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铁姆肯公司运用量子手法操控轴承内部应力

  2019年01月14日  

  量子力学是现代物理学的理论根底之一,是研讨微观粒子运动规则的科学,使人们对物质世界的知道从微观层次跨进了微观层次,对物质的结构以及其相互作用的见地被革命化地改动,为包含原子物理、核物理、分子生物学、非线性光学等现代根底理论研讨奠定了根底。

  全球抢先的轴承制作商铁姆肯公司将量子力学的研讨办法运用到轴承的研制之中。

  Timken的研讨人员VikramBedekar(左)和Rohit Voothaluru致力于经过在HFIR的HB-2B上运用中子来改善轴承制作工艺。

  在美国能源部(DOE’s)橡树岭国家试验室(ORNL),铁姆肯公司的研讨人员期望经过运用中子散射技能更好地了解制作进程中发生的内部剩余应力怎么影响轴承寿数,然后找到延伸轴承寿数的办法。

  轴承的制作精度高,公役小,协作完美,在极点负荷和长期运用和操作下,具有较长的规划寿数。在安全至关重要的航空航天和采矿范畴,轴承功能尤为重要。剩余应力虽是资料结构中较小的内部弹性变形,对轴承的寿数和可靠性却可能带来很大影响。

  铁姆肯公司的资料专家VikramBedekar说:“剩余应力主要由制作进程发生。包含成型和高温加工在内的一切出产工艺都会发生剩余应力。假如应力过大,零件会变形,乃至可能使部件歪曲到无法运用或康复。”

  一般来说,轴承的制作从把钢材制成一个环开端。接下来,运用车床获得所需的尺度。贝德卡说,到这儿停止,这部分仍然是“绿色”的,这意味着它仍然是软的,还不能运用。之后的热处理才使资料硬化。终究,运用车床或磨床去除剩余的资料完结零件。

  工业运用中常运用的大尺度的Timken®轴承。因为中子具有很强的穿透性,它们能比相似的办法,如X射线,更深化地浸透至金属内部。每个轴承的残留应力来自制作进程中的不同步。(图片来历:ORNL/Genevieve Martin)

  因为中子具有很强的穿透性,可为研讨人员供给资料原子结构的共同信息。此前,研讨人员运用试验室X光查看轴承,但研讨人员只能勘探轴承内部200微米的厚度。中子使他们能够更深化地调查轴承的悉数。

  “规范的X光强度不足以从一个部分彻底穿透。中子是仅有能够看到完好内部的途径。”Bedekar说

  运用ORNL的高通量同位素反应堆(HFIR)的中子剩余应力绘图设备(NRSF2)HB-2B,研讨人员能够制作出制作进程中每个过程发生的不同内部应力。中子数据使他们能够调查轴承的应力状况怎么跟着每次迭代而改变。研讨人员说他们挑选运用NRSF2是因为它合适这类试验的共同才能。

  Timken的产品开发专家RohitVoothaluru说:“咱们在寻求运用剩余应力求的办法。咱们之所以来到NRSF2,是因为咱们觉得能够找到同类样品的全体状况并看到剩余应力。”

  该小组表明,他们计划运用剩余应力映射数据改善核算模型,以改善内部应力猜测和优化制作工艺。

  Bedekar表明:“终究,咱们能够依据不同轴承的功能来调整加工工艺或剩余应力。”

  “咱们今日有一个核算模型能够定性地供给方向。可是,要树立一个更为根本的、依据实践物理工艺的定量模型,一同还要捕捉实时的次表层剩余应变,需求很多的阅历验证。咱们期望验证咱们的模型并将其进步到一个新的等级。”Voothaluru说。

  HFIR是美国能源部科学用户设备办公室。UT-Battelle为能源部科学办公室办理ORNL。科学办公室是美国物理科学根底研讨的最大单一支持者,正在尽力处理咱们这个年代最急迫的一些应战。

标签:铁姆肯我要反应
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