陶瓷混合轴承：推动航空旅行

时间：2023-09-23

现在，飞机设计师正在突破可能的界限，以优化性能并实现更高水平的效率。铁姆肯公司在工程和制造混合圆柱滚子和圆锥滚子轴承方面的能力将优化飞机和旋翼机的性能，迎接新的飞行时代。

混合航空航天轴承：对于提高效率至关重要
在节约能源、成本和环境的愿望的推动下，航空航天客户希望从每个飞机系统和组件中获得尽可能高的效率。铁姆肯公司的钢制航空轴承已经非常高效。为了实现未来的效率提升，工程师正在扩大可用于市场服务的混合轴承类型的范围。

“混合”轴承之所以如此命名，是因为它们结合了钢圈和陶瓷滚动元件，而更传统的轴承则同时使用钢。陶瓷辊的氮化硅是“轴承级”——现有的最高质量。

“氮化硅的硬度几乎是轴承钢的两倍，并且具有额外的特性，使其更轻、更强，并且能够在更高的速度下更好地运行，”航空航天总工程师约翰·洛里（John Lowry）说。“这种陶瓷可以承受真正恶劣的条件，并且在滚动接触轴承中表现良好。”

用于航空轴承的陶瓷滚动元件的实验可以追溯到几十年前，NASA 航天飞机发动机在 20 世纪 90 年代初就使用了陶瓷滚动元件。随着开发优化解决方案的竞赛不断加速，越来越多的混合轴承类型不断涌现，以提高飞机发动机、发电机和起动机以及旋翼飞机变速箱的效率。

铁姆肯公司工程师最近与国防飞机制造商密切合作，开发了多种应用的混合滚子轴承，包括开发比现有低涵道比涡轮风扇发动机更强大、更高效的飞机涡轮发动机。

铁姆肯公司摩擦学专家在研发中发挥了重要作用，根据通常用于制造滚子相邻轴承部件的各种钢种测试陶瓷滚子的强度。材料如何相互作用直接影响性能。

铁姆肯公司的与众不同之处：专有制造工艺
“120 多年来，我们积累了有关钢铁材料的摩擦、磨损、润滑和轴承设计的知识，”Lowry 指出。“它可以很好地理解氮化硅的特性，以及我们如何成功地利用这两种材料进行设计和制造。”

航空航天项目经理 Melissa Kerney 表示，所使用的氮化硅是可用的最高等级，并按照非常高的标准进行加工。

“实现航空航天级产品的差异化发生在两个阶段，两个阶段都在制造阶段，”她说。

首先，使用氮化硅粉末形成近净形状的“毛坯”辊。粉末配方决定了材料如何承受成型为“毛坯”，最终成为陶瓷辊。

其次，铁姆肯公司使用专有的磨削和超精加工工艺在内部对这些毛坯进行精加工，以满足精确的要求。

“这非常具有挑战性，”科尼说。“氮化硅比钢坚固得多，需要完全不同的精加工、测量和检查方法。我们利用我们对材料科学的了解，并将其与我们的制造和模具专业知识相结合。结果是极其耐用、可靠的轴承，满足行业检验要求。”

随着混合滚子轴承工程和制造的全面发展，铁姆肯公司投资于制造能力，生产业界最完整的采用氮化硅滚子的圆锥和圆柱轴承系列之一。铁姆肯公司计划到 2023 年开始全面生产，为航空航天客户提供支持。

为什么是航空航天，为什么是现在？Kerney 表示：“这是需要混合解决方案的最艰难的应用，而混合解决方案可以提供最大的价值主张。”

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