Con il continuo progresso della tecnologia industriale, i cuscinetti, in quanto componenti principali dei sistemi di trasmissione meccanica, influiscono direttamente sull’affidabilità e sulla durata dell’intero sistema. La tecnologia di trattamento dei materiali dei cuscinetti è sempre stata fondamentale per migliorare le prestazioni dei cuscinetti.
Migliorare la durata dei cuscinetti grazie alla magnetizzazione
Negli ultimi anni, la tecnologia della magnetizzazione, come nuovo metodo di trattamento dei materiali, ha raccolto un’attenzione diffusa grazie ai suoi effetti fisici unici. Il team tecnologico FLT utilizza la tecnologia di magnetizzazione per alterare la microstruttura all’interno dei materiali dei rulli, migliorando significativamente le prestazioni superficiali e la distribuzione delle sollecitazioni interne dei materiali dei cuscinetti, migliorando così la resistenza all’usura, alla fatica e la durata dei cuscinetti. Questo articolo spiega come FLT Corporation utilizza la tecnologia di magnetizzazione per trattare i rulli cilindrici da φ10 mm, analizza i risultati comparativi tra rulli magnetizzati e non magnetizzati e discute il suo potenziale nel migliorare la durata dei cuscinetti.
Confrontando la rotondità, la rugosità e il magnetismo residuo dei rulli prima e dopo la magnetizzazione (come mostrato nelle figure 1-3), abbiamo scoperto che dopo il trattamento di magnetizzazione, la rotondità dei rulli a 2-150 e 2-500 onde era ridotta, la rugosità è diminuita e il magnetismo residuo è leggermente aumentato. Questi cambiamenti svolgono un ruolo positivo nel migliorare la resistenza all’usura e alla corrosione dei cuscinetti.
Cambiamenti nella tensione residua e nella durezza
Un’ulteriore analisi delle variazioni della sollecitazione residua nei rulli (come mostrato nelle figure 4 e 5) ha rivelato che il trattamento di magnetizzazione ha aumentato significativamente la sollecitazione di compressione residua radiale e circonferenziale sulla superficie dei rulli rispettivamente di circa il 28% e il 25%.
Allo stesso tempo è aumentata anche la durezza superficiale (figure 6 e 7). Queste modifiche contribuiscono a migliorare la capacità di carico e la resistenza alla fatica dei cuscinetti.
Cambiamenti nella microstruttura
Il trattamento di magnetizzazione ha influito anche sulla microstruttura dei rulli dei cuscinetti. L’analisi utilizzando micrografie SEM (figura 8) e tecnologia EBSD (figure 9-11) ha mostrato che, sebbene il trattamento di magnetizzazione non abbia modificato in modo significativo la morfologia dei grani dei rulli dei cuscinetti, la dimensione dei grani è stata raffinata da 0,539 μm a 0,494 μm. Questo raffinamento dei grani può raggiungere una maggiore densità dei bordi dei grani, migliorando la durezza e la resistenza del materiale.
Cambiamenti nella distribuzione delle fasi e nel contenuto di carburo
Il diagramma di distribuzione delle fasi EBSD (figura 12) mostra che il contenuto di carburo sulla superficie dei rulli è aumentato significativamente dopo il trattamento di magnetizzazione. Questi carburi dispersi possono rafforzare la matrice martensitica e migliorare la resistenza all’usura del materiale del rullo. L’aumento dei carburi è dovuto principalmente alla distorsione del reticolo durante il processo di trattamento di magnetizzazione, che porta alla deformazione della magnetizzazione dell’austenite, riducendo così la solubilità del carbonio e provocando la precipitazione dei carburi dispersi nell’austenite.
Anche la variazione del contenuto di austenite sulla superficie dei rulli prima e dopo la magnetizzazione (figura 13) conferma questo punto, con il contenuto di austenite che diminuisce dal 12,5% al 7,9%.
Miglioramento nella distribuzione delle impurità e nell’uniformità strutturale
Il diagramma KAM (figura 13) mostra che il trattamento di magnetizzazione migliora l’intensità della distribuzione delle impurità nell’acciaio dei cuscinetti e la frequenza di distribuzione degli angoli di impurità di 2 gradi e 3 gradi è ridotta, indicando che il trattamento di magnetizzazione può promuovere il movimento delle impurità, ridurre i cristalli difetti, migliorare l’uniformità strutturale e aumentare la resistenza all’usura dei rulli.
Test della topografia superficiale e di altre proprietà
Per valutare in modo completo gli effetti del trattamento di magnetizzazione, abbiamo anche testato la topografia superficiale dei rulli (rilevata utilizzando l’interferometria a luce bianca), il carico di schiacciamento, il modulo elastico superficiale, la bagnabilità e confrontato il tasso di variazione dimensionale dei rulli ad alte e basse temperature, la quantità di usura e coefficiente di attrito prima e dopo il trattamento, nonché la durata a fatica dei rulli sottoposti a diversi livelli di sollecitazione. Questi risultati dei test forniranno un supporto dati più completo per l’applicazione della tecnologia di magnetizzazione nel trattamento dei materiali dei cuscinetti.
Conclusione
Attraverso un’analisi approfondita dell’applicazione della tecnologia di magnetizzazione nel trattamento dei materiali dei cuscinetti, possiamo trarre le seguenti conclusioni:
• Miglioramento delle prestazioni superficiali: il trattamento di magnetizzazione può ridurre significativamente la ruvidità superficiale dei rulli dei cuscinetti, diminuire gli errori di rotondità e aumentare leggermente il magnetismo residuo, contribuendo a migliorare la resistenza all’usura e alla corrosione dei cuscinetti.
• Aumento della tensione residua e della durezza: dopo il trattamento di magnetizzazione, la durezza superficiale e la tensione di compressione residua dei rulli dei cuscinetti sono aumentate, con un aumento della tensione di compressione residua radiale di circa il 28% e della tensione di compressione residua circonferenziale di circa il 25%. Ciò aiuta a migliorare la capacità di carico e la resistenza alla fatica dei cuscinetti.
• Ottimizzazione della microstruttura: il trattamento di magnetizzazione favorisce l’affinamento dei grani, aumentando la densità dei bordi dei grani, migliorando così la durezza e la resistenza del materiale. Inoltre, il trattamento di magnetizzazione aumenta anche il contenuto di carburo sulla superficie dei rulli, migliorando la resistenza all’usura del materiale.
• Miglioramento della distribuzione delle impurità e dell’uniformità strutturale: il trattamento di magnetizzazione aumenta l’intensità della distribuzione delle impurità, riduce i difetti cristallini, migliora l’uniformità strutturale, che è fondamentale per migliorare la resistenza all’usura e alla fatica dei cuscinetti.
• Miglioramento completo delle prestazioni: risultati di test completi mostrano che la durata a fatica dei rulli dei cuscinetti dopo il trattamento di magnetizzazione è stata significativamente migliorata in termini di carico di schiacciamento, modulo elastico superficiale, bagnabilità, tasso di cambiamento dimensionale ad alte e basse temperature, quantità di usura, coefficiente di attrito, ecc.
In sintesi, l’applicazione della tecnologia di magnetizzazione nel trattamento dei materiali dei cuscinetti ha effetti di miglioramento significativi e può migliorare in modo completo le prestazioni e la durata dei cuscinetti. Il dipartimento di ricerca e sviluppo di FLT esplorerà ulteriormente i parametri e i processi ottimali del trattamento di magnetizzazione per ottenere una tecnologia di trattamento dei materiali dei cuscinetti più efficiente ed economica.
