Khả năng chống mài mòn của các trục thép chính xác là một chỉ số hiệu suất quan trọng quyết định trực tiếp tuổi thọ, ổn định hoạt động và độ tin cậy trong các ứng dụng chính xác cao. Dưới đây là một phân tích chi tiết về các yếu tố, cơ chế và các cải tiến liên quan đến khả năng chống mài mòn của chúng:
1. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng chống mài mòn
Lựa chọn vật liệu
Thép crôm carbon cao (ví dụ, SUJ2 / GCr15): Được sử dụng rộng rãi cho khả năng cứng cao và khả năng đạt được độ cứng lên đến HRC 60-62 sau khi xử lý nhiệt.
Thép không gỉ (ví dụ: SUS440C, SUS304): Cung cấp khả năng chống ăn mòn cùng với khả năng chống mài mòn vừa phải (độ cứng lên đến HRC 58-60 cho các lớp martensitic).
Thép cứng vỏ (ví dụ, 20Cr, 20CrMnTi): Bề mặt cứng bằng cacburizing hoặc nitriding tạo ra một lớp chống mài mòn (≥HRC 58) trong khi duy trì một lõi cứng.
Độ cứng bề mặt
Độ cứng tương quan trực tiếp với khả năng chống mài mòn. Trục thép chính xác thường yêu cầu độ cứng bề mặt ≥HRC 58 để chống mài mòn.
Các kỹ thuật như làm cứng cảm ứng hoặc mạ crôm (900-1,200 HV) tiếp tục tăng cường độ cứng bề mặt.
Kết thúc bề mặt
Một bề mặt trơn tru (Ra ≤0.2μm) làm giảm ma sát và giảm thiểu mài mòn keo.
Mài chính xác và đánh bóng loại bỏ các độ gợn vi có thể đẩy nhanh mài mòn.

2. Cơ chế chống mài mòn
Chống mài mòn
Các lớp mạ crôm cứng hoặc nitride chống xâm nhập bởi các hạt mài mòn (ví dụ, bụi, chip kim loại).
Ví dụ: Trong các trục hướng dẫn máy công cụ CNC, mạ crôm ( độ dày 3-5 μm) ngăn ngừa sự mài mòn từ các mảnh cắt.
Chống mài mòn dính
Một bề mặt ma sát thấp (ví dụ:đạt được bằng mạ crôm cứng hoặc lớp phủ DLC) làm giảm tiếp xúc kim loại với kim loại và ngăn chặn chuyển vật liệu.
Ví dụ: Trong các hệ thống phun nhiên liệu ô tô, trục thép chính xác tráng tránh bám dính vật liệu dưới áp suất cao.
Mệt mỏi mặc kháng
Khả năng chịu tải tuần hoàn là rất quan trọng đối với các ứng dụng chuyển động đi lại.
Áp lực dư thừa nén từ các quá trình bắn peening hoặc cán ức chế sự lan rộng của vết nứt.

3. Nâng cao khả năng chống mài mòn
Xử lý bề mặt
Mạ crôm cứng: Cung cấp một lớp độ cứng 900 - 1200 HV và hệ số ma sát thấp.Độ dày thường dao động từ 5-30μm.
Nitriding / Nitrocarburizing: Hình thành một lớp cứng (≥800 HV) với đặc tính ma sát tuyệt vời.
Phương pháp lắng đọng hơi vật lý (PVD): Các lớp phủ như TiN (Titan Nitride) hoặc CrN (Cromium Nitride) có độ cứng cực cao (2.000-3.000 HV).
Xử lý nhiệt
Đối với thép cacbon, dập tắt và ủ đạt được độ cứng cao thống nhất (HRC 58-62).
Vỏ cứng: Đối với thép carbon thấp, cứng bề mặt thông qua cacbon hóa tạo ra một vỏ chống mài mòn (sâu 0,5-2 mm) trong khi vẫn giữ được độ dẻo dai lõi.
Tối ưu hóa bôi trơn
Trục thép chính xác thường tích hợp các rãnh bôi trơn hoặc các lỗ chân lông vi để giữ lại chất bôi trơn.
Các lớp phủ tự bôi trơn (ví dụ, dựa trên PTFE) làm giảm ma sát trong điều kiện bôi trơn khô hoặc ranh giới.

4. Kiểm tra và xác nhận
Thử nghiệm mài mòn Taber: Đo giảm cân sau các chu kỳ tiếp xúc mài mòn.
Kiểm tra pin-on-disk: Định lượng hệ số ma sát và tỷ lệ mài mòn trong điều kiện được kiểm soát.
Thử nghiệm thực địa: Mô phỏng các điều kiện thực tế (ví dụ, tốc độ cao đi lại trong thiết bị tự động hóa).

5. Các ứng dụng đòi hỏi khả năng chống mài mòn cao
Hệ thống chuyển động tuyến tính: Trục hướng dẫn trong robot công nghiệp yêu cầu > 10.000 giờ hoạt động không cần bảo trì.
xi lanh thủy lực / khí nén: Thanh piston chịu các chất ô nhiễm mài mòn trong máy móc xây dựng.
Dụng cụ chính xác: Trục trong các thiết bị quang học hoặc đo lường mà ngay cả độ mòn ở mức micron gây mất độ chính xác.

6. Chiến lược phòng ngừa thất bại
Bôi trơn thường xuyên: Sử dụng dầu hoặc dầu mỡ có độ nhớt cao để tạo thành màng bảo vệ.
Hệ thống niêm phong: Ngăn chặn các hạt mài mòn xâm nhập vào các giao diện trượt (ví dụ: với các con dấu lau nước).
Khớp nối vật liệu: Trục phù hợp với vòng bi mài mòn thấp (ví dụ,ống lót PTFE).