Timken обращается к нейтронам, чтобы ориентироваться на внутренние напряжения

Подшипники используются во многих распространенных применениях, таких как колеса, дрели и даже игрушки, такие как популярный прядильщик. Эти приложения и другие, подобные им, опираются на подшипники для обеспечения плавного и эффективного движения в течение миллиардов оборотов.
Исследователи из TimkenCompany, ведущего международного производителя подшипников, используют нейтронное рассеяние в Национальной лаборатории Лаборатории Окленд Риджа (ORNL) Министерства энергетики США, чтобы продлить срок службы подшипников, получив лучшее понимание того, как внутренние остаточные напряжения, возникающие в процессе производства, влияют на их спектакль.

Подшипники изготавливаются с высокой точностью, чтобы иметь жесткие допуски и идеально подходить, и рассчитаны на то, чтобы выдерживать многократные экстремальные нагрузки, а также интенсивное использование и эксплуатацию. Производительность особенно важна в таких областях, как аэрокосмическая и горнодобывающая, где безопасность имеет жизненно важное значение. Тем не менее, остаточные напряжения, которые являются небольшими внутренними упругими деформациями в структуре материала, могут оказать существенное влияние на уменьшение времени скольжения и надежности подшипника .  

«Остаточные напряжения возникают в основном в процессе производства», - говорит Викрам Бедекар, специалист по материалам Timken. «Все процессы, которые они проходят - изменение формы и воздействие сильного нагрева - создают остаточное напряжение. Если у вас много напряжений, деталь может исказиться. Она может исказить настолько, что вы не сможете использовать или восстановить деталь».

Как правило, изготовление подшипников начинается со стали, сформированной по форме кольца. Далее токарный станок используется для получения желаемого размера. На этом этапе деталь все еще «зеленая», говорит Бедекар, что означает, что она все еще считается мягкой и не готова к использованию. Затем применяется термическая обработка для отверждения материала. Наконец, деталь обрабатывается с помощью токарного или шлифовального станка, чтобы удалить лишний материал.

Нейтроны дают исследователям уникальную информацию об атомной структуре аматериала благодаря их проникающим свойствам. Ранее исследователи использовали лабораторные рентгеновские лучи, чтобы смотреть на подшипники, но исследователи могли исследовать только до 200 микрон внутри подшипника. Нейтроны дают им возможность просмотра целых сечений подшипников на больших глубинах.

«Стандартные рентгеновские снимки недостаточно сильны, чтобы пройти весь участок», - сказал Бедекар. «Нейтроны - единственный способ пройти сквозь него и заглянуть внутрь».

Используя средство картирования остаточных напряжений нейтронов (NRSF2), HB-2B, в высокопоточном изотопном реакторе ORNL (HFIR), исследователи смогли составить карту различных внутренних напряжений на каждом этапе производственного процесса. Нейтронные данные позволили им наблюдать, как напряженное состояние подшипника меняется с каждой итерацией. Исследователи говорят, что они решили использовать NRSF2, потому что он уникально подходит для этого типа эксперимента.

«Мы искали, что мы можем сделать с точки зрения картирования остаточных напряжений», - сказал Рохит Вооталуру, специалист по разработке продуктов в Timken. «Мы пришли к NRSF2, потому что чувствовали, что можем определить характеристики всех образцов и увидеть остаточные напряжения».

Команда говорит, что они намерены использовать данные сопоставления остаточных напряжений для улучшения своих вычислительных моделей для улучшения внутренних прогнозов напряжений и оптимизации производственных процессов.

«В конечном итоге мы можем адаптировать обработку или адаптировать остаточное напряжение к желаемой производительности подшипника», - сказал Бедекар.

«Сегодня у нас есть вычислительная модель, которая может качественно определять направление», - сказал Вооталуру. «Но иметь более фундаментальную управляемую количественную модель, основанную на реальной физике процесса, а также фиксировать подповерхностное остаточное напряжение в реальном времени, - это то, что требует обширной эмпирической проверки. Мы хотим проверить нашу модель и поднять ее на следующий уровень». "

SYW с 1999 года занимается торговлей подшипниками в течение девятнадцати лет. sunbearing Скидка и продвижение всех подшипников самоустанавливающиеся Подшипник сферические роликоподшипники Thrust Юстировка роликовый подшипник конический роликовый подшипник Упорный шариковый подшипник Шариковый подшипник радиально - упорный подшипник упорный роликовый подшипник блока подушки Подшипник упорный конический роликовый подшипник подшипник Кейдж