Насоки за производство на сачмени лагери

Насоки за производство на сачмени лагери

Лагери са играли ролята на невъзпяти герои от векове, улеснявайки въртеливото движение и играейки неразделна роля в безпроблемната работа на машините в много индустрии. Сачмените лагери първоначално са патентовани от Филип Вон през 1794 г за поддържане на каретни оси и оттогава са подобрени и променени, за да поддържат различни въртящи се приложения. Как се правят сачмените лагери? От какво са направени сачмените лагери? Нека да разгледаме по-отблизо процеса на производство на сачмени лагери, мерките за контрол на качеството. Този блог ще опише съвременния процес на производство на сачмени лагери, който се използва широко днес, от дизайна на сачмите до сглобяването и опаковането на части.

Какво е сачмен лагер

Проектирани да намалят ротационното триене, сачмените лагери улесняват движението, докато позиционират движещите се машинни части и носят радиални и лагерни товари. Основната им цел е да осигурят безпроблемната работа на въртящите се части в машините. Сачмените лагери разчитат на топки за разделяне на два лагерни пръстена или състезания. Това спомага за минимизиране на повърхностното триене и контакта между движещите се части. Докато топките се въртят, те причиняват по-нисък коефициент на триене в сравнение с плоски повърхности, които се трият една в друга.

Сачмените лагери се различават в зависимост от използвания механизъм, като най-често срещаните са радиални сачмени лагери или едноредови сачмени лагери с дълбок канал. Сферичните сачмени лагери имат минимален контакт със съдържащите се в тях коловози, така че могат да пренасят аксиални или радиални натоварвания с бързо и плавно движение. Типичните компоненти на сачмените лагери включват:

сачмен лагер

Вътрешен пръстен/състезание: Вътрешната част на лагера, монтирана около оста на въртене. Вътрешната повърхност на вътрешния пръстен, наречена пътека, е проектирана да съответства на контурите на топките, което им позволява да се търкалят гладко и ефективно.

Външен пръстен/състезание: Външната част на лагер, който държи топките на място. Обикновено се монтира вътре в корпус или отвор и остава неподвижен.

Основната цел на състезанието е основно да действа като пътека, позволяваща плъзгане без триене. Просто казано, необходимо е състезание, за да се контролират съответните топки, и то осигурява фиксиран път, по който топките да се търкалят. Има два вида състезания в лагерите. Вътрешен ринг, външен ринг и комплект топки. И двете седалки съдържат набразден пръстен в седалката си, който задържа стоманена топка. Очевидно стоманената топка ще влезе в пряк контакт с всяка раса в един момент. Вътрешният пръстен е разположен от вътрешната страна на топката, от друга страна, външният пръстен е разположен от външната страна на топката. Вътрешна топка е притисната между тези два вида състезания. Двете раси също се въртят в противоположни посоки, за да поддържат въртенето си.

лагери

Balls: Стоманените топки са сферични компоненти, използвани като търкалящи механизми във въртящи се части като лагери, инструменти и колела. Има много спецификации и размери за различни приложения. Топките играят най-важната роля в изпълнението на функциите. Най-важната цел е, че представя важността на търкалящите се и ротационните аспекти на лагера. Без него лагерът може да не се върти в никоя посока. Сферични търкалящи се тела, които позволяват плавно въртене и носят натоварването между вътрешния и външния пръстен. Изработени са от изключително твърди и издръжливи материали като хромирана стомана, керамика или неръждаема стомана.

Клетка или фиксатор: Компонент, който разделя и поддържа разстоянието между топките, ролките или иглените ролки, като ги поддържа на симетрично радиално разстояние и държи лагерите заедно. Клетката държи топките в еднакви пръстени, така че да са на еднакво разстояние в лагера. Може да се произвежда в различни форми и да се развива с помощта на материали с ниско триене, което позволява на топката да продължи да се търкаля ефективно. Той гарантира, че топките не влизат в контакт една с друга по време на работа, като по този начин намалява триенето и износването. Материалите на лагерната клетка включват: стоманена лагерна клетка, керамична лагерна клетка, полимер с висока якост (найлон, POM и др.) и др.

Щити или печати: Това са защитни капачки, които обикновено се монтират на външния пръстен на лагера и осигуряват бариера за предотвратяване на навлизането на замърсители в лагера, като по този начин удължават експлоатационния му живот.

Лагерите са жизненоважни за производството и се използват в много различни видове оборудване и машини. От основно индустриално оборудване до сложни машини, лагерите намаляват триенето и им позволяват да се справят с различни видове товари. Следователно използването на висококачествени и надеждни материали е от решаващо значение за процеса на производство на лагери. Използват се различни материали за производството на различни видове висококачествени лагери и техните многобройни компоненти. Тези материали преминават през специфични процеси, за да получат необходимите свойства, като по този начин увеличават живота и ефективността на лагерите. Екипът на Aubearing може да обсъди различните материали, използвани при производството на лагери, и как всеки влияе върху употребата, целостта и функционалността на лагера.

