Асноўныя патрабаванні да эксплуатацыйных характарыстык падшыпнікавай сталі

Асноўныя патрабаванні да эксплуатацыйных характарыстык падшыпнікавай сталі

Матэрыялы падшыпнікаў ўключаюць унутраныя кольцы, вонкавыя кольцы, тэлы качэння і сепараты, заклёпкі і іншыя дапаможныя матэрыялы. Пераважная большасць падшыпнікаў і іх дэталяў выраблена з падшыпнікавай сталі. З развіццём сучаснай навукі і тэхнікі і павелічэннем выкарыстання падшыпнікаў качэння, патрабаванні да падшыпнікаў становяцца ўсё вышэй і вышэй, такія як высокая дакладнасць, працяглы тэрмін службы і высокая надзейнасць. Для некаторых падшыпнікаў спецыяльнага прызначэння матэрыялы падшыпнікаў таксама павінны валодаць такімі ўласцівасцямі, як устойлівасць да высокіх тэмператур, устойлівасць да карозіі, немагнітнасць, звышнізкая тэмпература і радыяцыйная ўстойлівасць. Акрамя таго, падшыпнікавыя матэрыялы таксама ўключаюць сплавы, каляровыя металы і неметалічныя матэрыялы. Акрамя таго, падшыпнікі з керамічны матэрыялы цяпер выкарыстоўваюцца ў лакаматывах, аўтамабілях, метро, ​​авіяцыі, аэракасмічнай, хімічнай прамысловасці і іншых галінах.

Што такое падшыпнічная сталь?

Падшыпнікавую сталь таксама называюць высокавугляродзістай хромістай сталлю з утрыманнем вугляроду Wc каля 1% і ўтрыманнем хрому Wcr 0.5%-1.65%. Падшыпнікавая сталь дзеліцца на шэсць катэгорый: высокавугляродзістая хромістая сталь, падшыпнічная сталь без хрому, науглероженная падшыпнічная сталь, нержавеючая падшыпнічная сталь, сярэдне- і высокатэмпературная падшыпнічная сталь і антымагнітная падшыпнічная сталь.

Сталь з высокім утрыманнем вугляродзістага хрому GCr15 з'яўляецца найбольш вырабленай падшыпнікавай сталі ў свеце. Утрыманне вугляроду Wc складае каля 1%, а ўтрыманне хрому Wcr - каля 1.5%. За апошнія 100 гадоў з моманту яго нараджэння ў 1901 годзе асноўныя кампаненты практычна не змяніліся. З развіццём навукі і тэхнікі працягваецца навукова-даследчая праца і паляпшаецца якасць прадукцыі, што складае больш за 80% ад агульнага сусветнага вытворчасці падшыпнікавай сталі. Такім чынам, калі няма спецыяльных інструкцый для падшыпнікавай сталі, гэта адносіцца да GCr15 (AISI 52100).

AISI-52100-Апорная сталь

Асноўныя ўласцівасці падшыпнікавай сталі

Асноўныя патрабаванні да матэрыялаў падшыпнікаў у значнай ступені залежаць ад працоўных характарыстык падшыпнікаў. Прыдатнасць матэрыялу, які выкарыстоўваецца для вытворчасці падшыпнікаў качэння, моцна паўплывае на іх прадукцыйнасць і тэрмін службы. Увогуле, асноўнымі формамі пашкоджання падшыпнікаў качэння з'яўляюцца стомленае расколванне пад нагрузкай і пашкоджанне дакладнасці падшыпнікаў з-за трэння і зносу. Акрамя таго, ёсць расколіны, паглыбленні, іржа і іншыя прычыны, якія выклікаюць ненармальнае пашкоджанне падшыпнікаў. Такім чынам, падшыпнікі качэння павінны мець высокую ўстойлівасць да пластычнай дэфармацыі, нізкае трэнне і знос, добрую дакладнасць кручэння, добрую дакладнасць памераў і стабільнасць, а таксама працяглы тэрмін службы кантактнай стомленасці. І многія з гэтых уласцівасцяў вызначаюцца матэрыялам і працэсам тэрмічнай апрацоўкі. Паколькі асноўныя патрабаванні да матэрыялаў для падшыпнікаў качэння вызначаюцца ступенню пашкоджання падшыпніка, то матэрыялы для вырабу падшыпнікаў качэння пасля пэўнай тэрмічнай апрацоўкі ў наступным працэсе павінны мець наступныя ўласцівасці:

