Согласно исследованию рынка, проведенному компанией 3D Science Valley, предприятия, занимающиеся 3D-печатью керамики, сосредоточены на исследованиях и разработке систем и материалов для 3D-печати керамики на производственном уровне, в то время как на рынок выходят технологии 3D-печати с более низкой стоимостью и более высокой точностью. Последняя тенденция развития аддитивного производства керамики — это выход на рынок производства высокотехнологичной продукции, включая керамические антенны 5G, керамические коллиматоры, ядерные компоненты, керамические подшипники и т.д.
Недавно Китайское общество машиностроения официально опубликовало стандарты трех групп для всех керамических подшипников.
© Китайское общество машиностроения
В колонке Гу «История, развитие и будущее аддитивного производства керамики» рассматриваются семь видов технологий 3D-печати для создания плотных и структурно совершенных керамических компонентов с исторической точки зрения. Многие проблемы аддитивного производства керамики, которое началось более чем на десятилетие позже, чем производство металлов и пластмасс, можно объяснить присущими сложностями обработки конструкционной керамики, включая высокие температуры обработки, чувствительность к дефектам и плохие технологические свойства. Для развития области аддитивного производства керамики будущие исследования и разработки должны быть сосредоточены на расширении выбора материалов, улучшении 3D-печати и постобработки, а также на уникальных возможностях, таких как многоматериальная и гибридная обработка. 3D-долина науки
«Шарнирные соединения» промышленного оборудования
Подшипник считается «шарниром» промышленного оборудования, его характеристики напрямую влияют на надежную работу более чем триллиона единиц крупной техники в сфере национальной экономики и обороны.
Цельнокерамические подшипники — это высокотехнологичные подшипниковые изделия, изготовленные из керамических материалов, такие как внутреннее/наружное кольцо и корпус. Высокоточные цельнокерамические подшипники пользуются широким спросом в отечественных станках с ЧПУ, оборонной промышленности, аэрокосмической отрасли, нефтехимии, медицинском оборудовании и других высокотехнологичных отраслях, а уровень их производства отражает ключевую конкурентоспособность отечественной высокотехнологичной промышленности.
Локализация производства сверхточных цельнокерамических подшипников для высокотехнологичного оборудования имеет огромное значение для повышения общего уровня и конкурентоспособности отечественной промышленности и машиностроительной отрасли, а также для содействия развитию интеллектуальной и экологически чистой отечественной высокотехнологичной техники.
Применение цельнокерамических подшипников в высокотехнологичном оборудовании
В качестве конструкционных керамических материалов в цельнокерамических подшипниках в основном используются нитрид кремния (Si3N4), диоксид циркония (ZrO2), карбид кремния (SiC) и др., обладающие превосходными физико-химическими свойствами, недоступными традиционным металлическим материалам. Основные преимущества цельнокерамических подшипников, изготовленных из таких материалов, заключаются в следующем:
(1) Твердость конструкционной керамики значительно выше, чем у обычной подшипниковой стали, и срок службы цельнокерамических подшипников одного типа может быть увеличен более чем на 30% при одинаковых условиях эксплуатации;
(2) Коэффициент термической деформации конструкционной керамики составляет всего 1/4~1/5 от коэффициента деформации подшипниковой стали, и цельнокерамический подшипник может демонстрировать хорошую термостойкость и стабильную работу в условиях экстремально высоких температур, низких температур и больших перепадов температур;
(3) Плотность инженерного керамического материала, момент инерции вращения и центробежная сила малы, подходит для сверхвысоких скоростей, обладает высокой несущей способностью, хорошей износостойкостью и низким уровнем отказов;
(4) Инженерная керамика обладает коррозионной стойкостью, магнитоэлектрической изоляцией и другими характеристиками, а также имеет неоспоримые преимущества в работе в условиях коррозии, сильного магнитного поля и электрической коррозии.
В настоящее время предельная рабочая температура цельнокерамических подшипников превышает 1000℃, время непрерывной работы может достигать более 50000 часов, они обладают самосмазывающими свойствами и могут обеспечивать точность работы и срок службы даже без смазки. Конструктивные особенности цельнокерамических подшипников компенсируют недостатки металлических подшипников в инженерных приложениях. Они обладают такими характеристиками, как сверхвысокая скорость, устойчивость к высоким/низким температурам, износостойкость, коррозионная стойкость, магнитоэлектрическая изоляция, безмасляная самосмазка и т.д. Они подходят для работы в экстремально жестких условиях и особых условиях эксплуатации, и имеют широкие перспективы применения в высокотехнологичных областях.
Стандартные керамические подшипники
Недавно Рабочий комитет по стандартизации Китайского общества инженеров-механиков утвердил следующие три официально опубликованных стандарта.
Цельнокерамический подшипник скольжения, центробежный подшипник скольжения (T/CMES 04003-2022)
Цилиндрические роликовые подшипники качения из цельной керамики (T/CMES 04004-2022)
«Геометрические характеристики и допуски для цилиндрических цельнокерамических шарикоподшипников» (T/CMES04005-2022)
Серия стандартов разработана Отделом производственной инженерии Китайского общества машиностроения и возглавляется Шэньянским строительным университетом (национальная и местная совместная инженерная лаборатория «Высококачественное оборудование и технологии обработки камня с ЧПУ»). Официальное внедрение серии стандартов запланировано на апрель 2022 года.
Данная серия технических стандартов определяет соответствующие термины, определения, конкретные модели, размеры, диапазоны допусков и стандарты зазоров цельнокерамических подшипников скольжения. Классификация, технические требования к обработке, технические требования к сопряжению и технические требования к канавкам для резцов цельнокерамических цилиндрических роликовых подшипников; а также размерные и геометрические характеристики, номинальное предельное отклонение размеров и значение допуска цельнокерамических шарикоподшипников с цилиндрическим отверстием, определяют рабочую поверхность цельнокерамического подшипника (за исключением фаски). На основе этой серии стандартов осуществляется дальнейшая стандартизация процесса проектирования, производства, сборки и испытаний цельнокерамических подшипников, обеспечивается общее качество и эксплуатационные характеристики керамических подшипников, избегаются ненужные потери в процессе обработки, испытаний и эксплуатации цельнокерамических подшипников, обеспечивается здоровое и упорядоченное развитие отечественной отрасли цельнокерамических подшипников, повышается безопасность, надежность и экономичность их использования, что оказывает существенное влияние на повышение точности отечественной цельнокерамической подшипниковой продукции.
Китайское общество машиностроения (CMES) — это национальная общественная организация, уполномоченная проводить мероприятия по стандартизации на национальном и международном уровнях. Разработка стандартов CMES является одним из направлений работы общества, направленной на удовлетворение потребностей предприятий и рынка, а также на содействие инновациям и развитию машиностроительной отрасли. Организации и частные лица в Китае могут вносить предложения по разработке и пересмотру стандартов CMES и участвовать в соответствующей работе.
В состав Рабочего комитета по стандартизации CMES входят 28 известных экспертов из отечественных вузов, научно-исследовательских институтов, предприятий, испытательных и сертификационных учреждений и т. д., а за разработку стандартов отвечают 40 профессиональных рабочих групп.
Дата публикации: 30 марта 2022 г.