В случае повреждения зона контакта дорожки качения оплавляется, что приводит к изменению свойств стали Это может привести к изменению свойств смазочного материала. Результат воздействия токов электроискровой обработки в виде микрократеров представлен на рис. 1 и 2. Микрократеры появляются при прохождении через подшипник высокочастотных токов. Такие повреждения чаще всего наблюдаются в оборудовании, где используются преобразователи частоты. Одним из способов борьбы с разрушающим воздействием электротоков является использование подшипников с электроизоляционными свойствами.

INSOCOAT – подшипник с термически напыляемым покрытием

Покрытие SKF INSOCOAT на наружных поверхностях наружного или внутреннего кольца придаёт подшипнику электроизоляционные свойства. Материалом покрытия является оксидная керамика (рис. 3), которая наносится на подшипник методом термического напыления. Наиболее широко используется чистый Al₂O₃. Иногда применяются оксидные смеси из-за необходимости придания покрытию различных электрических и механических свойств [5, 6]. В процессе напыления частицы оксида переносятся в потоке плазмы, в котором они расплавляются. Такой нагретый газовый или плазменный поток переносит расплавленные частицы на предварительно обработанную основу, где они застывают, формируя необходимое покрытие.

После напыления в покрытии образуется определённое количество открытых и соединённых друг с другом пор. Степень и характер пористости в значительной степени зависят от параметров процесса напыления. Очевидно, что закрытие, «герметизация» пор при термическом напылении является крайне важным фактором, который позволяет снизить риск коррозии и улучшить механические свойства. Кроме того, он способствует поддержанию стабильности изолирующих свойств, что очень важно для условий влажного климата.

На Рис. 5 приведён пример закрытой пористости – типичная пора в термически напылённом покрытии, соединяющаяся с более мелкими порами. В литературе [5, 6, 7] уже обсуждалось множество различных способов герметизации пор. Для электроизолирующих покрытий с термическим напылением наиболее практичной является герметизация с помощью органических герметиков. Возможные герметизирующие составы имеют различные свойства – вязкость, температуру отвердевания, усадку, показатели испарения и т. д. Чтобы получить покрытие с нужными свойствами, следует детально изучить весь процесс термического напыления и герметизации.

Подшипники INSOCOAT предыдущего поколения – недостатки и способы их устранения

У подшипников INSOCOAT предыдущего поколения были выявлены низкие значения сопротивления изоляции в ряде областей применения в жарком и влажном климате. Общее сопротивление электроизоляционного материала всегда складывается из поверхностного и объёмного сопротивления [8]. Помимо основных свойств материала, обе составляющие сопротивления зависят от влажности и температуры. Поверхностное сопротивление незамедлительно реагирует на изменение климатических условий, при этом объёмное сопротивление меняется в течение более длительного времени. Если электроизоляционные свойства выходят за рамки допустимого диапазона, необходимо усовершенствование всей системы изоляционного покрытия [5, 6, 7].

Эксперименты, проведённые на подшипниках INSOCOAT предыдущего поколения, подтвердили наличие проблем в этой области благодаря анализу электрического сопротивления INSOCOAT при непосредственном контакте с водой¹. Выяснилось, что при длительном контакте покрытие впитывает влагу, при этом такой эффект полностью обратим после сушки. В связи с тем, что падение сопротивления развивается на протяжении длительного времени, поверхностные токи, открытая пористость или трещины не рассматривались в качестве основной причины. Следовательно, причина должна быть в материале покрытия, оксиде и/или герметизирующем составе. Такой вывод послужил основой для проведения ряда обширных исследований и испытаний. Для поиска решения было необходимо проанализировать различные покрытия и технологии герметизации. Например, были проведены испытания в отношении различных напыляемых порошковых материалов, герметизирующих составов, процессов отвердевания и технологий напыления. В первую очередь анализ проводился, как упоминалось выше, при непосредственном контакте с водой. Хотя подобное испытание моделирует условия, которые не встречаются на практике (в реальном оборудовании подшипник или электродвигатель не погружаются в воду), они позволяют очень быстро получить результат, говорящий о возможном успехе или неудаче. Примеры некоторых успешных (V1 и V2) и неудачных результатов (V3) представлены на рис. 6 (в сравнении с подшипником INSOCOAT предыдущего поколения). Вариант V2 оказался наиболее перспективным для нового поколения подшипников.