Lớp phủ SKF tối ưu hóa tuổi thọ và hiệu suất vòng bi

Hình ảnh minh họa các lớp phủ cho vòng bi SKF

Tổng quan về lớp phủ trong ngành vòng bi

Ngày nay, yêu cầu về vòng bi thường hướng đến khả năng hoạt động gần như “vĩnh cửu” nếu đáp ứng đủ ba điều kiện: tải trọng không vượt quá giới hạn, bôi trơn đầy đủ và không có nhiễm bẩn. Tuy nhiên, trong thực tế, điều kiện lý tưởng này thường không đạt được và các vấn đề ngoài dự kiến có thể phát sinh, làm tăng chi phí vận hành, bảo trì.

Một trong những chiến lược cải tiến tuổi thọ và hiệu suất vòng bi là sử dụng lớp phủ. Lớp phủ mang lại nhiều tính năng ưu việt như:

• Tăng khả năng chống mài mòn
• Tăng giảm ma sát theo yêu cầu
• Chống ăn mòn
• Tối ưu hóa khả năng trượt và vận hành khẩn cấp
• Cải thiện bôi trơn hoặc giảm nhu cầu bôi trơn trong quá trình hoạt động
• Cải thiện khả năng bám dầu bôi trơn
• Cách điện
• Chống thẩm thấu hydro
• Ngăn ngừa ăn mòn do ma sát (fretting corrosion)
• Cải thiện thẩm mỹ bề mặt

Việc phủ vật liệu chức năng lên nền thép tiêu chuẩn của vòng bi giúp nâng cao hiệu năng tổng thể của sản phẩm. Bên cạnh đó, lớp phủ còn cho phép sử dụng vòng bi tiêu chuẩn thay cho vòng bi lai ceramic (giá thành cao). Một số lớp phủ chỉ dày vài micron, cho phép sử dụng vòng bi sản xuất hàng loạt mà không cần thay đổi quy trình gia công.

Các công nghệ phủ bề mặt hiện đại

SKF sử dụng nhiều công nghệ phủ tiên tiến, chia thành ba nhóm chính:

1. Quá trình pha khí: Vật liệu phủ được chuyển sang pha khí hoặc hơi trước khi lắng đọng lên bề mặt. Bao gồm các công nghệ như bốc bay vật lý (PVD), bốc bay hóa học hỗ trợ plasma (PACVD).
2. Quá trình pha dung dịch: Vật liệu phủ ở thể lỏng, sau đó được lắng đọng lên bề mặt thành lớp rắn. Gồm các phương pháp lắng đọng hóa học (ví dụ: mạ hóa học, phun nhúng) và lắng đọng điện hóa (mạ điện).
3. Quá trình pha nóng chảy: Vật liệu phủ được đun nóng chảy hoặc bán chảy, sau đó phun lên bề mặt thông qua nguồn năng lượng cao như phun nhiệt hoặc công nghệ phủ bằng laser.

Hình 1: Tổng quan các công nghệ phủ SKF và ví dụ ứng dụng

Các loại lớp phủ tiêu biểu của SKF

SKF hiện sở hữu hơn 35 loại lớp phủ tiên tiến, đáp ứng đa dạng ứng dụng trên các bộ phận khác nhau của vòng bi. Tất cả lớp phủ đều được tối ưu hóa theo yêu cầu kỹ thuật riêng, sản xuất tại các nhà máy hiện đại, đảm bảo chất lượng và độ lặp lại cao.

