目前風(fēng)電軸承以滾動(dòng)軸承為主,滑動(dòng)軸承有希望形成替代,主要原因在于通過新的結(jié)構(gòu)式創(chuàng)新可以幫助下游降本增效,海風(fēng)大型化和集約化的要求加速了這個(gè)技術(shù)趨勢(shì)。從結(jié)構(gòu)上看,滑動(dòng)軸承沒有滾動(dòng)體,改點(diǎn)接觸為面接觸,結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單,承載力更穩(wěn)定,這種結(jié)構(gòu)更能適應(yīng)海上作業(yè)時(shí)復(fù)雜惡劣的工況,因此軸承“以滑代滾”有希望成為新趨勢(shì)。
滑動(dòng)軸承的耐磨性、耐腐蝕性將直接決定著整臺(tái)機(jī)器的工作穩(wěn)定性和使用壽命,而影響滑動(dòng)軸承的工作穩(wěn)定性和使用壽命主要因素是其材料性能,特別是材料表面的硬度和耐磨性。在實(shí)際滑動(dòng)軸承制造中,很難能找到一種材料能同時(shí)滿足有足夠的抗疲勞強(qiáng)度、良好耐磨性,足夠的導(dǎo)熱性等使用要求,只能根據(jù)實(shí)際使用需要,根據(jù)影響滑動(dòng)軸承性能的主要因素來選擇相對(duì)合適的材料。利用激光熔覆技術(shù)制備金屬基復(fù)合涂層材料,可將涂層材料的高硬度、耐磨性、化學(xué)穩(wěn)定性與基體材料的強(qiáng)韌性和良好的加工性能與有機(jī)結(jié)合起來,從而獲得既方便成型加工,又具有良好的表面性能機(jī)械零件。
軸承分類
軸承是承載軸的零件,被稱為“機(jī)械的關(guān)節(jié)”,是現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備中不可缺少的一種基礎(chǔ)零部件,主要功能是支撐旋轉(zhuǎn)軸或其它運(yùn)動(dòng)體,引導(dǎo)轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)并承受由軸或軸上零件傳遞而來的載荷。
按照摩擦性質(zhì)分類:可分為滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承兩大類,自潤(rùn)滑軸承是滑動(dòng)軸承的重要分支?;瑒?dòng)軸承根據(jù)工作時(shí)軸套和軸頸表面間呈現(xiàn)的摩擦狀態(tài)不同,可分為流體潤(rùn)滑軸承、非完全流體潤(rùn)滑軸承和無潤(rùn)滑軸承,一般后兩者屬于自潤(rùn)滑軸承。目前風(fēng)電軸承以滾動(dòng)為主,滑動(dòng)軸承中的自潤(rùn)滑軸承有望成為新趨勢(shì)。
圖表1:軸承可以分為滑動(dòng)軸承與滾動(dòng)軸承兩大類
資料來源:長(zhǎng)盛軸承、崇德科技招股書,《滾動(dòng)軸承與滑動(dòng)軸承的比較與選用》(李程輝,2013),中金公司研究部
傳統(tǒng)軸承制造工藝
目前,滑動(dòng)軸承通常采用銅合金整體鑄造或離心鑄造。其中,銅合金整體鑄造既軸承全部采用銅合金材料,其使得銅合金用量大、加工余量多、制造成本高。而采用離心鑄造是將液體銅合金注入高速旋轉(zhuǎn)的鑄型內(nèi),使金屬液做離心運(yùn)動(dòng)在基體上鑄造一層銅合金的技術(shù),該方式銅合金的接合力差,鑄造工藝晶粒粗大,無法滿足滑動(dòng)軸承耐磨、耐腐蝕的性能要求。
激光熔覆新工藝
激光熔覆新工藝介紹
激光熔覆技術(shù)是通過高能密度的激光束使金屬粉末熔融于基材表面,并在基層表面形成與其為冶金結(jié)合的熔覆層??娠@著改善基體材料表面的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化及電氣特性等,從而達(dá)到表面改性或修復(fù)的目的,滿足了對(duì)材料表面特定性能的要求
激光熔覆工藝流程
1、對(duì)零件修復(fù)位置進(jìn)行疲勞層去除,一般需進(jìn)行局部打磨或車削,此過程對(duì)零件表面粗糙度無特殊要求。
2、根據(jù)零件材料特性進(jìn)行預(yù)熱處理,防止出現(xiàn)裂紋等缺陷。
3、對(duì)預(yù)熱后的零件進(jìn)行激光熔覆,一般可熔覆3~4mm,如果對(duì)修復(fù)位置硬度要求較高,熔覆厚度可能會(huì)相對(duì)降低,因?yàn)槿鄹矊釉胶?、硬度越高,在不?jīng)過熱處理的情況下,大面積熔覆容易出現(xiàn)裂紋等缺陷。熔覆后的零件如圖2所示。
圖2 熔覆后零件
4、熔覆后進(jìn)行去應(yīng)力退火以及著色探傷,保證零件經(jīng)過激光熔覆后無缺陷。
5、對(duì)熔覆層進(jìn)行機(jī)加工,達(dá)到圖紙尺寸要求。
該技術(shù)除了廣泛應(yīng)用于耐磨、耐蝕復(fù)合鋼板的快速制造,耐磨零件的表面改性各種失效零件的修復(fù)以及高性能復(fù)合零件、模具的快速制造等。其市場(chǎng)潛力巨大、經(jīng)濟(jì)效益非??捎^,具有非常廣泛的應(yīng)用推廣前景。
激光熔覆工藝優(yōu)勢(shì)
結(jié)合強(qiáng)度高、無裂紋、孔率低、大幅提高硬度與耐磨性、延長(zhǎng)壽命節(jié)約成本。采用激光熔覆技術(shù),在滑動(dòng)抽承表面,涂層與基體呈冶金結(jié)合,熔覆層中無裂紋和氣孔等缺陷,硬度相對(duì)于基體材料的硬度大幅提高,耐磨性相對(duì)于基體材料也大幅提高。