Czym dokładnie koszyki z powłoką DLC różnią się od wykonanych z mosiądzu? Sprawdzamy na dwóch konkretnych przykładach.

Firma NKE już dwa lata temu zaprezentowała zoptymalizowane koszyki do łożysk tocznych z powłoką DLC (Diamond-like-Carbon). Są one przeznaczone do eksploatacji przede wszystkim w najtrudniejszych warunkach. Pierwszy przykład zastosowania tego rodzaju koszyków do łożysk tocznych, związany jest z rozpoczęciem prac rozwojowych – specjalne łożysko walcowe, którego użyto do łożyskowania czopu korbowego w wysokoobrotowym napędzie korbowym. W pierwotnej wersji łożysko to było wyposażone w jednoczęściowy koszyk mosiężny prowadzony na pierścieniu wewnętrznym (o oznaczeniu dodatkowym MPB) i korzystano z niego od wielu lat.

W celu zwiększenia wydajności urządzenia klient zaplanował zwiększenie maksymalnej liczby obrotów z 2000 ^obr/_min do 3000 ^obr/_min. Przy próbach przeprowadzonych w tych warunkach eksploatacji okres użytkowania standardowego koszyka MPB do momentu znacznego zużycia się powierzchni prowadzących koszyka i pęknięcia koszyka, wyniósł tylko 300 godzin. Za przyczynę takiego zjawiska uznano występujący podczas opisanego programu silny wzrost sił odśrodkowych i będące jego skutkiem obciążenie koszyka. Warto przy tym zaznaczyć, że łożysko jest smarowane smarem i wzrost liczby obrotów bardzo negatywnie wpływa na rozkład smaru w łożysku, szczególnie na powierzchni (szczelinie) prowadzącej koszyka co dodatkowo przyspiesza zużycie.

Klient postanowił więc zastosować masywny koszyk stalowy z powłoką DLC. Poprowadzono go w pierścieniu wewnętrznym co pozwoliło osiągnąć w trakcie trwającej już ponad dwa lata próby długoterminowej zwiększyć okres użytkowania do ponad 3000 godzin. Co ciekawe, niedopuszczalne objawy zużycia za wyjątkiem nieznacznego przeniesienia powłoki DLC między powierzchniami prowadzącymi, można było zaobserwować równie rzadko jak oznaki mechanicznego uszkodzenia koszyków. Do celów porównawczych użyto identycznych koszyków stalowych bez powłoki, które eksploatowano w próbie równoległej. Próbę zakończono po upływie 1000 godzin ze względu na wyraźne ślady zużycia i zatarcia na powierzchniach prowadzących.

Koszyk stalowy z DLC do łożyska szybkobieżnego

Drugi przykład przedstawia użycie koszyków stalowych z powłoką DLC ale dotyczy łożyska szybkobieżnego bębna do magazynowania energii kinetycznej w awaryjnym agregacie prądotwórczym. Pierwotnie zastosowanym typem łożyska było tutaj łożysko kulkowe z dwuczęściowym koszykiem mosiężnym, prowadzonym w pierścieniu zewnętrznym (o oznaczeniu dodatkowym MA). Podobnie jak w pierwszym przykładzie, również tutaj zaobserwowano na początku silne zużycie powierzchni funkcyjnej koszyka. Spowodowane to było niekorzystnymi warunkami eksploatacji – niskie obciążenie promieniowe przy równoczesnym, uwarunkowanym przez sposób zastosowania, wysokim obciążeniu osiowym i wysokiej liczbie obrotów pierścienia zewnętrznego (>2500 ^obr/_min).

Po analizie obrazu szkód, także tutaj zalecono zastosowanie dwuczęściowego, prowadzonego w pierścieniu zewnętrznym koszyka stalowego z powłoką DLC. W trakcie przeprowadzonego w dalszej kolejności praktycznego testu na dwóch tego typu łożyskach po okresie próby wynoszącym ponad 900 godzin nie zaobserwowano oznak zużycia lub mechanicznego uszkodzenia koszyka. W konsekwencji łożyska te mogły zostać przejęte do produkcji seryjnej. Planowana jest wymiana łożysk w już działających urządzeniach.

Źródło: NKE
Źródło: http://www.magazynprzemyslowy.pl/produkcja/Zastosowanie-koszykow-z-powloka-DLC-do-lozysk-tocznych,6825,1