轴承润低温转定仪

Rtec公司和德国Fraunhofer Institute for Material and Beam Technology （ IWS ）联合开发的 最新高精度轴承试验机投入使用，这台轴承试验机被用户命名为：SULUTrib(Super lubricity tribometer）。 该设备被应用于轴承摩擦学性能测试，为研究院的科研工作提供了强有力的支持。相对于传统轴承试验机，该设备设计可兼顾滚动轴承和滑动轴承的超低摩擦系数的测试，用来评定轴承涂层材料在干摩擦或润滑条件下摩擦系数、磨损量等摩擦学特性，也可以做轴承的PV值试验。采用伺服电机闭环加载技术，载荷范围可达10kN（可定制更高载荷），伺服电机驱动可实现连续旋转或者摆动，可设定角度做摆动试验，用来考核轴承在不同运动条件下的摩擦学特性，也用来评定轴承寿命。 滚动轴承测试滑动轴承测试RTEC轴承试验机带有加热和测温功能，也可以实现一定电流和电压下的载流（ECR）测试，该功能可以用于新能源电车传动部位轴承的载流测试，用于评价轴承材料、涂层、润滑剂在带电条件下的摩擦学性能。滑动轴承根据安装使用位置分轴向安装的和径向安装两种，轴向安装主要用PV值来评价它的性能，就是用最高旋转线速度乘以正压力的值带表示它的使用极限工况。径向安装主要是做端面磨损实验。滑动轴承主要用在承受较高载荷，中低速条件下，船用、内燃机等。RTEC轴承试验机以其多功能性和高精度，成为评定轴承摩擦学性能的新的利器，为轴承研究和应用领域带来了新的测试技术创新。

p style=" text-align: center " img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/09330cc9-62db-4b7b-9512-4a9b7e0dcd27.jpg" title=" 2.jpg" alt=" 2.jpg" / /p p strong 　　一、齿轮钢现状和发展方向 /strong /p p 　　齿轮在工作时，长期受到变载荷的冲击力、接触应力、脉动弯曲应力及摩擦力等多种应力的作用，还受到加工精度、装配精度、外来硬质点的研磨等多种因素的影响，是极易损坏的零件，因此要求齿轮钢具有较高的强韧性、疲劳强度和耐磨性。为了生产出优质齿轮钢，一方面要求钢厂为用户提供淬透性稳定且适应用户工艺要求的齿轮钢产品，另一方面齿轮厂也要优化现有工艺，引进新工艺来提高齿轮的质量。 br/ 　　与日本、德国、美国生产的齿轮钢相比，中国齿轮钢存在的差距主要是：钢的牌号未形成系列化，产品标准落后 钢的淬透性带较宽，国外钢的淬透性带已经达到4HRC，而中国在6-8HRC左右，并且不够稳定 钢的纯净度较低，从日本、德国、奥地利等国进口的齿轮钢，其氧含量波动在(7-18)× 10-6，中国在(15-25)× 10-6左右，并且非金属夹杂物弥散程度不够，分布不均，大颗粒夹杂物较多 晶粒度要求不同，中国齿轮钢晶粒度级别一般要求5-8级，而日本特别强调渗碳齿轮钢的晶粒度应不粗于6级 日本开发了低硅抗晶界氧化渗碳钢系列，可使晶界氧化层降低到≤5μm，而SCM420H等Cr-Mo钢为15-20μm 平均使用寿命短，单位产品能耗大，劳动生产率低。此外，在轧制过程中如何保证疏松等低倍缺陷在很小且芯部范围内，也是中国未曾研究的领域，因为低倍组织缺陷会对零件后续加工以及热处理变形带来很多不利影响。 /p p 　　目前，中国汽车用齿轮钢的主体钢种仍是20CrMnTi，该钢种通常采用气体渗碳工艺，由于渗碳气氛中氧化性气体的存在，导致渗层中对氧亲和力较大的元素Si、Mn、Cr在晶界处发生氧化，形成晶界氧化层。晶界氧化层的发生会导致渗层Si、Mn、Cr等合金元素固溶量下降，降低渗层的淬透性，从而降低渗层的硬度并导致非马氏体组织的产生，进而显著降低齿轮的疲劳性能。为解决这一问题可以采用两种手段： /p p 　　采用特殊的热处理工艺。真空渗碳可降低渗碳气氛中的氧势，从而可以较为有效地减小渗碳层晶界氧化的发生程度 稀土渗碳工艺也可以降低晶界氧化程度，由于稀土优先在工件表面富集并择优沿钢的晶界扩散，而且与氧的亲合力远比Si、Mn、Cr高得多，它将优先与氧结合,阻碍氧原子继续向内扩散，从而有助于减轻非马氏体组织的产生。 /p p 　　通过合金设计，开发抗晶界氧化的齿轮钢。Ni、Mo具有很强的抗氧化能，Cr元素次之，Mn抗氧化能力弱，而Si的抗氧化能力最弱(Si氧化倾向是Cr、Mn的10倍)。因此为减小晶界氧化并保证淬透性，在齿轮钢成分设计时，应适当降低易氧化元素的含量，特别是Si的含量，相应地提高难氧化元素Ni、Mo的含量。据报道，将Si、Mn、Cr分别控制在0.05%、0.35%、0.01%可以完全抑制表面组织异常，而且即使在1000℃也很少有晶界氧化的发生。 /p p 　　为满足汽车行业高性能以及轻量化的发展要求，未来应重点开发：淬透性带窄的齿轮钢、超低氧渗碳钢、低晶界氧化层渗碳钢、超细晶粒渗碳钢、提高高温硬度和高温抗软化渗碳钢、易切削齿轮钢、冷锻齿轮用钢等。 /p p strong 　　二、轴承钢现状和发展方向 /strong /p p 　　轴承广泛应用于矿山机械、精密机床、冶金设备、重型装备与高档轿车等重大装备领域和风力发电、高铁动车及航空航天等新兴产业领域。中国生产的轴承主要为中低端轴承和小中型轴承，表现为低端过剩和高端缺乏。与国外相比，在高端轴承和大型轴承方面存在较大差距。中国高速铁路客车专用配套轮对轴承全部需要从国外进口。在航空航天、高速铁路、高档轿车及其他工业领域用的关键轴承上，中国轴承在使用寿命、可靠性、Dn值与承载能力等方面与先进水平存在较大差距。例如，国外汽车变速箱轴承的使用寿命最低50万公里，而国内同类轴承寿命约10万公里，且可靠性、稳定性差。 /p p 　　航空方面：作为航空发动机的关键基础零部件，国外正在研发推力比为15-20的第2代航空发动机轴承，准备在2020年前后装配到第5代战机中。近10年来，美国研发了第2代航空发动机用轴承钢，其代表性钢种为耐500℃的高强耐蚀轴承钢CSS-42L和耐350℃高氮不锈轴承钢X30(Cronidur30)，中国则在进行第2代航空发动机用轴承的研发。 /p p 　　汽车方面：对于汽车轮毂轴承，中国目前广泛应用的是第1代和第2代轮毂轴承(球轴承)，而欧洲已广泛采用第3代轮毂轴承。第3代轮毂轴承的主要优点是可靠、有效载荷间距短、易安装、无需调整、结构紧凑等。目前，中国引进车型大多采用这种轻量化和一体化结构轮毂轴承。 /p p 　　铁路车辆方面：目前，中国铁路重载列车用轴承采用国产电渣重熔G20CrNi2MoA渗碳钢制造，而国外已经将超高纯轴承钢(EP钢)的真空脱气冶炼技术、夹杂物均匀化技术(IQ钢)、超长寿命钢技术(TF钢)、细质化热处理技术、表面超硬化处理技术和先进的密封润滑技术等应用到轴承的生产和制造，从而大幅度提升了轴承的寿命与可靠性。中国电渣轴承钢不仅质量低，而且成本比真空脱气钢高出2000-3000元/吨，未来中国需要开发超高纯、细质化、均匀化与质量稳定的真空脱气轴承钢取代目前采用的电渣轴承钢。 /p p 　　风电能源方面：对于风电轴承，目前中国还无法生产技术含量较高的主轴轴承和增速器轴承，基本依靠进口，3MW以上风电机组配套轴承的国产化问题还没有解决。国外为了提高风电轴承的强度、韧性和使用寿命，采用了新型特殊热处理钢SHX(40CrSiMo)，对于偏航和变浆轴承，通过表面感应淬火热处理控制淬硬层深度、表面硬度、软带宽度和表面裂纹 对于增速器轴承和主轴轴承采用碳氮共渗，使零件表面得到较多稳定残余奥氏体体积分数(30%-35%)和大量细小碳化物、碳氮化物，提高了轴承在污染润滑工况下的使用寿命。 /p p 　　为提高轧机轴承的使用寿命以及运转精度，未来需要进行轧机用GCr15SiMn和G20Cr2Ni4等轴承钢的超高纯真空脱气冶炼和轴承表层大奥氏体量控制热处理等技术的研发。日本NSK与NTN轴承公司分别开发了表面奥氏体强化技术，即通过增加表层奥氏体含量，开发出了TF轴承和WTF轴承，从而将轴承的寿命提高了6-10倍。 /p p 　　未来中国轴承钢的研发方向主要体现在四个方面： /p p 　　一是经济洁净度：在考虑经济性的前提下，进一步提高钢的洁净度，降低钢中的氧和钛含量，达到轴承钢中的氧与钛的质量分数分别小于6× 10-6和15× 10-6的水平，减小钢中夹杂物的含量与尺寸，提高分布均匀性。 /p p 　　二是组织细化与均匀化：通过合金化设计与控轧控冷工艺的应用，进一步提高夹杂物与碳化物的均匀性，降低和消除网状和带状碳化物，降低平均尺寸与最大颗粒尺寸，达到碳化物的平均尺寸小于1μ m的目标 进一步提高基体组织的晶粒度，使轴承钢的晶粒尺寸进一步细化。 /p p 　　三是减少低倍组织缺陷：进一步降低轴承钢中的中心疏松、中心缩孔与中心成分偏析，提高低倍组织的均匀性。 /p p 　　四是轴承钢的高韧性化：通过新型合金化、热轧工艺优化与热处理工艺研究，提高轴承钢的韧性。 /p p strong 　　三、弹簧钢现状和发展方向 /strong /p p 　　弹簧钢主要用于汽车、发动机制造业以及铁路行业。目前，中国弹簧钢产品存在的问题是，中低端产品过剩，高端及特殊品种缺乏 中国弹簧钢在纯净度、抗疲劳性、表面质量以及质量稳定性等方面与国外存在较大差距，无法满足高档乘用车悬架簧、气门弹簧、铁路及重载货车专用弹簧等对弹簧钢性能的要求。中国高档次及深加工弹簧钢仍然依赖进口。进口品种主要为轿车用弹簧钢、铁道用弹簧圆钢、油泵阀门弹簧钢丝等。 /p p 　　虽然降低钢中氧及夹杂物含量是获得纯净钢的一种途径，但是要想得到零夹杂的弹簧钢比较困难，为此有研究者提出了氧化物冶金技术，这是一种有效的晶粒细化的方法，是实现钢铁材料强度与韧性成倍提高的最有效方法。它利用钢中细小弥散的高熔点非金属夹杂物，主要是氧化物、硫化物以及氮化物，作为晶内铁素体的形核核心，从而起到细化晶粒的作用。国内外已经对Ti、Zr氧化物体系做了系统的研究，认为含钛氧化物是最理想的。