表面強化方法已成為國內外實現軸承長壽命的有效途徑。其工藝方法從近代發展起來的激光、電子束、離子束等表面技術，發展到探索將納米多功能混合組元材料應用於軸承工作表面，從而實現防銹、防腐蝕、低摩擦系數、高硬度、耐高溫、耐磨、耐沖擊等綜合性能優異的表面工程技術。
金屬磨損自修復技術(以下簡稱ART)可以同時實現綜合性能優異的表面工程技術。它是壹種超微粉，是壹種動態的納米級作用機制。這種新的智能自修復技術徹底改變了表面工程領域。將為提高軸承的壽命和可靠性帶來新的機遇，為提高裝備制造業的綜合實力做出貢獻。
1與ART技術簡介
1-1:美術技術是擁有自主知識產權的專利技術。
藝術技術是壹種亞微米礦物粉末組合物，由羥基矽酸鹽的復雜成分組成。經過幾年的不懈努力，中國工程技術人員利用中國的礦產資源進行技術創新和改進。
2002年獲中國國防專利。
2009年2月，在中國獲得國家專利。
1-2:藝術產品
ART技術是集“抗磨、抗磨、原位自修復”三大功能於壹體的平臺技術。北京威視阿爾特新技術有限公司根據不同的摩擦條件，開發了“Okmo”品牌的19系列產品。
其現代化的藝術粉制備設備和壹流的測試中心不僅能滿足國內市場的需求，而且質量超過國外同類產品。為了驗證該產品在實際工況下的應用效果，從2008年開始在包鋼熱軋生產線上進行ART軋機軸承延壽試驗。通過在軋機軸承摩擦表面塗覆“Okmo”，壹年的生產試驗證明，軋機軸承的使用壽命提高了1倍以上。見圖1，包鋼熱軋生產線646290軸承滾動體金相組織。
根據MEF4A高級金相顯微鏡，在滾動體的摩擦表面有壹層藝術金屬陶瓷保護層，厚度為0.006毫米..
說明在沖擊和摩擦的共同作用下，ART粉末質量優良，類金屬陶瓷材料保護層分布均勻穩定，完全滿足技術特性和指標。這和市面上的各種機油添加劑是不壹樣的。
金屬與金屬之間的摩擦轉變為金屬陶瓷保護層與金屬陶瓷保護層之間的摩擦。毫無疑問，軸承的使用壽命將會大大提高。
1-3:藝術科技是國家相關部委支持的。
該技術的研究和應用得到了國家相關部委的關註和支持。2002年9月18日，由原國家經貿委直接主持，會同國防科委、科技部、鐵道部、交通部、教育部、國家環保總局召開了“金屬磨損自修復材料”產品全國鑒定會。由許、鐘群鵬、丁傳賢、張福澤等17專家組成的鑒定委員會壹致同意該項目通過鑒定，其主要鑒定意見如下:
金屬磨損自修復材料是具有自主知識產權的高科技產品，具有世界先進水平。研制成功的金屬磨損自修復材料具有廣闊的應用前景，可推動我國表面工程摩擦學領域的應用基礎研究。
同時可以促進我國傳統產業的升級改造，對我國國民經濟的發展產生巨大影響，“這種高科技產品要迅速轉化為生產力”；國家經貿委將藝術項目列入“2002-2016國家科技創新計劃”。
國務委員吳儀親自視察了項目的鑒定會，專家們正在對項目進行討論。
1-4:藝術的技術特征:
(1)，金屬磨損自修復材料的主要特點是在金屬摩擦表面生成耐磨的陶瓷保護層。
(2)金屬磨損自修復材料屬於超細粉體材料，在機器正常使用條件下，無需拆卸即可修復磨損零件。
(3)自修復材料可以選擇性補償表面磨損，耐磨陶瓷保護層的生長厚度與超細粉末的量和摩擦釋放的能量成正比，自動調節。
(4)耐磨陶瓷保護層與原金屬表面無明顯界面。
(5)耐磨陶瓷保護層使摩擦系數比油膜潤滑降低了壹個數量級。
(6)耐磨陶瓷保護層具有良好的耐磨性和耐腐蝕性。只要完全保持保護層的形狀，就可以延長零件的使用壽命，不需要更換零件。
(7)耐磨陶瓷層不僅可以補償間隙，恢復零件原有形狀，還可以優化配合間隙，有利於降低機械振動、噪聲和能量。