Высокая трываласць на кантактную стомленасць

Пашкоджанне кантактнай стомленасцю з'яўляецца асноўнай формай звычайнага пашкоджання падшыпніка. Калі падшыпнік качэння працуе, цела качэння коцяцца паміж дарожкамі качэння ўнутранага і вонкавага кольцаў падшыпніка. Кантактныя часткі падвяргаюцца перыядычным знакамерычным нагрузкам, якія могуць дасягаць сотняў тысяч разоў у хвіліну. Пры шматразовым уздзеянні перыядычных пераменных нагрузак адбываецца стомленае адслаенне кантактнай паверхні. Як толькі падшыпнік качэння пачне адслойвацца, гэта прывядзе да вібрацыі падшыпніка, павелічэння шуму і рэзкага павышэння працоўнай тэмпературы, у выніку чаго падшыпнік можа быць пашкоджаны. Такая форма пашкоджання называецца пашкоджаннем ад кантактнай стомленасці. Такім чынам, сталь для падшыпнікаў качэння павінна мець высокую трываласць на кантактную стомленасць.

высокая зносаўстойлівасць

Пры нармальнай працы падшыпнікаў качэння акрамя трэння качэння існуе яшчэ і трэнне слізгацення. Асноўныя часткі, дзе ўзнікае трэнне слізгацення, гэта: кантактная паверхня паміж элементам качэння і дарожкай качэння, кантактная паверхня паміж элементам качэння і кішэняй клеткі, клеткай і рабром наканечніка, а таксама канцавая паверхня роліка і накірункам наканечніка. Пачакайце паміж бакамі. Існаванне трэння слізгання ў падшыпніках качэння непазбежна выклікае знос дэталяў падшыпніка. Калі зносаўстойлівасць сталі падшыпніка нізкая, падшыпнік качэння заўчасна страціць дакладнасць з-за зносу або дакладнасць кручэння паменшыцца, што прывядзе да павелічэння вібрацыі і скарачэння тэрміну службы падшыпніка. Таму ад падшыпнікавай сталі патрабуецца высокая зносаўстойлівасць.

Высокая мяжа пругкасці

Калі падшыпнік качэння працуе, паколькі плошча кантакту паміж элементам качэння і кальцавой дарожкай качэння вельмі малая, калі падшыпнік нясе нагрузку, асабліва пры вялікай нагрузцы, кантактны ціск на паверхні кантакту вельмі вялікі. Для прадухілення празмернай пластычнай дэфармацыі пры высокай кантактнай нагрузцы, што прыводзіць да страты дакладнасці падшыпніка або ўзнікнення паверхневых расколін, падшыпнічная сталь павінна мець высокую мяжу пругкасці.
Чатыры адпаведнай цвёрдасці

