Согласно маркетинговому исследованию 3D Science Valley, предприятия, занимающиеся 3D-печатью керамики, сосредоточены на исследованиях и разработках систем и материалов для 3D-печати керамики промышленного уровня, в то время как на рынок выходят технологии 3D-печати с более низкой стоимостью и более высокой точностью. Новейшая тенденция развития аддитивного производства керамики — выход на рынок продукции с высокой добавленной стоимостью, включая керамические антенны 5G, керамические коллиматоры, ядерные компоненты, керамические подшипники...
Недавно Китайское общество машиностроения официально выпустило серию керамических подшипников трех групп стандартов.
© Китайское общество машиностроения
В колонке Гу «История, развитие и будущее аддитивного производства керамики» рассматриваются семь видов технологий 3D-печати для создания плотных и структурно сложных керамических компонентов с исторической точки зрения. Многие проблемы аддитивного производства керамики, которое началось более чем на десятилетие позже, чем производство металлов и пластика, связаны с присущими ему трудностями обработки конструкционной керамики, включая высокие температуры обработки, чувствительные к дефектам механические свойства и низкие технологические характеристики. Для развития аддитивного производства керамики будущие исследования и разработки должны быть направлены на расширение ассортимента материалов, улучшение контроля 3D-печати и постобработки, а также на развитие уникальных возможностей, таких как многоматериальная и гибридная обработка. 3D-долина науки
«Узлы» промышленного оборудования
Подшипник считается «узлом» промышленного оборудования, его работоспособность напрямую влияет на надежную работу более одного триллиона единиц основного оборудования в народном хозяйстве и сфере национальной обороны.
Цельнокерамические подшипники относятся к высокотехнологичным подшипниковым изделиям, изготовленным из керамических материалов, таким как внутреннее и наружное кольца, а также тела качения. Высокоточные цельнокерамические подшипники широко востребованы в китайских станках с ЧПУ, национальной обороне, аэрокосмической, нефтехимической, медицинской и других отраслях, связанных с высокотехнологичным оборудованием, а уровень их производства отражает конкурентоспособность отечественного высокотехнологичного производства.
Локализация производства сверхточных цельнокерамических подшипников для высокотехнологичного оборудования имеет большое значение для повышения общего уровня и базовой конкурентоспособности отечественной промышленности и отрасли машиностроения, а также способствует развитию отечественного высокотехнологичного оборудования в сторону интеллектуального и экологически чистого.
Применение цельнокерамических подшипников в высокопроизводительном оборудовании
К инженерным керамическим материалам, используемым в цельнокерамических подшипниках, относятся, главным образом, нитрид кремния (Si3N4), диоксид циркония (ZrO2), карбид кремния (SiC) и др., обладающие превосходными физико-химическими свойствами, которых лишены традиционные металлические материалы. Основные преимущества цельнокерамических подшипников из этого материала заключаются в следующем:
(1) Твердость инженерного керамического материала значительно выше, чем у обычной подшипниковой стали, а срок службы цельнокерамического подшипника того же типа может быть увеличен более чем на 30% при тех же условиях эксплуатации;
(2) Коэффициент термической деформации инженерного керамического материала составляет всего лишь 1/4~1/5 от коэффициента подшипниковой стали, и полностью керамический подшипник может демонстрировать хорошую стойкость к термическому удару и стабильные эксплуатационные характеристики в условиях экстремально высоких температур, низких температур и больших перепадов температур;
(3) плотность инженерного керамического материала, инерция вращения и центробежная сила малы, подходят для сверхвысоких скоростей, обладают высокой несущей способностью, хорошей износостойкостью, низкой интенсивностью отказов;
(4) Инженерная керамика обладает коррозионной стойкостью, магнитоэлектрической изоляцией и другими характеристиками, а также имеет безусловные преимущества в работе в коррозионных условиях, условиях сильного магнитного поля и электрической коррозии.
В настоящее время предельная рабочая температура цельнокерамических подшипников достигает 1000 °C, а время непрерывной работы может достигать более 50 000 часов. Подшипники обладают способностью к самосмазыванию, обеспечивая точность работы и длительный срок службы даже при отсутствии смазки. Конструктивные характеристики цельнокерамических подшипников компенсируют недостатки металлических подшипников в машиностроении. Они обладают такими характеристиками, как сверхвысокая скорость, стойкость к высоким и низким температурам, износостойкость, коррозионная стойкость, магнитоэлектрическая изоляция, самосмазывание без использования масла и т.д. Они подходят для работы в крайне суровых условиях и особых условиях эксплуатации, а также имеют широкие перспективы применения в высокотехнологичных областях.
Стандарт полностью керамических подшипников
Недавно рабочий комитет по стандартизации Китайского общества машиностроения официально одобрил следующие три стандарта.
Цельнокерамический подшипник скольжения Центрибульный подшипник скольжения (T/CMES 04003-2022)
Подшипники качения, полностью керамические цилиндрические роликовые подшипники (T/CMES 04004-2022)
«Геометрические характеристики и допуски для цилиндрических цельнокерамических шарикоподшипниковых изделий» (T/CMES04005-2022)
Серия стандартов разработана Отделением производственных технологий Китайского общества машиностроения под руководством Шэньянского университета Цзяньчжу (национальной и местной объединённой инженерной лабораторией «Высококачественное оборудование и технологии обработки камня с цифровым управлением»). Серия стандартов официально вступит в силу в апреле 2022 года.
Эта серия технических стандартов определяет соответствующие термины, определения, конкретные модели, размеры, диапазон допусков и стандарты зазоров для цельнокерамических подшипников. Классификация, технические требования к обработке, технические требования к соответствию и технические требования к канавке резака всех керамических цилиндрических роликоподшипников; А также размер и геометрические характеристики, предельное отклонение номинального размера и значение допуска цилиндрического отверстия цельнокерамического шарикоподшипника определяют рабочий интерфейс цельнокерамического подшипника (за исключением снятия фаски). На основе серии стандартов, дальнейшая стандартизация процесса проектирования, производства, сборки и испытания цельнокерамических подшипников, обеспечение общего качества работы керамического подшипника, избежание ненужных потерь цельнокерамических подшипников в процессе нашей обработки, испытаний и использования, руководство здоровому и упорядоченному развитию отечественной отрасли цельнокерамических подшипников, содействие безопасности, надежности и экономичности использования цельнокерамических подшипников, это оказывает глубокое влияние на повышение точности отечественных цельнокерамических подшипниковых изделий.
Китайское общество машиностроения (CMES) – это национальная общественная организация, уполномоченная осуществлять деятельность по внутренней и международной стандартизации. Разработка стандартов cMES является одним из направлений деятельности cMES и направлена 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.
Рабочий комитет по стандартизации CMES состоит из 28 известных экспертов из отечественных колледжей и университетов, научно-исследовательских институтов, предприятий, испытательных и сертификационных организаций и т. д., а за разработку стандартов отвечают 40 профессиональных рабочих групп.
Время публикации: 30 марта 2022 г.