חֲדָשׁוֹת

מגמות פיתוח של חומרי מיסב מתגלגל

 

In מיסב מתגלגלייצור, תכונות החומר קובעות ישירות את אורך חיי המיסב, את אמינותו ואת תנאי ההפעלה הרלוונטיים. כיום, חלקי המיסב עדיין עשויים בעיקר מפלדת כרום עתירת פחמן, כגון GCr15 ו-GCr15SiMn הנפוצות. בשנים האחרונות, עם פיתוח הציוד לקראת מהירויות גבוהות יותר, עומסים כבדים יותר, טמפרטורות גבוהות יותר ותנאי הפעלה מורכבים יותר, חומרי המיסב גם הם משודרגים כל הזמן, בעיקר עם כיווני הפיתוח הבאים:

 

1. פלדת מיסב בעלת יכולת הקשייה גבוהה

 

כדי לענות על הצרכים של חלקי מיסב גדולים ועבי דופן, התעשייה פיתחה בהדרגה פלדות מיסב בעלות יכולת הקשייה גבוהה, כגון GCr15SiMo ו-GCr18Mo. חומרים אלה יכולים להשיג מבנה אחיד וקשיח במידות חתך גדולות יותר, מה שמשפר את החוזק הכולל ואת חיי העייפות של החלקים, והם מתאימים למסבים גדולים ולציוד כבד.

 

2. פלדת מיסב מוקשה על פני השטח

 

פלדת GCr4 מוקשה על פני השטח משמשת בדרך כלל בציוד כבד כגון רכבות רכבת ומפעלי גלגול. באמצעות חימום אינדוקציה בתדר בינוני וקירור מהיר, ניתן ליצור שכבה מוקשה בעומק מסוים על פני החלקים, מה שמעניק למיסב גם קשיות פני שטח גבוהה וגם קשיחות ליבה גבוהה, ובכך משפר את עמידות העייפות ואת עמידות המכה.

 

3. סוגים חדשים של מיסבים מפלדת אל-חלד

לפלדות אל-חלד מסורתיות כגון 9Cr18 ו-9Cr18Mo (440C) יש עמידות טובה בפני קורוזיה, אך הן נוטות ליצור קרבידים גסים, דבר המשפיע על אורך חיי העייפות ואיכות פני השטח. פלדת אל-חלד מרטנזיטית 0.7C-13Cr שפותחה בשנים האחרונות, על ידי הפחתת תכולת הפחמן והכרום והפחתת קרבידים אוטקטיים, משפרת עוד יותר את ביצועי עייפות המגע, הקשיחות ועמידות בפני קורוזיה של מיסבים. היא משמשת בדרך כלל במיסבים מדויקים עמידים בפני חלודה, כגון מיסבי כוננים קשיחים ומיסבי ציוד רפואי.

 

4. פלדת סגסוגת בעלת חוזק גבוה

 

פלדות מיסבים מסדרת GT, באמצעות הרכב סגסוגת אופטימלי, משפרות את חוזק המטריצה ​​וקשיחותה ומשפרות את יציבות ההרפיה. הן מתאימות לתכנוני מיסבים כבדים או קלים, ובעלות חיי שירות טובים בתנאי שימון נקיים.

 

5. פלדת מיסבים עמידה בפני זיהום

 

ביישומים מעשיים, חלקיקי אבק או שחיקה בשמן סיכה יכולים ליצור שקעים על פני המיסב, מה שמוביל לריכוז מאמצים וקילוף עייפות מוקדם. כדי לטפל בבעיה זו, יפן פיתחה את סדרת TF של פלדות מיסב עמידות בפני זיהום (כגון TF, HTF, STF, NTF וכו').

 

על ידי אופטימיזציה של תכולת הפחמן ויחסי יסודות הסגסוגת, החומר יוצר יותר קרבידים עדינים ומגביר את כמות האוסטניט השרויה, ובכך מפחית את ריכוז המאמץ בקצוות הכניסה. ניסיון מעשי מראה כי מיסבים המיוצרים מפלדות מסדרת TF יכולים להיות בעלי אורך חיים ארוך יותר פי 4-10 בתנאי שימון מזוהמים.

 

6. פלדת מיסבים עמידה בטמפרטורה גבוהה

כאשר משתמשים במיסבים GCr15 רגילים בסביבות הנעות בין 100°C ל-200°C, נוצר בקלות "אזור לבן בוהק" בעל קשיות נמוכה על השכבה התת-קרקעית של החומר, ובכך מקצר את חיי המיסב. כדי לטפל בבעיה זו, פותחו פלדות מיסב עמידות בטמפרטורה גבוהה כמו NTJ2 ו-KUJ7. על ידי הגדלה מתאימה של תכולת היסודות כגון Cr, Si ו-Mo, היווצרות אזורים לבנים בוהקים מדוכאת, מה שמאפשר למסבים לשמור על אורך חיים טוב ויציבות ממדית אפילו ב-150°C.～180 מעלות צלזיוס. חומרים אלה נמצאים בשימוש נרחב במנועי רכב, גנרטורים וציוד לעיבוד חם.

 

7. פלדת מיסבים לטמפרטורה גבוהה

בתנאי הפעלה בטמפרטורה גבוהה ובמהירות גבוהה, כגון בתחום התעופה וחלל, חומרים מסורתיים אינם מספיקים. פלדות מיסבים מוקדמות בטמפרטורה גבוהה, כגון T1, T2, T10 ו-M50, אמנם בעלות קשיות גבוהה בטמפרטורה גבוהה, אך הן בעלות תכולת יסודות סגסוגת גבוהה ועלות גבוהה.

 

בשנים האחרונות, אירופה וארצות הברית פיתחו דור חדש של פלדות קרבוריזציה בטמפרטורה גבוהה, כגון M50NiL, CBS1000 ו-RBD. ביניהן, M50NiL היא הנפוצה ביותר. לאחר הקרבוריזציה, קרבידים עדינים נוצרים על פני השטח, ויוצרים מאמץ דחיסה שיורי. קשיחות הליבה שלה יכולה להגיע פי 2.5 מזו של M50, וכתוצאה מכך אורך חיים עייף גבוה יותר. כיום, היא משמשת בעיקר בתחומי ציוד יוקרתיים כמו מיסבי ציר ראשי של מנועי תעופה. בסך הכל, פיתוח חומרי מיסב גלגול מתקדם בהתמדה לעבר חוזק גבוה יותר, אמינות גבוהה יותר, עמידות לזיהום, עמידות בפני קורוזיה וביצועים בטמפרטורה גבוהה. עם התפתחות התעופה והחלל, ציוד אנרגיה חדש וייצור יוקרתי, המחקר והיישום של חומרי מיסב חדשים ימשיכו להעמיק, ויספקו תמיכה טכנית חזקה יותר לשיפור ביצועי המיסב.