1. Lớp phủ cho vòng bi lăn (Rolling bearings)

Hình 2: Các loại lớp phủ trên các chi tiết vòng bi lăn

• Chống mài mòn bề mặt rãnh lăn:
  • Black Oxide: Tạo ra lớp đen mỏng (~1 μm) trên bề mặt thép, giúp hạn chế mài mòn trượt, tăng độ bám dầu, chống ăn mòn nhẹ và là rào cản chống hydro, bảo vệ bề mặt khỏi nứt vỡ sớm.
  • NoWear^®: Lớp phủ carbon trên con lăn bằng công nghệ PACVD, dày ~3 μm, độ cứng vừa phải, ma sát thấp, tối ưu cho vùng chịu tải cao, giảm mài mòn và tăng tuổi thọ trong điều kiện thiếu bôi trơn.
  • MoS₂+Ti: Lớp phủ molybdenum disulphide pha titanium (1–3 μm), ma sát cực thấp, chịu mài mòn tốt trong môi trường chân không, siêu sạch.
• Chống ăn mòn:
  • Zn và ZnNi: Lớp phủ điện phân kẽm hoặc hợp kim kẽm-nickel (1–15 μm), bảo vệ tốt ngoài vùng rãnh lăn.
  • NiP: Hợp kim niken-phosphor (10–50 μm) phủ tự xúc tác, chống ăn mòn và mài mòn, dùng ngoài rãnh lăn hoặc rãnh lăn mỏng.
  • TDC (Thin Dense Chromium): Lớp crom mỏng (2–5 μm) phủ điện phân, chống ăn mòn, chịu mài mòn, ma sát thấp.
• Chống ăn mòn do ma sát (Fretting corrosion):
  • PTFE: Lớp phủ polymer PTFE (10–20 μm), tạo bề mặt trượt hoàn hảo, chống ăn mòn do rung động trên lỗ hoặc ngoại vi vòng bi.
• Cách điện:
  • INSOCOAT^®: Lớp phủ cách điện bằng oxit nhôm (100–300 μm) áp dụng bằng công nghệ plasma, ngăn dòng điện đi qua vòng bi, bảo vệ khỏi ăn mòn điện.
• Chống mài mòn trượt cho lồng bi:
  • Ag: Lớp bạc mềm phủ mỏng (2–4 μm), dùng cho lồng vòng bi chịu nhiệt cao, môi trường chân không.
  • TiN: Lớp phủ nitride titan (1–5 μm) màu vàng, độ cứng cao, chịu mài mòn tốt cho lồng bi trong môi trường có dầu mỡ.

2. Lớp phủ cho vòng bi trượt (Plain bearings)

Hình 3: Các loại lớp phủ trên các chi tiết vòng bi trượt

• Chống mài mòn không cần bôi trơn:
  • Hard Cr: Lớp crom cứng (3–15 μm), tạo tiếp xúc trượt tốt, chịu mài mòn cao.
  • CrN: Lớp nitride crom (1–6 μm), phủ PVD, chịu mài mòn trượt, chống ăn mòn.
  • DLC (Diamond-like Carbon): Lớp carbon dạng kim cương (2–4 μm), siêu cứng, ma sát thấp, lý tưởng cho điều kiện thiếu bôi trơn.
• Chống mài mòn có bôi trơn:
  • MnPh: Lớp phosphate mangan (2–15 μm), tăng bám dầu, chống mài mòn và ăn mòn.
• Chống ăn mòn:
  • Hybrid NiP+Cr: Kết hợp hai lớp phủ niken-phosphor và crom, bảo vệ toàn diện cả hóa học lẫn cơ học.

Lớp phủ SKF & con đường phát triển bền vững

Lớp phủ không chỉ giúp vòng bi bền bỉ hơn mà còn góp phần giảm ma sát, tiết kiệm năng lượng, tăng tuổi thọ thiết bị, giảm tiêu hao nguyên vật liệu, bảo vệ môi trường. Việc tái sử dụng, ứng dụng vật liệu xanh và giảm phát thải CO₂ là định hướng mà SKF luôn hướng đến trong các giải pháp lớp phủ của mình.

Một số câu hỏi thường gặp về lớp phủ vòng bi SKF

Mua vòng bi SKF lớp phủ đặc biệt ở đâu?

Tài liệu tham khảo thêm

• Catalogue lớp phủ SKF mới nhất
• Công nghệ phủ & phương pháp đo kiểm lớp phủ