Rulmenți ceramici hibridi: avansarea călătoriei aeriene

Cu mai mult de un secol de inovații în domeniul aerospațial , Timken a permis numeroase premiere în aviație – de la inventarea elicopterelor până la primele aterizări pe Lună și Marte. Astăzi, inginerii Timken își aplică cunoștințele de specialitate în managementul frecării, transmisia puterii și metalurgie pentru a maximiza fiabilitatea în aplicații precum stingerea incendiilor aeriene și motoarele de avioane civile.

Acum, designerii de avioane depășesc limitele a ceea ce este posibil pentru a optimiza performanța și a atinge nivelul următor de eficiență. Capabilitățile Timken în inginerie și fabricare a rulmenților cu role cilindrice și conice hibride vor optimiza performanța avioanelor și a aeronavelor pentru o nouă eră a zborului.

„De mai bine de 120 de ani am adunat cunoștințe despre frecare, uzură, lubrifiere și proiectarea rulmenților în contextul materialului din oțel. Se traduce bine prin înțelegerea proprietăților nitrurii de siliciu și a modului în care putem proiecta și fabrica cu succes cu ambele.”

John Lowry
inginer șef aerospațial

Rulmenți aerospațiali hibridi: esențiali pentru creșterea eficienței
Impulsați de dorința de a conserva energia, costurile și mediul înconjurător, clienții aerospațiali doresc să extragă fiecare eficiență posibilă din fiecare sistem și componentă a aeronavei. Rulmenții Timken aerospațiali din oțel sunt deja foarte eficienți. Pentru a obține câștiguri viitoare de eficiență, inginerii extind gama de tipuri de rulmenți hibrizi disponibile pentru a deservi piața.

Rulmenții „hibrizi” sunt numiți așa deoarece combină inele de oțel și elemente de rulare ceramice, în timp ce rulmenții mai convenționali folosesc oțel pentru ambele. Nitrura de siliciu a rolelor ceramice este „de calitate pentru rulmenți” – cea mai înaltă calitate disponibilă.

„Nitrura de siliciu este aproape de două ori mai dura decât oțelul pentru rulmenți și are proprietăți suplimentare care o fac mai ușoară, mai puternică și mai capabilă să funcționeze la viteze mai mari”, spune John Lowry, inginer șef pentru industria aerospațială. „Este o ceramică care rezistă la condiții cu adevărat agresive și funcționează bine la rulmenții cu contact de rulare.”

Experimentarea cu elemente de rulare ceramice pentru rulmenți aerospațiali datează de câteva decenii, motoarele navetei spațiale NASA le-au folosit la începutul anilor 1990. Pe măsură ce cursa pentru dezvoltarea de soluții optimizate se accelerează, apar o gamă mai largă de tipuri de rulmenți hibrizi pentru a crește eficiența motoarelor de avioane, generatoarelor și demaroarelor și cutiilor de viteze ale aeronavelor.

Inginerii Timken au lucrat recent în strânsă colaborare cu constructorii de avioane de apărare pentru a dezvolta rulmenți hibridi cu role pentru mai multe aplicații, inclusiv dezvoltarea unui motor cu turbină pentru avioane proiectat să fie semnificativ mai puternic și mai eficient decât turboventilatoarele cu bypass joasă existente.

Specialiștii în tribologie Timken au jucat un rol important în cercetare și dezvoltare, testând rezistența rolelor ceramice împotriva unei varietăți de grade de oțel utilizate în mod obișnuit pentru a face componente de rulmenți adiacente rolelor. Modul în care materialele interacționează influențează direct performanța.

Diferența Timken: procese de producție brevetate
„De mai bine de 120 de ani am adunat cunoștințe despre frecare, uzură, lubrifiere și proiectarea rulmenților în contextul materialului din oțel”, notează Lowry. „Se traduce bine prin înțelegerea proprietăților nitrurii de siliciu – și a modului în care putem proiecta și fabrica cu succes cu ambele.”

Melissa Kerney, manager de program aerospațial, spune că nitrura de siliciu folosită este cea mai înaltă calitate disponibilă și este procesată la standarde foarte înalte.

„Diferențierea pentru a obține un produs de calitate aerospațială are loc în două etape, ambele în producție”, spune ea.

În primul rând, se formează o rolă „blank” cu formă aproape de rețea folosind pulberea de nitrură de siliciu. Formula de pulbere determină modul în care materialul va rezista la formarea în „marturi” care în cele din urmă devin role ceramice.

În al doilea rând, Timken termină aceste semifabricate intern, conform cerințelor precise, utilizând procese de șlefuire și superfinisare brevetate.

„Este foarte provocator”, spune Kerney. „Nitrura de siliciu este mult mai puternică decât oțelul și necesită o abordare complet diferită pentru finisare, calibrare și inspecție. Luăm ceea ce știm despre știința materialelor și le combinăm cu experiența noastră în producție și scule. Rezultatul sunt rulmenți extrem de durabili, fiabili, care îndeplinesc cerințele de inspecție din industrie.”

Cu ingineria și producția de rulmenți hibridi pe deplin dezvoltate, Timken a investit în capacitățile de producție pentru a produce una dintre cele mai complete linii de rulmenți conici și cilindrici din industrie cu role din nitrură de siliciu. Timken intenționează să înceapă producția completă pentru a sprijini clienții din industria aerospațială până în 2023.

De ce aerospațial și de ce acum? Kerney spune: „este cea mai dificilă aplicație care are nevoie de soluții hibride și unde hibridul oferă cea mai mare valoare.”

Inginerii Timken folosesc ceramica pentru a îmbunătăți performanța rulmenților în multe industrii esențiale. Aflați cum o acoperire specială rezistentă la uzură, cu particule ceramice minuscule, îmbunătățește eficiența turbinelor eoliene și a echipamentelor agricole.

Last Updated: 2023/06/21

Published: 2022/05/11