پوشش دهی سطح بلبرینگ ها به زبان ساده

فولاد هایی که برای ساخت بلبرینگ و رولبرینگ ها مورد استفاده قرار می گیرد ، قابلیت سخت شوندگی سطحی را دارند [مقاله جنس بلبرینگ و رولبرینگ ها مطالعه شود ] اما در صنعت ساخت بلبرینگ و رولبرینگ ها برای افزایش مقاومت به سایش سطح آنها را با یک آلیاژ مقاوم به سایش پوشش دهی می کنند . [ ویدئو نحوه ساخت بلبرینگ و رولبرینگ ها را مشاهده کنید.

روش انجام پوشش دهی

روش های متفاوت برای انجام پوشش دهی به منظور افزایش مقاومت به سایش بلبرینگ و رولبرینگ ها توسعه یافتــه اند که یکی از متداولترین آنها روش رسوب گذاری بخار فیزیکی یا PVD که مخفف کلمه انگلیســی Physical Vapor Deposition است می باشد . در این روش بخار ماده مورد نظر که غالباً فلز است روی سطح مورد نظر پوشش داده می شود .

یک مزیت بسیار خوب برای این روش نسبت به آبکاری سنتی این است که پوشش دهی با PVD سخت تر و مقاوم تر در برابر خوردگی نسبت به پوشش های فرآیند آبکاری است و همچنین مقاومت بالاتری در برابر ضربه و دمای بالا دارند . اما این روش نسبت به آبکاری سنتی دارای تجهیزات گرانتری می باشد و راه اندازی آن نیاز به تخصص بالاتری دارد .

پوشش دهی بلبرینگ و رولبرینگ ها با PVD یک مزیت دیگر را در پی دارد ، ایجاد پوشش با روش رسوب گذاری بخار فیزیکی یا PVD به دلیل اینکه تغییرات مجاز ابعادی در بلبرینگ و رولبرینگ ها در حد چند میکرون است و این روش قابلیت پوشش دهی در دما و ضخامت پایین با مقاومت به سایش مناسب برای استفاده در بلبرینگ و رولبرینگ ها را داراست ، گزینــه مناسب برای پوشش دهی می باشد . سایر روش های پوشش دهی ممکن است باعث افزایش دمای سطحی زیرین شوند و از آنجایی که ما مجاز به این کار نمی باشیم روش پوشش دهی با PVD انتخاب مناسبی است .

 پوشش دهی سطح بلبرینگ و رولبرینگ ها

پوشش دهی با استفاده از موادی انجام می شود که مقاومت بالایی در برابر سایش دارند . یکی از متداول ترین پوشش ها ، پوشش نیتریدی پایه تیتانیوم است که مقاومت بالا در برابر سایش دارد . در برخی از موارد از پوشش چند لایه با خواص مختلف استفاده می شود .

مزایـــای پوشش دهی سطح بلبرینگ بصورت چندلایه در مقایسه با پوشش های تک لایه که می توان اشاره کرد ، مقاومت خوب آنها در برابر رشد ترک است که متوقف شدن ترک ها در لایه های زیری سبب افزایش عمر پوشش می شود و یکی از مزیت های دیگر پوشش های چندلایه در مقایسه با پوشش های تک لایه بهبود چسبندگی لایه نهایی به لایه زیرین پوشش است .

برای بررسی این موضوع از پژوهش آقایان سعید سبزه علی و علی شفیعی که در چهارمین کنفرانس ملی مهندسی مکانیک برگرفته شده است استفاده شده است .

رولبرینگ مخروطی LM 11949 یک رولبرینگ خودرویی مخروطی پرمصرف است [ مقاله انواع بلبرینگ های خودرویی مطاله شود ] که جنس فولاد این رولبرینگ  100Cr6 یــا 1.3505 است که مطابق شکل زیر شکل انفجاری آن قابل مشاهده است .

ایجاد پوشش با روش رسوب گذاری بخار فیزیکی یا PVD در سه لایه با لایه اولیــه TiN ، لایه میانی TiAIN و پوشش نهــایی TiAISiN در مجاورت گاز خنثــی آرگون در درون محفظه محافظ مطابق شکل زیر انجام شده است .

آزمایش میزان تاثیر پوشش

آزمایش میزان تاثیر پوشش ۳ لایه رولبرینگ مخروطی LM 11949 با استفاده از دستگاه شبیــه ساز چرخش بلبرینگ هر دو نمونه پوشش دهی شده و بدون پوشش دهی شده را  تست کرده و با استفاده از توصیه های موجود در استاندارد سرعت چرخش و بار عمالی را تنظیـــم می کنیم .

سپــس دو پارامتـــر جرم و زبری سطح را به ترتیب با دستگـــاه ترازوی دیجیــتال و دستگـــاه زبری سنج اندازه گیــری می شود .

که در شکل زیر زبری سطح (الف) و (ب) به ترتیب مربوط به آزمایش بدون پوشش و با پوشش است .

زبری سطح (الف) که مربوط به رولبرینگ بدون پوشش است از 0.17 μm بــه 0.20 μm افزایش پیدا کرده است که این مقدار حدود ۱۸ درصد است .

زبری سطح (ب) که مربوط به رولبرینگ با پوشش است از 0.175 μm بــه 0.185 μm افزایش پیدا کرده است که در مقایســه با زبری سطح (الف) مقدار بسیار کمی زبری افزایش پیدا کرده است.

مقدار کاهش جرم نیز در بدون پوشش و با پوشش به ترتیب برابر با 1.102  گرم و 0.402  گرم گزارش شده است .

پس می توان نتیجــه گیری کرد که پوشش دهی سطح بلبرینگ و رولبریتگ های صنعتــی می تواند یک روش بسیــار موثر برای افزایش مقاومت آنهــا به سایش و در نتیجـه افزایش عمر آنها باشد .

برای آشنایی با ارزیابی سلامت بلبرینگ ها با آکوستیک امیشن روی لینک کلیک کنید.