Lớp phủ ES302 giành giải thưởng của Timken

Trở lại vào cuối những năm 2000, các trang trại năng lượng gió ở Hoa Kỳ phát hiện ra rằng họ có vấn đề. Các tua-bin gió mà họ đã lắp đặt vào cuối những năm 1990 hoặc đầu những năm 2000 được thiết kế để sản xuất điện trong 20 năm qua, đang rất cần một cuộc đại tu cơ khí lớn.

Vòng bi trong trục chính và hộp số của tuabin đã bị hư hỏng sớm so với mục đích thiết kế của chúng. Khắc phục những sự cố này đòi hỏi phải xây dựng lại lớn, với chi phí lên tới 300.000 đô la mỗi lần chúng thất bại, hoặc ước tính khoảng 1,2 triệu đô la trong vòng đời của tuabin.

Cũng trong khoảng thời gian này, một nhóm nghiên cứu và phát triển (R & D) tại Timken đã đạt đến giai đoạn sản xuất trên quy trình phủ plasma cho vòng bi đã hoạt động từ cuối những năm 90. Ryan Khi chúng tôi lần đầu tiên bắt đầu nghiên cứu làm thế nào lớp phủ có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của bộ lạc trong vòng bi, chúng tôi là người tiên phong, Ryan nói, người đã trở thành một sinh viên ngành kỹ thuật hóa học để làm việc trong dự án và hiện đang làm giám đốc R & D cho vòng bi.

Bạn không bao giờ muốn các bề mặt thép chạm vào ổ đỡ, ông nói. Đó dường như là một nhu cầu khó khăn bởi vì khi bạn nhìn vào ổ lăn, bạn sẽ thấy các con lăn di chuyển xung quanh trong một không gian chật hẹp. Nhưng đó là lý do để bôi trơn, vì vậy luôn có một bộ phim giữa con lăn và vòng đua bên trong.

Thật không may, màng bôi trơn rất khó để duy trì một cách nhất quán. Các thiết kế tuabin gió ban đầu, ví dụ, thường bao gồm vòng bi tang trống trục chính hai hàng (SRB) phải hỗ trợ phản ứng xuyên tâm và lực đẩy gió chỉ trên các con lăn của gió. Khi ổ trục bị mòn do áp suất không đồng đều đó, nó đã truyền tải trọng lệch trục tăng lên cho ổ trục hộp số. Các công ty năng lượng gió thấy khó khăn trong việc giữ cho vòng bi được bôi trơn đủ tốt trong các điều kiện tải phức tạp này để tránh thiệt hại.

Giải quyết cho thép trên thép

Nhiều ngành công nghiệp nặng phải đối mặt với vấn đề tiếp xúc thép-thép trong vòng bi. Để giải quyết nó, nhóm Timken đã áp dụng một cách tiếp cận mới lạ : làm cho các con lăn vòng bi Timken ít hơn thép giống như thép hơn so với các vòng. Evans Chúng tôi đặt một phân số siêu mỏng của một lớp vật liệu tổng hợp tóc dày của con người lên một vật liệu tổng hợp trên chúng, theo ông Evans. Đây là sự kết hợp kỹ thuật giữa gốm và polymer, hay nói cách khác, một lớp vật liệu mỏng giống như nhựa chứa đầy các hạt gốm nhỏ.

Về cơ bản, lớp phủ mà Timken đã phát triển, được đặt tên là ES302, vừa cứng vừa chống mài mòn như mũi khoan, nhưng không trơn và không dính như chảo chiên yêu thích của bạn. Công ty đã tìm thấy một chiến lược hậu mãi lành mạnh trong việc thay thế vòng bi tuabin gió bằng các SRB chịu mài mòn có lớp phủ ES302 trên các con lăn.

Nông nghiệp là một thị trường ban đầu khác cho vòng bi chịu mài mòn trong các dụng cụ canh tác lớn, như máy kéo và máy liên hợp. Khách hàng hàng không vũ trụ cũng tìm thấy các ứng dụng, cùng với các nhà máy giấy, công ty dầu khí, công ty khai thác và các công ty khác.

Ngày nay, lớp phủ Timken là một lựa chọn sản phẩm cao cấp. Nói chung, bạn có thể thêm chúng vào bất kỳ vòng bi, bạc đạn Timken yêu thích nào của bạn, nói chung là, Evans nói Evans. Nếu bạn đã mua một ổ trục và bạn thích nó, nhưng bạn muốn nó tồn tại lâu hơn khi điều kiện bôi trơn kém vì bất kỳ lý do gì, chúng ta có thể thêm lớp phủ mà không phải thiết kế lại toàn bộ.

Một tư duy R & D của doanh nhân

Evans nhìn lại một cách yêu thích những năm phát triển ES302. Nhóm nòng cốt là một nhóm chặt chẽ bao gồm Gary Doll, hiện là giáo sư kỹ thuật bề mặt Timken và giám đốc Phòng thí nghiệm kỹ thuật bề mặt Timken tại Đại học Akron; Jim Gnagy, chuyên gia phát triển sản phẩm; và Tim Springer, quản lý chương trình. Trong những năm trước dự án ES302, các kỹ sư và nhà phân tích Timken R & D khác cũng có những đóng góp có giá trị trong việc phát triển các công nghệ chống mài mòn Timken.

