Passing della tecnologia del materiale per attrezzi: ricerca sulla durata delle leghe resistenti all'usura nelle marce a spirale

Nel campo della trasmissione industriale, come componente principale, le prestazioni del materiale dell'elicola ingranaggio determina direttamente l'affidabilità e il funzionamento e i costi di manutenzione dell'attrezzatura. Man mano che l'industria manifatturiera si aggiorna verso l'alta precisione, un carico elevato e una lunga vita, il collo di bottiglia tradizionali di restazioni in condizioni operative estreme sta diventando sempre più importante. Negli ultimi anni, la ricerca e lo sviluppo e l'applicazione di materiali in lega resistenti all'usura hanno fornito nuove soluzioni per la svolta delle prestazioni degli ingranaggi a spirale, diventando al centro del campo di trasmissione industriale globale.

1.

Gli ingranaggi a spirale tradizionali utilizzano principalmente acciaio carburoso da 20 crmnti o acciaio temperato da 45#. Sebbene abbiano una certa forza e tenacità, sono limitati in ambienti ad alto carico, forte impatto e corrosivi:
Elevato tasso di usura: in rotoli caldi metallurgici, macchinari minerari e altri scenari, la velocità di usura della fatica del contatto della superficie del cambio può raggiungere 0,05 mm/mille ore, con conseguente riduzione dell'accuratezza della trasmissione;
Resistenza alla corrosione debole: in ambienti umidi come l'ingegneria chimica e l'ingegneria marina, l'acciaio tradizionale è soggetto a corrosione elettrochimica e la durata media è ridotta del 30%-50%;
Grande perdita di efficienza energetica: la perdita di attrito causata da superfici approssimative rappresenta il 15% -20% del consumo totale di energia dell'attrezzatura, che non è conforme alla tendenza della produzione verde.

2. Grouggi tecnici e vantaggi delle prestazioni dei materiali in lega resistenti all'usura

La nuova lega resistente all'usura ha costruito un sistema di protezione tridimensionale di "Coefficiente di attrito a bassa corrosione di corrosione in fase dura" attraverso la combinazione di elementi multi-lega e l'ottimizzazione della microstruttura:
Innovazione della composizione in lega
Cash di cromo elevato: il contenuto di cromo è aumentato al 20%-30%, formando una fase dura di carburo di cromo di tipo M7C3, con una microdurezza di HV1400-1600, che è 4-5 volte superiore all'acciaio tradizionale;
Leghe a base di nichel: aggiungi elementi di nichel del 15% -25% per formare una soluzione solida cubica centrata sul viso e la sua resistenza alla corrosione è 8-10 volte superiore a quella dell'acciaio inossidabile ed è adatta a forti ambienti alcali e forti;
Modifica in lega di rame: introdurre oligoelementi come berillio e titanio per perfezionare i grani a 5-10μm, riducendo al contempo il coefficiente di attrito inferiore a 0,03, vicino al livello di politetrafluoroetilene.
Aggiornamento del processo di preparazione
Tecnologia di fusione del vuoto: attraverso la fusione in lega in un ambiente a vuoto, il contenuto di impurità è controllato al di sotto dello 0,005% per evitare difetti nei pori dell'aria e nelle inclusioni delle scorie;
Processo di tempra isotermico: la trasformazione di bainite viene eseguita in un bagno di sale 250-350 ℃, in modo che lo strato di sollecitazione a compressione residua (profondità 0,3-0,5 mm) si forma sulla superficie della marcia e la vita di resistenza alla fatica è aumentata del 200%-300%;
Tecnologia di rivestimento superficiale: utilizzare la tecnologia di deposizione di vapore fisico (PVD) per rivestire il rivestimento a forma di diamante (DLC), con uno spessore di 2-5 μm e la rugosità superficiale scende sotto RA0.2.

3. Applicazione industriale e verifica dei dati degli ingranaggi in lega resistente all'usura

L'applicazione commerciale di leghe resistenti all'usura ha fatto scoppte in molti campi, migliorando significativamente l'affidabilità e l'economia delle attrezzature:
Industria metallurgica: dopo che l'ingranaggio a rulli di una mulino in acciaio utilizza una lega di nichel di cromo elevato, la durata di servizio è estesa da 6 mesi a 5 anni, il tasso di usura è ridotto a 0,01 mm / mille ore e il costo di manutenzione annuale è ridotto dell'80%;
Industria chimica: gli ingranaggi in lega a base di nichel funzionano continuamente in mezzo di acido cloridrico (concentrazione 30%, temperatura 80 ℃) per 1000 ore, con una profondità di corrosione di soli 0,02 mm, che è 12 volte superiore a quella in acciaio inossidabile 316L;
Nuovo campo energetico: dopo che il cambio di energia eolica utilizza la lega resistente all'usura a base di rame, l'efficienza della trasmissione è stata aumentata dal 92% al 96% e il consumo annuo di energia è stato ridotto di circa 500.000 gradi e il rumore è diminuito di 15dB (a).
Secondo i dati dell'International Gear Association (AGMA), le dimensioni del mercato globale degli ingranaggi in lega resistente all'usura hanno raggiunto 4,7 miliardi di dollari nel 2023, con un tasso di crescita composto annuale del 12,5%, di cui gli ingranaggi a spirale rappresentano oltre il 60%, diventando il segmento in più rapida crescita.

4. Evoluzione tecnologica futura e impatto del settore

Lo sviluppo di materiali in lega resistenti all'usura è iterato verso composito, intelligente e verde:
Progettazione strutturale composita: sviluppare materiali a gradiente di "nucleo duro strato di superficie resistente all'usura" e ottenere una combinazione metallurgica di diversi strati in lega attraverso la tecnologia del rivestimento laser, tenendo conto della durezza superficiale e della resistenza all'impatto complessiva;
Integrazione di monitoraggio intelligente: sensore in fibra incorporata Bragg Grat (FBG) nella matrice di ingranaggi per monitorare le variazioni di usura e temperatura in tempo reale e combinato con algoritmo di intelligenza artificiale per prevedere la vita rimanente, con un tasso di errore inferiore al 5%;
Pratica dell'economia circolare: la riciclabilità delle leghe resistenti all'usura raggiunge oltre il 95% e il consumo di energia nel processo di produzione è inferiore del 30% a quello dei tradizionali processi di trattamento termico, che è in linea con i requisiti del "piano di azione circolare circolare" dell'UE.
Dalla trasmissione pesante dei macchinari minerari al controllo di precisione delle attrezzature a semiconduttore, gli ingranaggi a spirale in lega resistenti all'usura stanno rimodellando la logica sottostante della trasmissione industriale. Questa svolta nella tecnologia dei materiali non è solo una sostituzione per i tradizionali materiali in acciaio, ma anche un supporto chiave per la trasformazione della produzione in "meno manutenzione, lunga vita e alta efficienza energetica". Man mano che l'industria manifatturiera globale continua ad aumentare i suoi requisiti per l'affidabilità e la sostenibilità, si prevede che gli ingranaggi in lega resistenti all'usura occupino più del 70% del mercato di trasmissione di fascia alta nei prossimi cinque anni, diventando uno degli indicatori fondamentali per misurare l'avanzatezza delle attrezzature industriali. $ .