性曾經只能在CBS600和Prowear53才干得到；如今KSF的熱處置工藝使具有杰出的耐高溫功能的M50NiL也具有宋的芯部耐性.此外；SKF研討人員還發現這種外表淬硬鋼還具有其它一些特色.一是外表處置.象滲氮鐵(FCN)這樣的外表處置對M50NiL具有有利的影響；它可在不含碳化物顯微安排的外表發生高壓應力區(＞1000MPa).預期這種處置辦法可進步抗腐蝕性、耐磨性和抗外表招致疲憊的特性.二是可焊接功能.由于M50NiL含碳量低；因而；在需要將軸承與法蘭或其它相類似的部件或資料連接起來制作單元軸承和復合布局部件時；可運用這種資料以降低成本.
當前；用M50NiL制作的軸承正在世界上12種不一樣的飛機發起機上進行實驗或運用；SKF公司處于世界領先地位.
2。陶瓷資料
為飛機供給動力的燃氣渦輪發起機功率極高；可使飛機速度到達3馬赫以上.發起機主軸軸承的作業條件需求十分高；估計主軸轉速要超越30000轉/分；軸承最高極限溫度約800~900℃.從研討能夠看出；在650℃以上的作業溫度以運用高溫合金資料；要想得到長壽數；期望迷茫；而陶瓷資料為軸承作業溫度進步到顯著高于650℃帶來了期望.
SKF經過研討；選出了一組能夠滿意超高溫軸承作業需求的高功能陶瓷資料；在1100℃以上高溫條件下；這些陶瓷資料中；有一種功能最佳；這就是曩昔十年里大家研制出的熱壓氮化硅或等壓氮化硅(Si3N4).氮化硅之所以是抱負的資料；是由于它具有杰出的高溫強度和硬度；以及有利的強度/分量聯系.當光滑充分時；還具有極佳的抗翻滾疲憊特性.1984年；SKF就在美國用固體光滑劑對該資料進行了500℃以上高溫下的長時間實驗.
但是；氮化硅也有缺陷；其間包含抗拉強度低；止裂耐性差和熱膨脹系數極低一級.因而；要制作和運用陶瓷軸承；還需要做很多的研討作業.
當前；SKF研討人員正在對碳化硅(SiC)、碳化鈦(TiC)和氧化氮硅鋁(SiAlON)等其他一些陶瓷資料用做球和套圈資料的適用性進行鑒定；SKF已將碳化硅用于40000轉/分的軸承實驗.碳化硅作為高溫軸承的有利功能是杰出的熱傳導率、熱擴散性和抗氧化性以及資料的高純度(簡直不存在因雜質形成的影響)；其不利要素之一是彈性模數高；約高出熱壓氮化硅50%；這一點被以為是一個潛在的難題；由于它有發生高赫茲接觸應力的風險.SKF研討人員曾企圖思考過經過調整滾道的曲率比來削減這方面的影響；但這樣做又會招致沖突升熱的加重.
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