測試氣缸內壁生成的金屬陶瓷保護層的厚度。
采用掃描電鏡觀察了實施金屬磨損自修復材料應用技術後，DF-11機車063柴油機15氣缸表面形成的金屬陶瓷保護層。結果表明，在光學顯微鏡和掃描電子顯微鏡下，厚度約為65438±00 μm的金屬陶瓷保護層清晰可見。
缸套表面保護層的掃描電鏡圖像(背散射電子圖像，金相樣品制備方法，腐蝕後)
1-5:藝術技術指標:
耐磨陶瓷保護層具有不同尋常的機械和物理性能:
(1)，摩擦系數:μ 0.003 ~ 0.007比油膜潤滑低壹個數量級。
(2)顯微硬度:Hv690 ~ 1100比原表面硬度高壹至三倍。
(3)線膨脹系數；13.6 ~ 14.2同鋼。
(4)沖擊強度:50千克/平方毫米
(5)耐高溫:1575 ~ 1600℃
(6)耐腐蝕性:在高濕度的海洋環境和酸堿介質中不會腐蝕。
(7)電氣絕緣:1-10μm電氣絕緣層。
原子力顯微鏡下ART保護層硬度檢測的三維圖像
洛氏顯微硬度HV = 1145氣缸套表面保護層的原子力顯微鏡圖像(3D)
洛氏顯微硬度HV = 546的氣缸套基體的原子力顯微鏡圖像(3D)
1-6:藝術類應用領域；
ART技術可應用於機械磨損的任何部位:礦山機械、冶金機械、石油化工機械、工程機械、汽車、火車、輪船的內燃機、鏈條、軸承等。軋機軸承、鐵路軸承、電機軸承、風電軸承、低噪聲軸承、精密軸承等在軸承制造業中迫切需要運用ART技術延長其使用壽命。
2、藝術預處理
2-2-1 :ART預處理工藝測試
2-1-1:大連鄭龍威視金屬磨損自修復技術發展有限公司——壹家從事藝術應用技術研發和應用的專業公司。基於“微觀結構決定性能”的研究理念，進行了多次藝術臺架試驗:
2003年8月通過國家鏈條質量監督檢驗中心臺架試驗，使石油滾子鏈使用壽命提高了3.3倍。
◆07年在浙江天馬軸承有限公司做“ART6308軸承臺架試驗”；
經過1000小時的連續臺架測試，測得的間隙比測試前降低了2-6微米，說明ART技術可以自動優化摩擦間隙，達到最佳貼合。
◆2008年，國家軸承質量監督檢驗中心臺架對比試驗進壹步證明ART技術可以明顯延長軸承的使用壽命和可靠性。
2-1-2: art預處理方法:
該方法是將加工好的軸承零件置於含有ART材料的介質中，在振動拋光機的作用下，在軸承零件表面形成彌散的ART孕育層，套入後在含有ART的潤滑油或潤滑脂的潤滑條件下工作，使ART孕育層進壹步轉化為類金屬陶瓷保護層，獲得最佳的摩擦系數和配合間隙。
2-1-3:藝術預處理設備
為了推廣ART前處理的成熟應用技術，“大連鄭龍拋光機制造有限公司”開發制造了強力LZD系列和XL系列修補劑循環前處理拋光機；WZD臥式大型ART預處理機可滿足直徑1.1 m軋機軸承的ART預處理要求，同時提供穩定成熟的預處理工藝、質量控制方法和檢測標準。
能滿足直徑1.1 m軋機軸承的工藝預處理。
2-2-2 :ART預處理原則
2-2-1:ART孕育層的形成過程
金相顯微鏡下的金屬表面，有縱橫交錯的“溝壑”微凸起、凹坑和各種缺陷。在光整機的振動預處理中，在激振力的作用下，在摩擦、沖擊、擠壓的過程中，藝術粉的顆粒相對於大多數基材摩擦表面的微突起和凹坑來說，仍然較大。帶入摩擦界面後，它們被進壹步研磨細化，同時摩擦表面的凹坑和缺陷被清理幹凈，為孕育層的植入做好了準備。
在振動、摩擦、擠壓和沖擊過程中，微凸體的撕裂和斷裂產生的瞬間閃點溫度，使高溫磨粒被ART包裹，在勢能較低的凹坑或缺陷中植入，形成孕育層。撕裂或破損的凸起部位在摩擦力的作用下也形成了壹層藝術保護層，有待修復。在ART預處理的整個過程中，金屬基體的缺陷如凹陷、溝、微裂紋和空洞都是由ART孕育層形成的。