Прыдатная цвёрдасць

Цвёрдасць - адзін з важных паказчыкаў падшыпнікі качэння. Гэта цесна звязана з усталостнай трываласцю кантактнага матэрыялу, зносаўстойлівасцю і мяжой пругкасці і непасрэдна ўплывае на тэрмін службы падшыпніка качэння. Цвёрдасць падшыпніка звычайна вызначаецца на аснове спосабу і памеру нагрузкі, якую нясе падшыпнік, агульнага памеру падшыпніка і таўшчыні сценкі. Цвёрдасць сталі, якая выкарыстоўваецца для падшыпнікаў качэння, павінна быць адпаведнай. Калі ён занадта вялікі або занадта малы, гэта паўплывае на тэрмін службы падшыпніка. Як мы ўсе ведаем, асноўнымі формамі адмовы падшыпнікаў качэння з'яўляюцца пашкоджанні ад кантактнай стомленасці і страта дакладнасці падшыпнікаў з-за нізкай зносаўстойлівасці або нестабільнасці памераў; калі апорным часткам не хапае пэўнай трываласці, яны будуць пакутаваць ад далікатнага разбурэння пры ўздзеянні вялікіх ударных нагрузак. Пашкоджанне падшыпніка. Такім чынам, цвёрдасць падшыпніка павінна вызначацца ў залежнасці ад канкрэтных умоў падшыпніка і спосабу пашкоджання. Для страты дакладнасці падшыпніка з-за стомленасці скалывання або дрэннай зносаўстойлівасці, дэталі падшыпніка павінны быць выбраны з большай цвёрдасцю; для падшыпнікаў, якія вытрымліваюць большыя ўдарныя нагрузкі (напрыклад, падшыпнікі пракатных станоў, чыгуначныя падшыпнікі і некаторыя аўтамабільныя падшыпнікі і г.д.), цвёрдасць павінна быць адпаведна зменшана. Цвёрдасць неабходная для павышэння трываласці падшыпніка.

Добрая ўдаратрываласць

Многія падшыпнікі качэння будуць падвяргацца пэўным ударным нагрузкам падчас выкарыстання, таму падшыпнічная сталь павінна мець пэўную ступень трываласці, каб гарантаваць, што падшыпнікі не пашкоджаны ўдарам. Для падшыпнікаў, якія вытрымліваюць вялікія ўдарныя нагрузкі, такіх як падшыпнікі пракатных станоў і чыгуначных падшыпнікаў, матэрыялы павінны мець адносна высокую ўдарную глейкасць і глейкасць разбурэння. У некаторых з гэтых падшыпнікаў выкарыстоўваецца працэс тэрмічнай апрацоўкі з загартоўкай бейніту, а ў некаторых выкарыстоўваецца цементацыя сталёвых матэрыялаў, каб гэтыя падшыпнікі гарантавалі добрую ўдаратрываласць.

Добрая стабільнасць памераў

Падшыпнікі качэння - гэта дакладныя механічныя дэталі, і іх дакладнасць вымяраецца ў мікронах. Пры працяглым захоўванні і выкарыстанні змены ва ўнутранай структуры або нагрузкі прывядуць да змены памеру падшыпніка, у выніку чаго падшыпнік страціць дакладнасць. Такім чынам, каб забяспечыць дакладнасць памераў падшыпніка, падшыпнічная сталь павінна мець добрую стабільнасць памераў.

Добрая прадукцыйнасць супраць іржы

Падшыпнікі качэння маюць шмат вытворчых працэсаў і працяглы вытворчы цыкл. Некаторыя паўфабрыкаты або гатовыя дэталі перад зборкай патрабуюць працяглага захоўвання. Такім чынам, дэталі падшыпнікаў схільныя пэўнай карозіі ў працэсе вытворчасці або падчас захоўвання гатовай прадукцыі, асабліва ў вільготным паветры. Такім чынам, падшыпнікавая сталь павінна мець добрыя антыкаразійныя ўласцівасці.

Добрая прадукцыйнасць працэсу

У працэсе вытворчасці падшыпнікаў качэння іх дэталі падвяргаюцца шматразовай халоднай і гарачай апрацоўцы. Гэта патрабуе, каб падшыпнічная сталь мела добрыя тэхналагічныя ўласцівасці, такія як уласцівасці халоднай і гарачай фармоўкі, рэзкі і шліфоўкі, уласцівасці тэрмічнай апрацоўкі і г.д., каб задаволіць патрэбы вялікіх аб'ёмаў, высокай эфектыўнасці, недарагіх і высокіх якасная вытворчасць падшыпнікаў качэння.

