U dizajnu i upotrebi Motori lopatice , izbor materijala ima važan utjecaj na otpornost na habanje i visoku temperaturnu otpornost. Kao temeljne komponente motora, lopatice i rotori podliježu velikom mehaničkom stresu i trenju, tako kvaliteta njihovih materijala izravno određuje radni vijek i radne performanse motora.
Otpornost na habanje važan je pokazatelj performansi za motore vane za održavanje visoke učinkovitosti u dugoročnoj upotrebi, posebno u radu s velikim opterećenjem i brzim brzinama. Tvrdoća, hrapavost površine i otpornost na trenje materijala utjecati će na otpornost na habanje motora. Učinci uobičajenih materijala na otpornost na habanje su sljedeći:
Visoki čelik od ugljika ili legura imaju visoku tvrdoću i čvrstoću, može podnijeti velika mehanička opterećenja i oduprijeti se od oštećenja trenja. Ovi materijali djeluju dobro pod velikim opterećenjima, pogotovo kada rade s velikim brzinama, što može učinkovito smanjiti trošenje.
Unatoč visokoj tvrdoći, na njega još uvijek utječe okruženje s visokom temperaturom, što može povećati svoju krhkost, pa je potrebno koristiti na niskim temperaturama ili sa sustavom hlađenja.
Nehrđajući čelik ne samo da ima dobru tvrdoću, već ima i izvrsnu otpornost na koroziju i otpornost na habanje, a pogodan je za upotrebu u vlažnom i visoko korozivnom okruženju.
Njegova tvrdoća obično je niža od visokog ugljičnog čelika, a otpornost na habanje relativno je loša, ali otpor na habanje može se poboljšati optimiziranjem sastava legure (poput dodavanja elemenata poput molibdena i nikla).
Legura volframa ima vrlo visoku otpornost na tvrdoću i habanje, a pogodan je za rad u ekstremnim uvjetima, posebno pri visokoj temperaturi, velikom opterećenju i velikoj brzini.
To je skupo i teško obraditi, pa se odabire samo u nekim aplikacijama koje zahtijevaju veće performanse.
Keramički materijali imaju vrlo visoku tvrdoću, dobru otpornost na habanje i otpornost na koroziju, a posebno su prikladni za upotrebu u okruženjima s velikim gubicima trenja.
Keramika je relativno krhka i lako se probijaju pod prekomjernim udarcem, tako da se obično koriste samo u aplikacijama pod malim udarnim opterećenjima.
Neki polimeri i kompoziti visokih performansi, poput politetrafluoroetilena (PTFE) ili kompozita ugljičnih vlakana, imaju dobru svojstva otpornosti i podmazivanja. Oni mogu učinkovito smanjiti trošenje i gubitak energije između površina trenja.
Ti su materijali obično niske tvrdoće i prikladni su za upotrebu u scenarijima s malim opterećenjem. Ne mogu izdržati ekstremni mehanički šok.
Visoka otpornost na temperaturu ključni je faktor u tome mogu li motori lopatica stabilno djelovati u okruženjima s visokim temperaturama, posebno u velikom opterećenju i dugoročnom radu. Visoka temperaturna otpornost različitih materijala je sljedeći:
Elementi dodani leguranom čeliku (poput kroma, molibdena, nikla itd.) Mogu učinkovito poboljšati svoju visoku temperaturnu otpornost. Pogodan je za upotrebu u srednjim i visokim temperaturnim okruženjima i može održavati tvrdoću i čvrstoću unutar određenog raspona temperature.
Iako legura čelika ima dobru visoku temperaturnu otpornost, može omekšati u okruženjima visoke temperature iznad 300 ° C, što rezultira degradacijom performansi.
Sastav visoke legure kod nehrđajućeg čelika daje mu dobru otpornost na visoku temperaturu, posebno kada je temperatura okoline visoka, nehrđajući čelik može održavati visoku stabilnost i nije sklon oksidaciji.
Visoka temperaturna otpornost nehrđajućeg čelika obično nije tako dobra kao legura visoke temperature, a pod dugoročnom visokom temperaturom može uzrokovati oksidaciju ili zrno zgražanje materijala, a time utjecati na mehanička svojstva.
Legure visoke temperature (poput legura na bazi nikla, legura na bazi kobalta itd.) Imaju izuzetno jaku otpornost na visoku temperaturu i mogu raditi u okruženjima iznad 1000 ° C. Pogodan je za upotrebu u izuzetno visokim temperaturnim okruženjima i može održati svoju tvrdoću, snagu i otpornost na koroziju.
Legure visoke temperature vrlo su skupe i teško ih je obraditi, a obično se koriste samo u posebnim industrijama ili vrhunskim aplikacijama.
Keramički materijali vrlo su otporni na visoke temperature i mogu izdržati izuzetno visoke temperature (na primjer, preko 1000 ° C) bez omekšavanja ili deformiranja u izuzetno visoko temperaturnom okruženju.
Keramički materijali su krhki i nisu prikladni za udarce ili teške vibracije, tako da je njihov raspon primjene relativno uzak i obično se koriste samo u aplikacijama s niskim utjecajem.
Neki polimeri otporni na visoke temperature (poput poliimida, PTFE itd.) Mogu održati određeni stupanj fleksibilnosti i otpornost na habanje u okruženjima visoke temperature. Kompozitni materijali mogu pružiti dobre radne performanse na određenim visokim temperaturama kombiniranjem različitih komponenti.
Većina polimera podvrgnut će toplinskoj razgradnji u okruženjima visoke temperature iznad oko 250 ° C, tako da nisu prikladni za ekstremno visoke temperaturne uvjete.
Izbor materijala motora Vane mora sveobuhvatno razmotriti čimbenike kao što su temperatura, opterećenje, korozivnost i očekivani život okoliša upotrebe kako bi se osiguralo da motor može održati dobre performanse i dugoročni stabilan rad u različitim radnim uvjetima.