在奥氏体晶粒内钛的氧化物质点成为针状铁素体有效形核地点，促进晶内铁素体形成。但是，由于钢种成分的限制，钛氧化物冶金的推广受到了限制。最近几年开始对稀土元素进行研究，可以利用稀土元素的强脱氧脱硫能力及产物熔点高的特点来研究稀土氧化物对钢材性能的影响。 /p p 　　汽车行业对悬簧强度的要求越来越高，设计应力提高到1100-1200MPa，为此日本开发出添加合金来提高强度和提高耐腐蚀疲劳强度的钢材。中国弹簧钢无法满足高档乘用车悬架簧用钢性能需求，强度1200MPa及以上悬架弹簧产品用弹簧钢全部依赖进口。然而，近年来，为规避资源风险、降低成本和实现原材料的全球化供给，强烈要求使用标准钢(SAE9254)维持高强度，而且强烈要求提高钢的韧性，因此越来越多地采用喷丸硬化处理取代处理费用高的表面硬化热处理。喷丸硬化处理将压缩残余应力作用于表面，可提高抗疲劳强度，减小表面缺陷的影响程度，因此近年来将它视为表面处理不可或缺的技术。随着表面强化技术的发展，悬簧的设计应力也达到了1200MPa级。预计今后对高强度悬簧用钢的强度、韧性和耐腐蚀性及耐用性的要求将越来越高。未来，随着汽车轻量化，发展高强度、优良抗弹减性能和抗疲劳性能的汽车悬架用弹簧钢是提高中国高端装备零部件自主配套能力、有效替代进口的必然趋势。 /p p 　　所有弹簧产品中，气门弹簧对材料要求最为严格，特别是高应力及异型截面气门弹簧对材料要求近乎苛刻。例如，要求抗拉强度达到2000MPa 对氧化物、硫化物的夹杂物等级要求均达到0级 异型截面材料对曲率、长短轴等有特殊要求。目前，国外气门弹簧专用弹簧钢生产主要集中在日本、韩国、瑞典，生产企业有日本铃木、三兴、住友、神钢钢线、韩国KisWire、瑞典Garphyttan等，几乎垄断了中国全部异型截面和高应力气门弹簧钢市场。2000年以后，随着新型发动机的开发，对发动机的旋转速度和轻量化、紧凑化的要求越来越高，因此日本开始采用2100-2200MPa的OT钢丝。在此情况下，不仅要调整合金成分，还要对现有制造工艺进行改进，低温弥散硬化成为必不可少的工艺。然而，低温弥散硬化后的弹簧形状发生变化，为了提高形状和尺寸的控制精度，控制整个制造工序中的形状变化的技术开始引人关注。 /p p 　　未来，为满足高端弹簧基础零部件国产化的发展需求，应不断开发高性能弹簧钢产品，一方面是向高强度方向发展，要求在高应力下同时提高疲劳寿命和抗松弛性能 另一方面是向功能性方向发展，根据不同的用途，要求具有耐蚀性、非磁性、导电性、耐磨性、耐热性等。 /p p br/ /p

生命科学实验室设备是指在生命科学研究与产业化过程中，通过分析、存储、加工等功能来支持和促进科技研发活动的设备及仪器。主要包含培养箱、生物安全柜、超低温冰箱等为实验室提供温湿度控制、洁净空间创建、样品存储等环境条件的设备以及离心机、制冰机等为实验室提供基础性功能的设备。在刚刚过不久的BCEIA2023展会上，一直致力于细胞培养解决方案的上海润度生物科技有限公司（以下简称：润度生物）发布了全新一代细胞振荡培养箱Herocell X1和采用磁力驱动方式的新品摇床Unishaker 70。借此机会，仪器信息网特别采访了润度生物销售总监周余涛，请他谈一谈两款重磅新品的创新之处以及当前实验室设备市场竞争格局和未来发展趋势。以下为视频采访：仪器信息网：请您介绍一下润度生物，主要产品和解决方案有哪些？