Tiết Chúng tôi đi khắp thế giới nói về công nghệ sơn tiên tiến và vòng bi chịu mài mòn với khách hàng, ông Evans Evans nói. Liên hệ trực tiếp với khách hàng là chìa khóa. Ông gán phần lớn thành công của sản phẩm vào các cơ hội mà nhóm phải khám phá những thách thức trong thế giới thực, xây dựng mối quan hệ với khách hàng và thử nghiệm và nhận phản hồi về các giải pháp trong lĩnh vực này.

Đối với thời kỳ khởi nghiệp ban đầu, nó đã có rất nhiều hoạt động R & D ngay trước mắt khách hàng và phát triển nó một cách nhanh chóng, anh nói. Chúng tôi sẽ gửi cho họ các bộ phận nguyên mẫu và sau đó chờ để nghe lại. Hiện tại, tôi luôn cảm thấy hài lòng khi nhận được email từ trường dọc theo dòng. Nó chỉ vượt qua ngưỡng 2.000 giờ! dài hơn 200 giờ trước.

Công nhận quốc tế

Vòng bi có thể không phải là điều đầu tiên mà hầu hết chúng ta nghĩ đến khi chúng ta xem xét công nghệ cho phép nền văn minh hiện đại, và mọi máy móc có bộ phận quay đều yêu cầu chúng. Cuối cùng, lớp phủ Timken đã thành công chỉ đơn giản vì chúng giúp vòng bi thực hiện công việc ẩn của chúng một cách đáng tin cậy, mà không có ai là người khôn ngoan hơn.

Vượt, chúng tôi đặt một ổ trục chịu mài mòn với lớp phủ ngoài đồng và hiếm khi nghe thấy từ khách hàng một lần nữa

Ông ES302 đã mở cửa và giúp chúng tôi phát triển trong các vòng bi công nghiệp cho các ứng dụng đầy thách thức, ông nói.

Vào năm 2017, ASM International, xã hội thông tin vật liệu ưu việt, đã công nhận Timken với Giải thưởng Thành tựu Vật liệu Kỹ thuật uy tín cho những đóng góp đáng kể của ES302 cho lĩnh vực khoa học vật liệu và bằng chứng về tác động công nghiệp. bao gồm GE, Northrup Grumman, IBM, Boeing và GM, để kể tên một số.

Đối với đội ngũ phát triển, đó là một khoảnh khắc đáng tự hào. Chúng tôi nhận được xác nhận thương mại mỗi khi chúng tôi bán các sản phẩm chống mài mòn Timken, Evans nói. Việc nhận giải thưởng mang lại cảm giác rộng hơn về việc khách hàng và đồng nghiệp kỹ thuật của họ đánh giá cao công việc đã phát triển ES302 như thế nào.

Khách hàng cốt lõi

Ngày nay, các nhà nghiên cứu Timken đang tìm cách để giảm chi phí lớp phủ và làm cho lớp phủ được thiết kế dễ tiếp cận hơn với nhiều ứng dụng khách hàng hơn. Lớp phủ ngày nay có thể đắt tiền so với chi phí vòng bi, bạc đạn cho ô tô khối lượng lớn nói chung. Điều gì sẽ xảy ra nếu chúng ta có thể đạt được hiệu suất chống mài mòn tương tự từ một lớp phủ có chi phí thấp hơn?

Ông Tim Timken đang hợp tác với các trung tâm xuất sắc trên toàn thế giới để giúp giải quyết những thách thức này, ông nói. Điều đó bao gồm các tổ chức địa phương, chẳng hạn như Đại học Akron, nơi Doll đang làm việc trên thế hệ công nghệ phủ tiếp theo.

Vật liệu và quy trình có thể thay đổi theo thời gian, nhưng trong những năm kể từ khi phát triển ES302, Evans đã hiểu được tầm quan trọng của suy nghĩ hợp tác của khách hàng đối với Timken, trên toàn bộ dòng sản phẩm.

Chúng tôi có hàng ngàn bộ phận độc đáo mà bạn có thể mua từ chúng tôi, ông nói. Đó là bằng chứng cho thấy các kỹ sư Timken đã ra ngoài và làm việc với khách hàng về các vấn đề họ quan tâm.

Chúng tôi đầu tư vào R & D để xác định các vấn đề cơ bản trong các ứng dụng của khách hàng, để nghiên cứu các kiến ​​thức khoa học và kỹ thuật tiên tiến để giải quyết chúng, và sau đó áp dụng các giải pháp trên nhiều ngành công nghiệp, ông nói. Lớp phủ chống mài mòn là một ví dụ tuyệt vời về cách chúng tôi làm việc cùng nhau để tạo ra giá trị theo thời gian, từ phòng thí nghiệm cho đến thiết bị của khách hàng.