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中国高端轴承的发展(2)

作者: 编辑: 来源: 发布日期: 2019.07.12
信息摘要:
在风力发电机、盾构机等使用的超大型轴承材料方面,因国外材料研究工艺保密,国精度的切削加工部分风电高端轴承材料还依赖进口,轴承钢新钢种的研发不…
在风力发电机、盾构机等使用的超大型轴承材料方面,因国外材料研究工艺保密,国
精度的切削加工
部分风电高端轴承材料还依赖进口,轴承钢新钢种的研发不能适应具有重载荷、高可靠性
求的大型风电轴承、盾构机主轴承。
在轴承材料热处理方面,滚动轴承的使用寿命和可靠性除了与轴承钢材料的质量相
外,还与材料的热处理有着密切的关系,如WZ6航空发动机主轴承最初寿命只有300h,
过工艺处理强化之后,其寿命提高了一倍以上:SKF的MRC轴承公司通过改变热处理
艺,使得M50NiL轴承钢的断裂切性值从350MPam2提高到将近700MPa・m,因此
开发和研究轴承钢材料的新型热处理工艺,对于提高轴承钢材料的质量和稳定性,提高精
轴承的设计空间,提高精密轴承的服役性能都具有重大的意义。
通常轴承钢的热处理技术有下列几种:常规马氏体火法,贝氏体滓火法,等温马氏作
濘火法,表面滓火法、感应穿透加热一表面火法等。现有的各种轴承热处理研究成果主要
着重于过共析碳化物形貌的控制、奥氏体晶粒细化等属于细观尺度上的组织调控,尚未见有
在亚微米、纳米尺度对轴承钢材料进行组织调控,进而优化和提高轴承材料性能的报道
着主机的重型化、高速化、精密化,轴承的使用环境越来越多样化,对轴承性能的要求也越来
越苛刻,目前我国的现有轴承钢种已不能满足或不能充分满足主机对轴承的要求。在此基
础上,国内外轴承零件的生产引入了一批强化工艺,主要有:离子注入技术,表面涂覆技术和
激光等高能束表面处理技术等。国外已经开始应用于生产,国内仍然处于研究阶段。
近年来,美国科罗拉多矿校的 Speer等为在淬火钢内稳定一定量的残余奥氏体,提出
火碳分配( quenching-partitining,QP)工艺,可以保证溶火高强度钢的塑性和切性。在QP
工艺基础上,徐祖耀院士于2007年建议采用热处理的新工艺:火碳分配回火(QPT)工
艺,通过QPT处理,实现了微观组织中各组成相的优化组合,提高QPT钢的综合力学性
能,新型的QPT热处理工艺,可以有效地控制马氏体、贝氏体、残余奥氏体以及碳化物的
形态和体积分数,并且可以有效地消除钢铁材料中的内应力,是一种在微观尺度(纳米尺度)
上对钢的组织性能进行调控的创新成果。如果能将QPT应用于轴承钢的成分调整和新工
艺开发,这对于新品种轴承钢材料的研发,对于提高精密轴承的设计空间,提高精密轴承的
服役性能,满足我国重大装备技术的需要都具有重大的意义。
(3)轴承刚度与阻尼研究
按照承受载荷方向,轴承刚度分径向、轴向和角刚度;按照运转状态,轴承刚度又分为静
州度和运动刚度。轴承刚度的计算主要基于轴承动力学模型完成,而有关轴承阻尼的理论
分析到日前为止进展缓慢。另外,轴承刚度、阻尼的测量方法也一直是研究的热点
(4)滚动轴承生热及传热分析
高速状态下机床轴承的生热是影响其转速进一步提升的主要因素。滚动轴承的生热
由轴承内部摩擦引起的,滚动轴承的摩擦主要包括:滚动体与轴承内、外之间自旋,海滑剂
黏性引起的摩擦及轴承载荷引起的摩擦。目前,对轴承生热计算方法主要有全局法和局部
法两种,滚动轴承传热分析的方法主要有两种:热网络法和有限元法
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