Акрамя таго, для падшыпнікаў, якія выкарыстоўваюцца ў асаблівых умовах працы, у дадатак да вышэйзгаданых асноўных патрабаванняў, адпаведныя спецыяльныя патрабаванні да эксплуатацыйных характарыстык павінны быць вылучаны для сталі, якая выкарыстоўваецца, напрыклад, устойлівасць да высокіх тэмператур, высокая хуткасць, устойлівасць да карозіі і антымагнітныя ўласцівасці.

Працэс тэрмічнай апрацоўкі падшыпнікавай сталі

Працэс тэрмічнай апрацоўкі падшыпнікавай сталі складаецца з двух асноўных звёнаў: папярэдняй тэрмічнай апрацоўкі і канчатковай тэрмічнай апрацоўкі. Сталь GCr15 з'яўляецца найбольш шырока выкарыстоўваным тыпам падшыпнікавай сталі. Гэта высокавугляродзістая хромістая сталь з нізкім утрыманнем сплаву і добрымі характарыстыкамі. Падшыпнічная сталь GCr15 мае высокую і аднастайную цвёрдасць, добрую зносаўстойлівасць і высокую кантактную стомленасць пасля тэрмічнай апрацоўкі.

адпал

(1) Поўны адпал і ізатэрмічны адпал: Поўны адпал таксама называецца рэкрышталізацыйным адпалам, які звычайна называюць адпалам. Гэты адпал у асноўным выкарыстоўваецца для адлівак, поковок і гарачакачаных профіляў з розных вугляродзістых і легаваных сталей з доэвтектоидным складам, а часам таксама выкарыстоўваецца ў зварных канструкцыях. Як правіла, ён выкарыстоўваецца ў якасці канчатковай тэрмічнай апрацоўкі некаторых няважных нарыхтовак або ў якасці папярэдняй тэрмічнай апрацоўкі некаторых нарыхтовак.

(2) Сфераідызацыйны адпал: Сфераідызацыйны адпал у асноўным выкарыстоўваецца для заэвтэктоіднай вугляродзістай сталі і легаванай інструментальнай сталі (напрыклад, тыпаў сталі, якія выкарыстоўваюцца ў вытворчасці рэжучых інструментаў, вымяральных інструментаў і прэс-формаў). Яго асноўнае прызначэнне - зніжэнне цвёрдасці, паляпшэнне обрабатываемости і падрыхтоўка да наступнай загартоўцы.

адпал

(3) Адпал для зняцця напружання: Адпал для зняцця напружання таксама называюць нізкатэмпературным адпалам (або высокатэмпературным адпускам). Гэты від адпалу ў асноўным выкарыстоўваецца для ліквідацыі рэшткавых напружанняў у адлівах, покоўках, зварачных дэталях, гарачакачаных дэталях, халоднацягнутых дэталях і г. д. Калі гэтыя напружанні не ліквідаваць, гэта прывядзе да дэфармацыі або расколін сталёвых дэталяў пасля пэўны перыяд часу або падчас наступных працэсаў рэзкі.

Тушэнне

Для павышэння цвёрдасці асноўнымі метадамі з'яўляюцца награванне, захаванне цяпла і хуткае астуджэнне. Найбольш часта выкарыстоўваюцца астуджальныя сродкі - расол, вада і алей. Нарыхтоўка, загартаваная ў салёнай вадзе, лёгка атрымлівае высокую цвёрдасць і гладкую паверхню, і не схільная да адукацыі мяккіх плям, якія не загартоўваюцца, але лёгка выклікаць сур'ёзную дэфармацыю нарыхтоўкі і нават парэпанне. Выкарыстанне алею ў якасці загартоўчай асяроддзя падыходзіць толькі для загартоўкі некаторых легаваных сталей або невялікіх дэталяў з вугляродзістай сталі, дзе стабільнасць пераахалоджанага аўстэніту адносна вялікая.

Тушэнне

гарт

(1) Паменшыць далікатнасць і ліквідаваць або паменшыць ўнутранае напружанне. Пасля загартоўкі сталёвыя дэталі будуць мець вялікае ўнутранае напружанне і далікатнасць. Калі іх своечасова не загартаваць, сталёвыя дэталі часта дэфармуюцца і нават трэскаюцца.

