Seramik Hibrit Rulmanlar: İlerleyen Hava Yolculuğu

Havacılıkta bir asırdan fazla yenilikle Timken, helikopterlerin icadından ilk aya ve Mars’a inişe kadar birçok havacılık ilkini mümkün kıldı. Bugün Timken mühendisleri, havadan yangınla mücadele ve sivil uçak motorları gibi uygulamalarda güvenilirliği en üst düzeye çıkarmak için sürtünme yönetimi, güç aktarımı ve metalurji alanındaki uzmanlık bilgilerini uygulamaktadır.

Şimdi, uçak tasarımcıları performansı optimize etmek ve bir sonraki seviye verimliliği elde etmek için mümkün olanın sınırlarını zorluyor. Timken’in hibrit silindirik ve konik makaralı rulmanların mühendislik ve üretimindeki yetenekleri, yeni bir uçuş çağı için uçak ve rotor uçak performansını optimize edecek.

“120 yılı aşkın süredir çelik malzeme bağlamında sürtünme, aşınma, yağlama ve yatak tasarımı hakkında bilgi topladık. Bu, silikon nitrürün özelliklerini ve her ikisini de nasıl başarılı bir şekilde tasarlayıp üretebileceğimizi anlamak anlamına geliyor.”

John Lowry
Baş Havacılık Mühendisi

Hibrit havacılık rulmanları: artan verimlilik için çok önemli
Enerjiyi, maliyetleri ve çevreyi koruma arzusuyla hareket eden havacılık ve uzay müşterileri, her bir uçak sistemi ve bileşeninden mümkün olan her türlü verimliliği elde etmek istiyor. Çelikten yapılmış Timken havacılık rulmanları zaten çok verimlidir. Gelecekteki verimlilik kazanımlarını elde etmek için mühendisler, piyasaya hizmet vermek için mevcut hibrit rulman türleri yelpazesini genişletiyor.

‘Hibrit’ rulmanlar, çelik halkaları ve seramik yuvarlanma elemanlarını bir araya getirdikleri için bu şekilde adlandırılırken, daha geleneksel rulmanlar her ikisi için de çelik kullanır. Seramik merdanelerin silikon nitrürü, mevcut en yüksek kalite olan “rulman sınıfı”dır.

Havacılık ve uzay baş mühendisi John Lowry, “Silikon nitrür, rulman çeliğinden neredeyse iki kat daha serttir ve onu daha hafif, daha güçlü ve daha yüksek hızlarda daha iyi performans gösterebilmesini sağlayan ek özelliklere sahiptir” diyor. “Gerçekten agresif koşullara dayanan ve rulmanlı temaslı yataklarda iyi performans gösteren bir seramik.”

Havacılık ve uzay rulmanları için seramik yuvarlanma elemanları ile yapılan deneyler, 1990’ların başında NASA uzay mekiği motorlarının bunları kullanması ile birkaç on yıl öncesine dayanmaktadır. Optimize edilmiş çözümler geliştirme yarışı hızlanırken, uçak motorlarında, jeneratörlerde ve marş motorlarında ve rotorcraft dişli kutularında verimliliği artırmak için daha geniş bir hibrit rulman türleri yelpazesi ortaya çıkıyor.

Timken mühendisleri, yakın zamanda, mevcut düşük baypaslı turbofanlardan önemli ölçüde daha güçlü ve verimli olacak şekilde tasarlanmış bir uçak türbin motorunun geliştirilmesi de dahil olmak üzere, çeşitli uygulamalar için hibrit makaralı rulmanlar geliştirmek üzere savunma uçağı üreticileriyle yakın bir şekilde çalıştı.

Timken triboloji uzmanları, seramik silindirlerin gücünü, tipik olarak silindire bitişik rulman bileşenlerini yapmak için kullanılan çeşitli çelik kalitelerine karşı test ederek Ar-Ge’de önemli bir rol oynadı. Malzemelerin nasıl etkileşime girdiği, performansı doğrudan etkiler.

Timken farkı: tescilli üretim süreçleri
Lowry, “120 yıldan fazla bir süredir çelik malzeme bağlamında sürtünme, aşınma, yağlama ve yatak tasarımı hakkında bilgi topladık” diyor. “Silikon nitrürün özelliklerini ve her ikisini de nasıl başarılı bir şekilde tasarlayıp üretebileceğimizi anlamak için iyi bir anlam ifade ediyor.”

Havacılık ve uzay program yöneticisi Melissa Kerney, kullanılan silikon nitrürün mevcut en yüksek kalite olduğunu ve çok yüksek standartlarda işlendiğini söylüyor.

“Havacılık sınıfı bir ürün elde etmek için farklılaşma, her ikisi de üretimde olmak üzere iki aşamada gerçekleşir” diyor.

İlk olarak, silikon nitrür tozu kullanılarak net şekle yakın bir “boş” silindir oluşturulur. Toz formülü, malzemenin nihayetinde seramik silindirler haline gelen “boşluklara” nasıl dayanacağını belirler.

İkincisi, Timken, tescilli taşlama ve süper finisaj proseslerini kullanarak bu boşlukları kesin gereksinimlere göre kendi bünyesinde bitirir.

Kerney, “Bu çok zor” diyor. “Silisyum nitrür çelikten çok daha güçlüdür ve son işlem, mastarlama ve muayene için tamamen farklı bir yaklaşım gerektirir. Malzeme bilimi hakkında bildiklerimizi alıyoruz ve bunları üretim ve takımlama uzmanlığımızla birleştiriyoruz. Sonuç, endüstri denetim gereksinimlerini karşılayan son derece dayanıklı, güvenilir rulmanlardır.”

Hibrit makaralı rulman mühendisliği ve üretimi tamamen gelişmiş olan Timken, silikon nitrür makaralar içeren endüstrinin en eksiksiz konik ve silindirik rulman serilerinden birini üretmek için üretim yeteneklerine yatırım yaptı. Timken, 2023 yılına kadar havacılık ve uzay müşterilerini desteklemek için tam üretime başlamayı planlıyor.

Neden havacılık ve neden şimdi? Kerney, “hibrit çözümlere ihtiyaç duyan en zorlu uygulama ve hibritin en yüksek değer teklifini sunduğu yer” diyor.

Timken mühendisleri, birçok temel sektörde rulman performansını iyileştirmek için seramik kullanıyor. Küçük seramik parçacıklar içeren aşınmaya dayanıklı özel bir kaplamanın rüzgar türbinlerinde ve tarım ekipmanlarında verimliliği nasıl artırdığını öğrenin.

Last Updated: 2023/06/21

Published: 2022/05/11