周余涛：润度生物是一家致力于细胞培养解决方案的专业供应商，专注于动物和微生物细胞培养环境控制技术的开发。目前，润度生物拥有培养箱类、生物安全类和培养耗材类三大核心产品，其中培养箱类包括二氧化碳培养箱、恒温培养箱、恒温恒湿箱和恒温摇床振荡培养箱等，通过多年的孜孜不倦追求，我们的细胞培养箱体在温度波动性、温场均一性、气体浓度精确性、湿度的主动控制能力以及APP远程控制能力等不逊色甚至在某些领域领先于国际一流品牌的性能质量；其次是生物防护类的柜体设备，比如超净工作台和生物安全柜；最后是细胞实验过程中所用到一次性耗材，包括细胞培养板、T型瓶、培养皿、细胞摇瓶、离心管、移液管等，在原料配比、材料改性、表面处理、溶氧系数、无菌管理等均已达到行业领先水平。仪器信息网：请介绍一下公司在所处行业中的市场地位，以及近两年取得了哪些亮眼成绩表现？周余涛：润度生物创始于2016年，而真正意义上进行市场推广则是在2019年开始。虽然我们属于生命科学仪器以及实验室设备行业中的新秀，但在细胞培养的细分领域中，润度生物成长如雨后春笋，是业内成长速度最快的公司。比如目前润度生物是国内生物医药企业中国产细胞培养摇床占有率最高的品牌，除此之外，我们的产品也已远销包括欧洲、美国、日韩、东南亚、中东等十余个海外国家和地区。将视角拉大到全球，海外仪器巨头通过并购和研发等多重优势牢牢占据着科学仪器主要市场份额，比如来自瑞士两家品牌在国内生物医药领域中占有率相对较高。近年来，国家大力扶持科学仪器行业自主创新与国产化，国产科学仪器的制造和研发水平不断提升，尤其生命科学仪器在国产化上已经取得一些积极进展。未来几年，我们非常有信心颠覆长久以来进口品牌占据国内实验室设备市场的格局，有机会成为市场占有率最高的品牌。仪器信息网：此次BCEIA 2023，润度生物带来了两款重磅新品Herocell X1 和Unishaker 70，请您分别介绍下这两款新品有哪些升级或创新之处？周余涛：Herocell X1是由润度生物结合多家生物培养用户反馈的不同需求推出的全新一代细胞振荡培养箱，适合各类细胞培养，包括 CHO、杂交瘤、哺乳动物细胞等，是细胞培养在进入生物反应器培养前的理想培养装置。Herocell X1采用无皮带的直驱方式和独特轴承技术，运行顺滑稳定，不仅可承载较高重量，而且转速范围覆盖更广（可实现1-390rpm的转速控制范围）；具备12.5/25/50mm等多个振幅可供调节，满足不同细胞培养需求，便于用户在研发方面进行工艺摸索；内嵌式主动控湿模块，能够有效保证湿度控制精准并且稳定可靠，稳定性可达±2%r.h，处于世界一流水平；除此之外，我们还推出全球独一无二的120℃高温干热灭菌新功能（选配），大大简化了清洁工作，无需单独对组件进行高温高压消毒和重新组装。Herocell X1二氧化碳振荡培养箱Unishaker 70耐二氧化碳摇床最大优势体现在采用了目前业内公认最先进的磁力驱动方式，无需传动皮带，搭配平稳的启动和制动技术有效减弱液体剪切力对细胞的伤害；同时，控制器部分则采用分离设计，实现箱外操控摇床，有效避免污染、箱体漏气等现象；Unishaker 70机身纤薄，高度仅为7cm，是我目前看到全球范围内最薄的摇床，同样具备12.5/25/50mm等多种振幅；此外，Unishaker 70使用场景丰富多样，既可以在二氧化碳培养箱内的高温、高湿及CO2酸性环境下正常工作，也可作为普通水平摇床使用。