(2) Атрымаць механічныя ўласцівасці, неабходныя нарыхтоўцы. Пасля загартоўкі нарыхтоўка мае высокую цвёрдасць і высокую далікатнасць. Для таго, каб задаволіць розныя патрабаванні да прадукцыйнасці розных нарыхтовак, цвёрдасць можа быць адрэгулявана шляхам адпаведнага адпуска, каб паменшыць далікатнасць і атрымаць неабходную трываласць і пластычнасць.

(3) Стабільны памер нарыхтоўкі

(4) Для некаторых легаваных сталей, якія цяжка змякчыць шляхам адпалу, пасля загартоўкі (або нармалізацыі) часта выкарыстоўваецца высокатэмпературны адпуск, каб належным чынам сабраць карбіды ў сталі і паменшыць цвёрдасць для палягчэння рэзкі.

гарт

Асноўныя патрабаванні да якасці падшыпнікавай сталі

Строгія патрабаванні да хімічнага складу.

Агульная падшыпнікавая сталь - гэта ў асноўным высокавугляродзістая хромавая сталь, якая ўяўляе сабой заэвтектоидную сталь з утрыманнем вугляроду каля 1%, даданнем каля 1.5% хрому і невялікай колькасцю элементаў марганца і крэмнію. Хром можа палепшыць прадукцыйнасць тэрмічнай апрацоўкі, палепшыць здольнасць да загартоўвання, структурную аднастайнасць, устойлівасць да адпуску, а таксама палепшыць антыкаразійныя характарыстыкі і характарыстыкі шліфавання сталі.

Але калі ўтрыманне хрому перавышае 1.65%, захаваны аўстэніт у сталі будзе павялічвацца пасля загартоўкі, зніжаючы цвёрдасць і стабільнасць памераў, павялічваючы неаднароднасць карбідаў і зніжаючы ўдарную глейкасць і стомленую трываласць сталі. Па гэтай прычыне ўтрыманне хрому ў высокавугляродзістай сталі, якая змяшчае хром, звычайна кантралюецца ніжэй за 1.65%. Толькі пры строгім кантролі хімічнага складу падшыпнікавай сталі ў працэсе тэрмічнай апрацоўкі можна атрымаць структуру і цвёрдасць, якія адпавядаюць характарыстыкам падшыпніка.

Больш высокія патрабаванні да дакладнасці памераў.

Для гарачакачаных отожженных пруткоў, выкованных на высакахуткасных пракатных станках, павінны быць больш высокія патрабаванні да дакладнасці памераў. Сталь для падшыпнікаў качэння патрабуе высокай дакладнасці памераў, таму што большасць частак падшыпнікаў павінны быць сфарміраваны ціскам. У мэтах эканоміі матэрыялаў і павышэння прадукцыйнасці працы большасць кольцаў падшыпнікаў куюць і фармуюць, сталёвыя шары фармуюць метадам халоднай высадкі або гарачай пракаткі, а малагабарытныя ролікі таксама фармуюць шляхам халоднай высадкі. Калі дакладнасць памераў сталі невысокая, нельга дакладна разлічыць памер і вагу рэзкі, нельга гарантаваць якасць прадукцыі апорных частак, і лёгка пашкодзіць абсталяванне і формы.

Асабліва жорсткія патрабаванні да чысціні.

Чысціня сталі - гэта колькасць неметалічных уключэнняў, якія змяшчаюцца ў сталі. Чым вышэй чысціня, тым менш у сталі неметалічных уключэнняў. Шкодныя ўключэнні, такія як аксіды і сілікаты ў падшыпнікавай сталі, з'яўляюцца асноўнымі прычынамі ранняга стомленага расколвання падшыпнікаў і значнага скарачэння тэрміну службы падшыпнікаў. У прыватнасці, далікатныя ўключэння найбольш шкодныя, таму што яны лёгка адслойваюцца ад металічнай матрыцы падчас апрацоўкі, што сур'ёзна ўплывае на якасць паверхні апорных дэталяў пасля аздаблення. Такім чынам, для павышэння тэрміну службы і надзейнасці падшыпнікаў ўтрыманне уключэнняў у падшыпнікавай сталі павінна быць зніжана.

