Nghiên cứu mới của SKF có thể làm cho vòng bi Hybrid hiệu quả hơn và đáng tin cậy hơn, mở đường cho việc sử dụng chúng trong một phạm vi ứng dụng rộng hơn.
Vòng bi Hybrid , kết hợp vòng thép cứng với các bộ phận làm bằng vật liệu gốm hiệu suất cao, là một lựa chọn ngày càng phổ biến cho các ứng dụng đòi hỏi khắt khe. Vòng bi loại này có thể vượt trội hơn các thiết kế thông thường nơi có tốc độ cao, nhiệt độ cao hoặc điều kiện bôi trơn kém.
Những đặc điểm này đã dẫn đến việc sử dụng chúng trong động cơ phản lực và các thiết bị hàng không vũ trụ quan trọng khác. Vòng bi Hybrid cũng cung cấp mức kháng điện cao, khiến chúng trở nên hữu ích trong các ứng dụng, như động cơ điện và máy phát điện, nơi dòng điện đi lạc có thể làm hỏng bề mặt ổ trục thép.
Vật liệu gốm có nhiều đặc điểm làm cho chúng lý tưởng cho các ứng dụng. Đồ gốm hiện đại như silicon nitride cứng, nhẹ và có thể được sản xuất với bề mặt cực kỳ mịn. Vật liệu gốm có nhược điểm, tuy nhiên. Mặc dù tiếp tục nỗ lực để cải thiện độ dẻo dai của chúng, những vật liệu này có thể có vấn đề về khả năng chịu thiệt hại dưới dạng nhạy cảm với sự không hoàn hảo có thể tồn tại trong vật liệu hoặc trên bề mặt, điều này sẽ có khả năng gây nguy hiểm cho tính toàn vẹn của các yếu tố cán gốm được sử dụng trong lai ghép vòng bi.
Để giảm sự xuất hiện của các vấn đề như vậy trong dịch vụ, các bộ phận vòng bi bạc đạn gốm được sản xuất dưới sự kiểm soát chất lượng cực kỳ chặt chẽ, được xử lý cẩn thận trong quá trình sản xuất và lắp ráp và được kiểm tra nghiêm ngặt trước khi phát hành. Cách tiếp cận đó đã tạo ra các sản phẩm hoạt động rất tốt trong dịch vụ. Nhưng nó cũng thúc đẩy chi phí, hạn chế việc áp dụng công nghệ ổ trục lai rộng hơn.
Một thách thức đặc biệt đối với các nhà sản xuất là trong lịch sử họ chưa có những mẫu tốt cho khả năng chịu thiệt hại của vòng bi gốm. Một số khiếm khuyết bề mặt nhỏ đến mức chúng không ảnh hưởng đến hiệu suất hoặc tuổi thọ của ổ trục, nhưng không biết chính xác giới hạn chấp nhận được nằm ở đâu, các nhà sản xuất đã phải thực hiện một cách tiếp cận thận trọng, từ chối các thành phần thực sự có thể thực hiện hoàn hảo trong dịch vụ.
Giờ đây, một nhóm từ Phòng Nghiên cứu & Công nghệ của SKF ở Hà Lan đang giúp loại bỏ phỏng đoán ra khỏi kiểm soát chất lượng sản phẩm gốm. Nhóm đã phát triển một mô hình dự đoán mới về khả năng chịu thiệt hại cho các phần tử lăn gốm được sử dụng trong vòng bi Hybrid , cho phép các nhà sản xuất xác định ngưỡng chính xác mà tại đó một sự không hoàn hảo của kính hiển vi sẽ trở thành mối quan tâm.
Nhóm nghiên cứu dựa trên một loạt các thử nghiệm sử dụng vòng bi Hybrid hoặc các bộ phận không hoàn hảo được đưa vào bề mặt của các phần tử lăn gốm. Dự án đã nghiên cứu một loạt các khiếm khuyết phổ biến. Chúng bao gồm các dấu tiếp xúc, chẳng hạn như vết trầy xước bề mặt có thể được đưa vào trong các hoạt động đánh bóng, vết nứt vòng hoặc vết C, xảy ra nếu thành phần này bị va đập và các lỗ rỗng bề mặt, có thể là kết quả của sự không hoàn hảo trong vật liệu gốm. Các khiếm khuyết nhân tạo được tạo ra bằng nhiều phương pháp khác nhau, bao gồm đánh vào bề mặt bóng gốm một cách có kiểm soát để tạo ra vết nứt và gia công laser để tạo ra khoảng trống có kích thước và hình dạng chính xác.
Những vòng bi SKF hoặc vật liệu gốm này sau đó đã được thử nghiệm trên thiết bị thử độ mỏi tiếp xúc lăn trong một loạt các điều kiện tải và bôi trơn cho đến khi hỏng hoặc treo. Nhóm nghiên cứu đã lặp lại thí nghiệm của mình với các loại và kích cỡ không hoàn hảo khác nhau. Một số vòng bi đã chạy đến thất bại, trong khi một số khác được tháo ra khỏi giàn trước khi chúng thất bại và nghiên cứu dưới kính hiển vi để nhóm nghiên cứu có thể thấy các vết nứt phát triển và lan truyền qua vật liệu như thế nào.
Nhóm SKF đã sử dụng những phát hiện của mình để xây dựng một mô hình mới dựa trên cơ học để dự đoán khả năng chịu thiệt hại của các phần tử lăn gốm. Chúng tôi dựa trên công việc của chúng tôi về cơ học, nhưng chúng tôi đã thêm một số yếu tố bổ sung quan trọng cho các tính chất độc đáo và cơ chế hỏng hóc của vật liệu gốm theo các hoạt động liên quan của vòng bi lai trong các ứng dụng, ông giải thích Junbiao Lai, một nhà khoa học cao cấp tại SKF
Đặc biệt, mô hình mới của chúng tôi chiếm các tương tác giữa vật liệu ổ trục và chất bôi trơn. Dầu bôi trơn đi vào vết nứt hoặc khoảng trống trong ổ trục sẽ bị áp lực bởi tải trọng ổ trục. Điều đó có thể gây ra căng thẳng thường được coi là không mong muốn để giảm độ bền mỏi của vật liệu. "
0 nhận xét: