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SKF航空翻滚轴承技能 (一)

来源:中国轴承网 时间:2018-01-13

一、航空发起机轴承新资料
1。M50NiL轴承钢
从1955年到1980年25年间;航空发起机轴承的转速安稳增长;dn值已到达近2。5百万.进入九十年代;航空发起机的高速和高温对翻滚轴承提出了更高的需求.但是;现有的轴承钢;即使是专用的耐高温轴承钢;如M50;18-4-1和14Cr-4Mo宗族的各种派生钢种;如CRB-7和GB-42;在显着高于当前发起机轴承的温度下仍能正常作业.但还有一个重要的制约要素;这就是淬透钢轴承套圈在超高速条件下的易开裂性;这种毛病发作时很少或底子没有先兆.
为了找出一种既有M50轴承钢所具有的功能;且开裂性更好的轴承钢;SKF的MRC轴承公司在美国空军的支持下展开了一系列研讨作业;结尾挑选了M50NiL.
M50NiL除开裂耐性有所进步外;与其它高温淬透轴承资料比较;显微安排和疲惫强度也都很好.其缘由之一是M50iL中没有大颗粒碳化物;因而;这种钢对碳化物招致的疲惫裂纹不灵敏.
虽然M50NiL质料的勘探比M50简单;且资料的轧制和铸造更便利;但要想得到所需的抱负淬透层、芯部显微安排和必定的资料特性;有必要准确操控淬火和热处置工艺.为研讨M50NiL处置办法;SKF付出了很大的尽力;投入了很多的资金.MRC技能人员以为;经过热处置可使这种资料在附近滚道外表处发生剩余压应力;在高dn值条件下;该应力区可抵消圆周应力的效果;然后进步轴承寿数.选用SKF相奕操控工艺;可得到较高的压应力;并且淬硬深度比传统工艺高三倍.SKF曾用传统的办法对M50NiL做过热处置实验;得出的资料开裂耐性值为275~350MPa-m1/2;在轴承传速到达dn=3百万时;具有杰出的止裂特性.要进步轴承转速和/或发生更大的外表缺陷;开裂耐性值就必需挨近700MPa-m1/2.为了进步芯部耐性;SKF开发了一种工艺;可使热处置后的M50NiL在不损失外表特性的情况下得到一个特定的芯部耐性.SKF研讨人员发现;该工艺还可进步残留压应力;然后进一步进步轴承的功能及可靠性.这种工艺包含将工件从奥氏体化温度冷却到芯部和表层马氏体开端构成的温度之间的一个温度;然后将工件加热到一个较高的温度;并在表层(淬硬层)冷却和相变之前回火芯部.经过挑选恰当的芯部回火循环;可将芯部热处置到所需的韧度和强度;而不会对表层特性有太大的影响.业已证明;依据所挑选的芯部回火温度;芯部硬度应操控在30~45HRC.这种芯部耐性曾经只能在CBS600和Prowear53才干得到;如今KSF的热处置工艺使具有杰出的耐高温功能的M50NiL也具有 宋的芯部耐性.此外;SKF研讨人员还发现这种外表淬硬钢还具有其它一些特色.一是外表处置.象渗氮铁(FCN)这样的外表处置对M50NiL具有有利的影响;它可在不含碳化物显微安排的外表发生高压应力区(>1000MPa).预期这种处置办法可进步抗腐蚀性、耐磨性和抗外表招致疲惫的特性.二是可焊接功能.因为M50NiL含碳量低;因而;在需要将轴承与法兰或其它相类似的部件或资料连接起来制作单元轴承和复合布局部件时;可运用这种资料以下降成本.
当前;用M50NiL制作的轴承正在世界上12种不一样的飞机发起机上进行实验或运用;SKF公司处于世界领先地位.
2。陶瓷资料
为飞机供给动力的燃气涡轮发起机功率极高;可使飞机速度到达3马赫以上.发起机主轴轴承的作业条件需求十分高;估计主轴转速要超越30000转/分;轴承最高极限温度约800~900℃.从研讨能够看出;在650℃以上的作业温度以运用高温合金资料;要想得到长寿数;期望迷茫;而陶瓷资料为轴承作业温度进步到显着高于650℃带来了期望.
SKF经过研讨;选出了一组能够满意超高温轴承作业需求的高功能陶瓷资料;在1100℃以上高温条件下;这些陶瓷资料中;有一种功能最佳;这就是曩昔十年里大家研制出的热压氮化硅或等压氮化硅(Si3N4).氮化硅之所以是抱负的资料;是因为它具有杰出的高温强度和硬度;以及有利的强度/分量联系.当光滑充分时;还具有极佳的抗翻滚疲惫特性.1984年;SKF就在美国用固体光滑剂对该资料进行了500℃以上高温下的长时间实验.
但是;氮化硅也有缺陷;其间包含抗拉强度低;止裂耐性差和热膨胀系数极低一级.因而;要制作和运用陶瓷轴承;还需要做很多的研讨作业.
当前;SKF研讨人员正在对碳化硅(SiC)、碳化钛(TiC)和氧化氮硅铝(SiAlON)等其他一些陶瓷资料用做球和套圈资料的适用性进行鉴定;SKF已将碳化硅用于40000转/分的轴承实验.碳化硅作为高温轴承的有利功能是杰出的热传导率、热扩散性和抗氧化性以及资料的高纯度(简直不存在因杂质构成的影响);其不利要素之一是弹性模数高;约高出热压氮化硅50%;这一点被以为是一个潜在的难题;因为它有发生高赫兹接触应力的风险.SKF研讨人员曾企图思考过经过调整滚道的曲率比来削减这方面的影响;但这样做又会招致冲突升热的加重.
3。固体光滑剂
因为将来飞机发起机的核算作业温度很高;要对这种作业条件下的轴承进行有用的光滑;当前现有的各种组成光滑剂都力不从心.众所周知;在温度超越液体光滑剂所答应的极限时;可运用富含各种不一样化学元素的氧化物、硫化物和氟化物等耐高温、功能安稳的固体化合物.
许多一般的固体光滑剂之所以成为有用的光滑剂;是因为其晶格很简单被断开;如石墨和二硫化钼就是这样.在空气中;石墨光滑的温度极限规模取决于其氧化程度.经过增加氧化剂或金属盐;可显着进步氧化极限;然后改进轴承外表石墨膜的功能.
SKF的实验标明;氮化硅用富含高温增加剂的石墨来光滑;其外表可构成一层耐冲突化学膜;它可下降氮化硅的冲突系数;使冲突温升降至最小.
SKF还对其它一些可接受550℃以上高温的固体光滑剂进行了研讨;它们的热安稳性比石墨和二硫化钼还好.当前;MRC轴承公司正在对一氧化铅(PbO)、一种共晶氟化钙/氟化钡(CaF/BaF)混合物和一种铯钼化合物进行实验.一种耐高温、且光滑功能杰出的固体光滑剂可望在不久的将来面世.

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