Materialul potrivit pentru fiecare aplicație

Expertiză

Materialul potrivit pentru fiecare aplicație

Înainte de a veni la companie acum cinci ani, experiența lui Lee Rothleutner cu Timken s-a limitat la ferma din Nebraska unde a crescut. Cutia neagră și portocalie a fost o viziune obișnuită pe bancă, în timp ce el și tatăl său au schimbat rulmenții pe tractor.

După ce a început în departamentul de cercetare și dezvoltare (R&D) al lui Timken, perspectiva lui Rothleutner sa schimbat destul de dramatic. „Mi-am dat seama exact de amploarea muncii pe care o face Timken”, spune el. „Sunt metalurgist doctor și nu este nimic mai interesant decât să am acces la laboratoare unde pot face aproape orice proces de tratare termică a metalelor dorit”.

Astăzi, în calitate de manager al cercetării și dezvoltării materialelor, el aduce această mentalitate echipei sale. „Îmi iau această carte masivă de pe raft, ASM Handbook, Volumul Patru”, spune el. ASM International este o comunitate de ingineri mondiali, veche de 108 ani, cunoscută pentru colectarea și diseminarea cunoștințelor despre materiale. Volumul patru este intitulat Tratamentul termic.

„Le spun că vreau să avem o poziție asupra fiecărui proces de tratament termic din acea carte”, spune el: „Fie că funcționează pentru noi, nu funcționează și de ce. Dacă funcționează, vreau ca procesul și mijloacele să îl pot implementa. ”

Ingredientele unei mărci de ingrediente

Rothleutner a fost angajat inițial pentru a contribui la dezvoltarea procesului de întărire prin inducție fără sudură a lui Timken pentru rulmenții arborelui principal al turbinei eoliene cu capacitate mare. A avut un mare succes acolo și a fost promovat să conducă grupul de conversie materială înainte de a-și asuma poziția actuală.

Ca urmare a muncii sale de energie eoliană, Rothleutner a petrecut mult timp în România, lucrând cu Centrul de Excelență Ploiești echipă. Astăzi, el și echipa sa joacă, de asemenea, un rol în procesele avansate de întărire și tehnologiile prezentate în apropiere Prahova plantă. „Acolo, folosim un proces numit„ austempering ”, care produce oțel bainitic”, spune el.

De asemenea, echipa a făcut pași cu tehnologii de acoperire în ultimii ani, capacitatea de dublare în 2020. „Există o cerere uriașă pentru asta chiar acum și Vikram Bedekar, liderul grupului nostru în acea zonă, a făcut o muncă extraordinară”, spune Rothleutner.

Echipa de materiale este, de asemenea, însărcinată cu optimizarea proceselor de carburare a carcasei – tehnologie care revine la brevetul original Timken din 1897. „Știm această tehnologie extrem de bine, așa că știm unde se potrivește și unde alte procese sunt mai potrivite”, spune Rothleutner.

Ingredient potrivit, aplicare corectă

Soluțiile proiectate de Timken implică, la rădăcină, identificarea ingredientelor potrivite și a rețetei potrivite pentru fiecare aplicație. „Clienții vin la noi cu un set specific de proprietăți pe care doresc să le atingă”, spune Rothleutner. „Am pus împreună chimia și structura.”

Ajunge acolo este un efort de echipă, inginerii de aplicații preluând conducerea. Cercetarea și dezvoltarea se implică atunci când soluția necesită chimie și structură care depășesc procesele standard Timken, dar alegerea materialelor se reduce adesea la condițiile de aplicare. Aplicații care văd cea mai dură încărcare de șoc și resturi, cum ar fi linii de turnare continuă în fabricile de oțel, necesită oțel carburat carcasă – cel mai dur dintre cele mai dure. Pentru cei cu o bună lubrifiere în medii mai puțin extreme, oțelul bainitic poate funcționa la fel de bine.

Astăzi, de exemplu, un producător de echipamente miniere și de construcții transformă rulmenții diferențiali Timken de la încărcătoarele pe roți din carcasă carburată în oțel călit. Transmisiile pentru utilaje agricole prezintă tot mai mulți lagăre întărite.

„Ne folosim secolul de experiență cu carburarea carcasei pentru a înțelege limitările cu diferite procese”, spune Rothleutner. „Avem testarea, avem datele, așa că știm exact unde alte procese pot oferi performanțe la fel de ridicate cu mai puține resurse.”

În cazul rulmenților arborelui principal al turbinei eoliene, ciclurile de carburare a carcasei ar fi adăugat 100 de ore sau mai mult la procesul de fabricație, în timp ce întărirea fără sudură prin inducție face același lucru în aproximativ două ore. „Vorbiți despre o reducere de 50% a timpului de producere a unui rulment, astfel încât clienții îl scriu din ce în ce mai mult în specificațiile lor”, spune el.

Mă mândresc cu munca mea în sectorul energiei regenerabile și știu că a fost un factor important pentru mulți oameni pe care i-am angajat. Prietenii de la unele dintre cele mai cunoscute companii de energie regenerabilă din lume sunt uimiți de munca pe care o facem aici cu turbine eoliene și rulmenți ridicol de mari. Ei cunosc provocările de acolo. Lee Rothleutner
Manager de cercetare-dezvoltare materiale

Modelare avansată, soluții mai rapide

Echipa evaluează, de asemenea, capacitățile de fabricare a aditivilor metalici 3D, utilizând imprimante 3D pentru a crea prototipuri, piese demonstrative și componente de scule personalizate. „3D este un subiect fierbinte în industrie și evaluăm unde se potrivește exact pentru noi”, spune Rothleutner.

Deocamdată, cea mai mare explozie vine din efortul echipei de a avansa procesele și modelarea elementelor finite. „Colectarea datelor despre procesele noastre de tratare termică ne ajută să fim mai predictivi – să modelăm o soluție înainte de a face un prototip dur și să prezicem cum se va comporta produsul în viitor”, spune el.

Modelarea avansată ajută, de asemenea, interfața echipei mai direct cu clienții, astfel încât aceștia să poată înțelege mai clar nuanțele aplicației și să acționeze mai rapid pe soluții.

O comunitate metalurgică

Cercetarea materialelor este complexă – dar este, de asemenea, foarte plină de satisfacții pentru un grup de oameni care se bucură de ceea ce se întâmplă atunci când combinați chimia, structura și proprietățile într-un laborator în care orice zi medie ar putea include o descoperire majoră metalurgică.

„În prezent, lucrăm la optimizarea proceselor noi de carburare și nitrurare a plasmei și a altor proiecte distractive pentru diferite segmente ale afacerii”, spune Rothleutner. „Ne uităm la cutii de viteze pentru turbine eoliene, la unele aliaje aerospațiale, la câteva soluții off-road pentru condiții extreme.”

Fluxurile de lucru în continuă evoluție și sentimentul de a participa la proiecte care sporesc eficiența și progresul – îi mențin angajați și se întorc în fiecare zi la laborator.


Timken R&D a lucrat direct cu clienții pentru a dezvolta acoperiri rezistente la uzură ES302. Citiți cum rezultatele extind dramatic durata de viață pentru aplicații în energia eoliană, agricultură, aerospațială și altele.