Строгія патрабаванні да тканін з малым павелічэннем і мікраскапічных (вялікае павелічэнне) тканін.

Структура падшыпнікавай сталі з малым павелічэннем адносіцца да агульнай сітаватасці, цэнтральнай сітаватасці і сегрэгацыі. Мікраскапічная (вялікае павелічэнне) структура ўключае ў сябе отожженную структуру сталі, карбідную сетку, паласы і аддзяленне вадкасці і г. д. Карбідная вадкасць цвёрдая і далікатная, і яе небяспека такая ж, як і крохкія ўключэнні. Ратыкулярныя карбіды зніжаюць ударную глейкасць сталі і робяць яе няроўнай структуру, што дазваляе лёгка дэфармавацца і парэпаць падчас загартоўкі. Істужачныя карбіды ўплываюць на структуры адпалу і загартоўкі і адпуску, а таксама на трываласць на кантактную стомленасць. Якасць канструкцый малога і высокага павелічэння мае вялікі ўплыў на прадукцыйнасць і тэрмін службы падшыпнікаў качэння. Такім чынам, у стандартах на матэрыялы падшыпнікаў існуюць строгія патрабаванні да канструкцый з малым і вялікім павелічэннем.

Дэфекты паверхні і ўнутраныя дэфекты забароненыя

Для падшыпнікавай сталі павярхоўныя дэфекты ўключаюць у сябе расколіны, шлакавыя ўключэнні, задзірыны, струпы, лускі аксіду і г.д., а ўнутраныя дэфекты ўключаюць усаджвальныя адтуліны, бурбалкі, белыя плямы, моцную сітаватасць і сегрэгацыю і г.д. Гэтыя дэфекты аказваюць вялікі ўплыў на апрацоўку падшыпнікаў. , прадукцыйнасць падшыпніка і тэрмін службы. У стандартах на матэрыялы падшыпнікаў дакладна прапісана, што гэтыя дэфекты недапушчальныя.

Забарона няроўных карбідаў

У падшыпнікавай сталі, калі ёсць сур'ёзнае нераўнамернае размеркаванне карбідаў, гэта лёгка прывядзе да няроўнай структуры і цвёрдасці падчас тэрмаапрацоўкі. Нераўнамерная структура сталі ў большай ступені ўплывае на трываласць кантактнай усталасці. Акрамя таго, сур'ёзныя няроўнасці карбіду могуць лёгка выклікаць расколіны ў частках падшыпніка падчас загартоўкі і астуджэння, а няроўнасці карбіду таксама могуць паменшыць тэрмін службы падшыпніка. Такім чынам, у стандартах на матэрыялы падшыпнікаў ёсць дакладныя правілы для розных спецыфікацый сталі. асаблівае патрабаванне.

Строгія патрабаванні да глыбіні пласта обезуглероживания паверхні.

У стандартах на матэрыялы падшыпнікаў існуюць строгія правілы павярхоўнага пласта абязуглерожвання сталі. Калі павярхоўны пласт абязуглерожвання перавышае сферу дзеяння стандарту і не будзе цалкам выдалены падчас апрацоўкі перад тэрмічнай апрацоўкай, ён будзе выдалены ў працэсе тэрмічнай апрацоўкі і загартоўкі. Лёгка вырабіць загартоўку расколін, у выніку чаго дэталі сыходзяць у металалом.

Іншыя патрабаванні.

У стандартах на матэрыял падшыпнікавай сталі таксама існуюць строгія патрабаванні да спосабу выплаўлення, утрымання кіслароду, цвёрдасці пры адпале, паверхні разлому, рэшткавых элементаў, іскравага кантролю, стану дастаўкі, маркіроўкі і г.д. падшыпнікавай сталі.