Biała Księga
Badanie mikrostruktur stali łożyskowej
Informacje o Mohanie Paladugu
Jako specjalista ds. materiałów w Timken, Mohan Paladugu bada, jak tworzą się różne mikrostrukturalne komponenty materiałów i jak zachowują się w różnych warunkach produkcji i zastosowania. Jego praca stanowi podstawę dla nowych koncepcji poprawy niezawodności produktów i kosztów. Jako ekspert w dziedzinie mikrostruktury i wydajności materiałów, Paladugu obszernie publikował wyniki swojej pracy.
Obserwuj Mohana na LinkedIn
Dowiedz się więcej o badaniach Mohana na temat ORCID
Łożyska mają zasadnicze znaczenie dla wydajności maszyn wirujących w wielu różnych gałęziach przemysłu. Firma Timken projektuje i produkuje łożyska znane z wysokiej niezawodności w wymagających zastosowaniach, takich jak energetyka wiatrowa, mobilność i przemysł przetwórczy. Staramy się stale pogłębiać naszą wiedzę o tym, jak nasze produkty radzą sobie na tych rozwijających się rynkach.
Na przykład w ciągu ostatniej dekady niektóre łożyska turbin wiatrowych ulegały przedwczesnemu uszkodzeniu z powodu powstawania białych wytrawionych pęknięć (WEC) na bieżniach łożysk. Pęknięcia WEC są rodzajem uszkodzeń łożysk, nazwane tak ze względu na ich biały wygląd pęknięć pod mikroskopem. Powstanie pęknięć WEC często poprzedza nieoczekiwane łuszczenie się i odpryskiwanie bieżni. Wiadomo jednak, że łożyska firmy Timken wytrzymują tego rodzaju uszkodzenia i oferują dłuższą żywotność ze względu na swoje właściwości materiałowe. Wiemy, że nasze stale i związane z nimi procesy metalurgiczne zapewniają lepszą niezawodność produktów, ale dlaczego tak jest? Jakie mechanizmy leżą u podstaw?
Metalurgia to kluczowa kompetencja firmy Timken. Postanowiliśmy więc zagłębić się w szczegóły i określić mechanizmy doskonałego działania tego materiału. W związku z tym przetestowaliśmy różne materiały, obróbkę cieplną i mikrostruktury w odpowiednich testach na skalę laboratoryjną i stwierdziliśmy, że wydajność jest związana z naszymi parametrami obróbki cieplnej — w szczególności z ilością węgla dodawaną do stali podczas obróbki cieplnej.
Aby lepiej zrozumieć mechanizmy na poziomie atomowym, stale są badane „in situ” za pomocą promieni rentgenowskich o wysokiej energii podczas obróbki cieplnej i obciążenia rozciągającego. Współpracowałem z naukowcami z Wielkiej Brytanii, aby zbadać, jak zmienia się układ atomowy w stali łożyskowej podczas obróbki cieplnej, a także podczas obciążania jej i braku obciążenia.
Badania in situ podczas obróbki cieplnej dostarczyły informacji na temat powstawania faz wzmacniających (martenzytu lub bainitu) w stali łożyskowej oraz reakcji tych faz na podwyższone temperatury. Ponadto skoncentrowaliśmy nasze badania na porównaniu odpowiedzi obciążeniowych mikrostruktur bainitu i martenzytu (z równymi ilościami austenitu szczątkowego) przy użyciu dyfrakcji rentgenowskiej synchrotronowej in-situ.
Nasze odkrycia sugerują, że właściwości sieci atomowej głównych faz wzmacniających (martenzyt/bainit) determinują stabilność mikrostruktury pod obciążeniem mechanicznym. Ponadto zdano sobie sprawę, że ilość węgla uwięzionego w sieci atomowej w fazie wzmacniania i związane z tym zniekształcenia sieci wydają się odgrywać kluczową rolę w niezawodności stali łożyskowej. Wyniki naszych wewnętrznych testów trwałości łożysk również potwierdzają te korelacje.
Zrozumienie tych mechanizmów pokazuje, w jaki sposób i dlaczego różne mikrostruktury stalowe zachowują się inaczej w danym zastosowaniu, pogłębiając naszą wiedzę o produktach. Dzięki tym informacjom możemy dalej optymalizować nasze produkty pod kątem żywotności i kosztów zgodnie z wymaganiami poszczególnych zastosowań.
Przeczytaj cały artykuł tutaj:
Last Updated: 2022/02/24
Published: 2022/02/11