Подходящий материал для любой сферы применения

До прихода в Timken пять лет назад Lee Rothleutner лишь слышал о компании на ранчо в Небраске, где он вырос. Черно-оранжевая коробка часто появлялась на рабочем месте, когда он вместе с отцом меняли подшипники на тракторе.

После того как Rothleutner начал работать в отделе исследований и разработок (R&D) Timken, его взгляды резко изменились. «Я точно осознавал масштаб работы, которую выполняет Timken, — говорит он. — Я защитил докторскую диссертацию по металлургии, и для меня нет ничего более интересного, чем работа в лабораториях, где я могу выполнять практически любой процесс термообработки металлов, который захочу».

Сегодня он работает менеджером отдела исследований и разработок материалов и передает этот образ мышления своей команде. «Я беру с полки эту огромную книгу, справочник ASM, том четвертый», — говорит он. ASM International — это глобальное инженерное сообщество с 108-летней историей, известное своей деятельностью по сбору и распространению знаний о материалах. Четвертый том называется «Термическая обработка».

«Я говорю им, что хочу, чтобы у нас была позиция по каждому процессу термообработки, описанному в этой книге, — говорит он. — Работает ли это у нас или не работает, и почему. Если это работает, мне нужен процесс и средства для его реализации».

Ингредиенты бренда ингредиентов

Изначально Rothleutner был нанят для помощи в разработке технологии полной индукционной закалки подшипников Timken для главного вала ветряных турбин сверхбольшого диаметра. Там он добился большого успеха и был назначен руководителем группы преобразования материалов, прежде чем занять свою нынешнюю должность.

В ходе своей работы в области ветроэнергетики Rothleutner провел много времени в Румынии, работая с командой Ploiesti Engineering Center of Excellence. Сегодня он и его команда также играют важную роль в передовых процессах и технологиях сквозной закалки, применяемых на близлежайшем заводе Прахова. «Там мы используем процесс, называемый «аустенизацией», который позволяет производить бейнитную сталь», — говорит он.

За несколько лет команда также добилась успехов в разработке технологий покрытий, удвоив мощности в 2020 году. «Сейчас на это есть огромный спрос, и Vikram Bedekar, руководитель нашей группы в этой области, проделал огромную работу», — говорит Rothleutner.

Отдел материалов также отвечает за оптимизацию процессов цементирования поверхностного слоя — технологии, основанной на патенте Timken 1897 года. «Мы очень хорошо знаем эту технологию, поэтому можем определить, где она подходит, а где лучше подходят другие процессы», — говорит Rothleutner.

Правильный ингредиент, правильное применение

Технические решения Timken включают в себя определение правильных ингредиентов и правильного рецепта для каждого применения. «Клиенты приходят к нам с определенным набором характеристик, которые они хотят получить, — говорит Rothleutner. — И мы объединяем химию и структуру».

Достижение этого требует командных усилий, в которых ведущую роль играют прикладные инженеры. Отдел исследований и разработок подключается к работе, когда для решения требуется определение химического состава и структуры, что выходит за рамки стандартных процессов Timken, однако выбор материалов часто зависит от условий применения. Там, где присутствуют резкие ударные нагрузки и загрязнения, например в линиях непрерывного литья на сталелитейных заводах, требуется сталь с науглероженным поверхностным слоем — самая прочная из прочных. Для компаний, использующих хорошую смазку и работающих в менее экстремальных условиях, также подойдет бейнитная сталь.

Например, сегодня один производитель горнодобывающего и строительного оборудования переходит от подшипников Timken с науглероженным слоем, предназначенных для колесных погрузчиков, на подшипники из стали со сквозной закалкой. В трансмиссиях сельскохозяйственного оборудования все чаще используются подшипники со сквозной закалкой.

«Мы используем наш вековой опыт в науглероживании поверхностного слоя, чтобы понять ограничения различных процессов, — говорит Rothleutner. — У нас есть тестирование, у нас есть данные, поэтому мы точно знаем, где другие процессы могут обеспечить столь же высокие характеристики с меньшими ресурсами».

В случае подшипников главного вала ветряных турбин циклы науглероживания увеличили бы производственный процесс на 100 часов или более, в то время как полная индукционная закалка позволяет достичь того же самого примерно за два часа. «Вы говорите о сокращении времени на изготовление подшипника на 50%, поэтому заказчики все чаще вносят это в свои спецификации, — говорит он. —

Я очень горжусь своей работой в секторе возобновляемых источников энергии, и я знаю, что это стало большим стимулом для многих моих людей. Друзья из самых известных в мире компаний по возобновляемым источникам энергии поражены результатами нашей работы с ветряными турбинами и невероятно большими подшипниками. Они знают, с какими проблемами приходится здесь сталкиваться». Lee Rothleutner
Менеджер по исследованиям и разработкам материалов

Расширенное моделирование, более быстрые решения

Команда также изучает возможности аддитивного 3D-производства металла и использования 3D-принтеров для создания прототипов, демонстрационных деталей и отдельных компонентов инструментов. «3D-печать — это очень популярная тема в отрасли, и мы пытаемся понять, где мы можем ее использовать», — говорит Rothleutner.

На данный момент наибольшая отдача наблюдается от развития процессов и моделирования методом конечных элементов. «Сбор данных о наших процессах термообработки помогает нам быть более предсказуемыми — смоделировать решение до изготовления прототипа и спрогнозировать, как продукт будет вести себя в будущем», — говорит он.

Расширенное моделирование также помогает команде напрямую взаимодействовать с клиентами, чтобы лучше понимать нюансы приложений и быстрее находить решения.

Металлургическое сообщество

Исследование материалов — это сложный процесс, но он также очень полезен для людей, которым нравится то, что происходит, когда вы объединяете химию, структуру и свойства в лаборатории, где любой обычный день может стать днем крупного прорыва в металлургии.

«Прямо сейчас мы работаем над оптимизацией новых процессов науглероживания и плазменного азотирования, а также над другими интересными проектами для различных сегментов бизнеса», — говорит Rothleutner. — Мы создаем редукторы для ветряных турбин, разрабатываем аэрокосмические сплавы и решения для внедорожников для экстремальных условий».

Постоянно меняющиеся процесс и причастность к проектам, которые способствуют повышению эффективности и прогрессу, заставляют сотрудников возвращаться в лабораторию каждый день.

Отдел исследований и разработок Timken работал напрямую с заказчиками над разработкой износостойких покрытий ES302. Узнайте, как результаты работы значительно продлевают срок службы наших продуктов в ветроэнергетике, сельском хозяйстве, авиакосмической промышленности и других областях.

Last Updated: 2024/01/17

Published: 2021/05/18