Unishaker 70 耐二氧化碳摇床仪器信息网：请您评价一下当前实验室设备市场竞争格局。您认为应该如何做好差异化竞争？贵司的核心优势是什么？周余涛：润度生物核心优势一方面在于“专业”，虽然我们是一个年轻品牌，缺乏厚重的发展历史，但自公司成立以来一直不惜代价在各个领域招贤纳士，吸纳了来自于德克萨斯大学和上海交通大学等包括机械工程师、电气工程师、软件工程师以及生物学博士在内的多领域技术专家。况且我本人和另一位创始人王奎均是生命科学专业出身，同时，目前公司还拥有两位生物学博士顾问。综合来看，我们核心团队具备极高的专业素养和浓厚的生物学背景，在产品设计、研发和生产等各个环节都可展示出我们的专业性和技术性。此外，润度生物拥有500平米细胞生物学实验室，这是目前国内培养箱设备行业中绝无仅有的。如果缺乏细胞培养验证试验，那么无法保证培养箱适用于生物学的科学性，从而难以满足严苛的细胞培养和实验室要求，有可能影响实验一致性和可重复性。为此，润度生物专门成立一个生物学相关团队负责测试，直击用户痛点，其中多名技术团队成员曾在国际知名设备制造企业及细胞生物学领域担任研发工作，具有非常成熟的行业经验。这也是生物医药领域用户短时间内成为了我们最大客户群体的关键原因。润度生物核心优势另一方面在于“用心”。我们团队非常年轻，但始终专注于细胞培养这个细分领域，产品研发实际上是从2014年开始，期间不断认真聆听用户需求，用心打磨产品细节才使我们迅速成长，在行业内扎稳脚跟。俗话说“十年磨一剑”，但我认为十年时间还远远不够，可能需要用二三十年才能实现国产替代甚至于超越进口的目标。就像“德国制造”一样，它并非一开始就是享誉全球质量和信誉的代名词。德国进入工业化时代之初也经历了“山寨阶段”，向英、法学习并模仿人家的技术和产品，而目前“中国制造”也与“德国制造”有异曲同工之处。在科学仪器行业，中国制造留给全世界的印象仍可能是低端仪器或者通用仪器生产的代名词，但随着中国制造能力不断加强、底层技术不断创新、供应链体系逐渐完善，“中国制造”这一名词将逐渐成为质量和创新领先的象征。仪器信息网：您对未来实验室设备及细胞培养行业的发展趋势有何看法？润度生物将做哪些相应的战略部署？周余涛：无论实验室通用设备还是其他科学仪器，我认为未来发展趋势将是自动化、模块化和智能化，最终实现究极形态“黑灯实验室”，诸如“黑灯工厂”的全自动无人化生产。当然，随之而来也会产生新的问题，当前中国CDMO、CRO行业最大红利是工程师红利，也就是中国的人力成本远低于欧美发达国家，一旦实现无人化生产一定会导致大量岗位被取缔，那么原本岗位上的职工该何去何从？需要企业、社会等关注和思考的。近年来，AI、大数据、物联网、5G 等新兴技术的快速发展已经对各行各业产生了颠覆性影响，同时也促进了不同领域的合作和创新。生命科学领域同样正在进行一场实验室自动化革命，“黑灯实验室”、“无人化实验”、“智慧实验室”一时间成为近两年行业热词。燎原之势已起，润度生物也早已置身其中，并且先后参与了部分无人实验室构建项目，通过开放培养箱和摇床等产品的端口以及重新设计自动开门或者自动抽拉摇摆等模式成功嵌入到无人实验室里面。当然，自动化的形式在不断升级、技术也在随时更新换代，当前技术未必是十年后普及的技术，但润度生物一定参与其中。