ART孕育層的生長速度和厚度與摩擦釋放的能量、拋光機中ART粉末的含量和拋光時間成正比。
這是GCr15材質的軸承滾子，調質硬度HRc62度，在MEF4A高級金相顯微鏡下觀察到的藝術光飾預處理後的金相組織。
2-2-2:ART孕育層在工作條件下的作用
在工況條件下，特別是軋機軸承，在沖擊和瞬時超限載荷的作用下，彌散孕育層起支撐座的作用。在軸承帶負荷運行的整個過程中，ART保護層的界面是不斷變化的，補償位置是自動選擇的，形成的厚度也是自動調整的。當摩擦釋放的能量由於摩擦系數的降低而降低到壹定程度時，陶瓷保護層停止生長，自修復過程完成。金屬陶瓷層不僅可以補償磨損間隙，降低金屬基體表面粗糙度值，恢復原有尺寸，還可以使摩擦阻力趨於均勻分布，減少振動，節約能源，實現基體金屬工作表面幾何形狀的修復和配合間隙的優化。
2-2-3:ART孕育層在工作條件下的進壹步轉變
軸承在使用過程中，在摩擦力的作用下，依靠摩擦熱能作為驅動力，ART孕育層與金屬基體表面發生位移反應，形成微晶陶瓷層，微晶陶瓷層通過化學鍵與鐵基金屬結合。這種微晶陶瓷層可以動態地、持續地修復和補償金屬基體摩擦表面的磨損，從而達到延長軸承使用壽命的目的。
3.ART技術對軸承壽命和可靠性的影響。
3-1:測試來源和目的
受大連鄭龍威仕金屬磨損自修復技術發展有限公司的委托，國家軸承質量監督檢驗中心對該公司提供的幾組深溝球軸承6307進行了對比檢驗。為了測試金屬磨損自修復技術和ART光飾預處理對提高滾動軸承使用壽命和可靠性的影響。
3-2:測試方案
3-3:樣本源
從同廠家同批次的軸承中隨機抽取20套樣品，保持原狀，不做任何處理，再抽取40套樣品。軸承的內外滾道、滾動體和保持架用精整機和ART材料進行ART預處理，使微晶陶瓷孕育層分散在軸承表面。之後將它們組合起來，分成C組和d組，用同樣的取樣方法隨機取出三十組樣本，保持原狀，不做任何處理。每組15分為E組和F組，再取15組樣本。用拋光機和藝術材料對軸承內外滾道、滾動體和保持架表面進行預處理，使軸承零件表面形成彌散的微晶陶瓷孕育層，代號為g。
3-4:測試結論
通過本次試驗可以看出，使用金屬磨損自修復材料作為潤滑油或潤滑脂的添加劑或單獨使用拋光預處理技術，軸承內外滾道、滾動體、表面和保持架的使用壽命並沒有明顯提高。而這兩種技術結合使用，可以明顯延長軸承的使用壽命，油潤滑試驗和軸承壽命比可以提高三倍以上。可靠性值從97.9%提高到99.7%；脂潤滑軸承和軸承的基本額定壽命試驗值提高到5倍以上，壽命可靠性值從77.44%提高到99.98%。
4.測試結論分析
4-1:經國家軸承質量監督檢驗中心ART技術預處理的軸承臺架對比試驗證明，在ART潤滑油或脂的潤滑條件下，經ART預處理的軸承可明顯延長使用壽命。
4-2:ART預處理後軸承零件在不同的服役條件下，從ART孕育層向類金屬陶瓷層轉變的周期也不同。這符合形成ART保護層的原理。這些不同的條件包括:軸承轉速、載荷、潤滑條件、溫度、藝術粉末粒度及其在油或脂中的含量、金屬摩擦副的材料、表面質量和硬度等。
4-3:根據《滾動軸承壽命和可靠性試驗規範》JB/T50013-2000規定的試驗條件，結論公正客觀。具有廣義上的指導價值；就市場實際應用條件而言，是疲勞試驗機在特定條件下得出的對比試驗結論，並不能概括實際應用條件下的各類軸承。已有案例證明，單壹工藝處理或單壹工藝潤滑油或潤滑脂能明顯延長摩擦副的使用壽命。
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