Материали за сачмени лагери

Повечето сачмени лагери са направени от вид стомана, наречена високовъглеродна хромирана стомана, често наричана хромна стомана. Това се използва от съображения за цена и издръжливост. Лагерите се изработват и от други материали, като неръждаема стомана, керамика и пластмаса. Въпреки това, всяка от неговите функции е адаптирана за различна цел.

Хромирана стомана (GCr15 & 52100)

Хромираната стомана (GCr15 &SAE 52100) е най-често използваният материал за производство на прецизни сачмени лагери, ролкови лагери и конусовидни ролкови лагери. По-конкретно, той се използва за производство на носещи компоненти на лагери, като вътрешни пръстени, външни пръстени, сачми и ролки. Хромираната стомана е ефективен и икономичен материал за лагери поради своята издръжливост и здравина при тежки условия. Въпреки че хромовата стомана е по-малко устойчива на корозия, тя е издръжлива и все още може да устои на известна степен на корозия в определени среди. SAE 52100 е хромирана стомана, съдържаща 1% въглерод и 1.5% хромова сплав. Този материал остава стабилен при температури над 250 градуса по Фаренхайт и осигурява надеждни лагери и дълъг експлоатационен живот. Хромираната стомана се подлага на контролирана механична обработка и методи на термична обработка, за да направят лагерите здрави и устойчиви на пукнатини. Тези процеси придават на лагерите и техните компоненти повърхностна твърдост от 60 до 64 по скалата на Рокуел С, което ги прави устойчиви на умора при търкаляне под повърхността. Хромираната стомана е добра лагерна стомана с общо предназначение поради отличната си твърдост и устойчивост на износване. Въпреки това, поради по-ниското си съдържание на хром, той има слаба устойчивост на корозия в сравнение с други материали. Препоръчва се потребителите да предпазват лагерите от хромирана стомана с покритие от масло или инхибитор на ръжда, за да предотвратят корозия.

Запечатани лагери от хромирана стомана

В допълнение към съдържанието на най-малко 18% хром, неръждаемата стомана също съдържа никел. Когато хромът в неръждаемата стомана влезе в контакт с кислорода, възниква химическа реакция, образуваща слой от хромен оксид върху повърхността на лагерния компонент. Този пасивиращ химически филм осигурява допълнителна защита на лагерите. Има два често срещани типа лагери от неръждаема стомана: мартензитни и аустенитни.

Лагерите от неръждаема стомана предлагат няколко значителни предимства, тъй като по-специално неръждаемата стомана има по-голяма устойчивост на химикали и корозия, както и по-добра стабилност в среда с висока температура. Той разполага със същите дълбоки канали и плътно прилягане между канали и топки като стандарт, изработен от хромирана стомана. Следователно лагерите често се изработват от неръждаема стомана клас 440, където се изисква устойчивост на корозия. Неръждаемата стомана клас 440 е много твърда стомана, която има добра устойчивост на корозия, но не е подходяща за използване със солена вода и много химикали.

Сферичен лагер от неръждаема стомана

Мартензитните лагери от неръждаема стомана (SV30) често се модифицират по време на обработката на сурова стомана, което води до намаляване на съдържанието на въглерод и увеличаване на съдържанието на азот в материала. Резултатът е стомана с висока якост, твърдост и повишена устойчивост на корозия. Аустенитните лагери от неръждаема стомана (AISI316), от друга страна, са немагнитни и силно устойчиви на корозия поради ниското съдържание на въглерод. По същия начин неръждаемата стомана клас 316 се използва в корозивни приложения. Въпреки това, поради съдържанието на въглерод, лагерите от неръждаема стомана са по-малко твърди и тяхната товароносимост е с 20% по-ниска от лагерите от 52100 хромирана стомана. Следователно неръждаемата стомана 316 е по-мека и следователно може да се използва само при по-ниски натоварвания и скорости.

Керамика (цирконий намлява силициев нитрид) са подходящи за силно корозивни или екстремни температурни приложения. Керамичните материали се използват и при производството на лагери и лагерни компоненти. Въпреки това, тези материали често се класифицират като нишови области на лагерната индустрия. Най-разпространеният керамичен материал е силициевият нитрид. Лагерните сачми, изработени от силициев нитрид, са известни с отличната си повърхностна твърдост, до 78 по скалата на Rockwell C, и изключително гладките си повърхности. Въпреки това, има проблем с използването на керамични материали в конструкцията на лагерите. Лагерите, изработени от керамични материали, обикновено са скъпи от лагерите, изработени от чиста неръждаема стомана.

Керамични сачмени лагери

Изцяло керамичните сачмени лагери са изработени от керамични материали. Вътрешният пръстен, външният пръстен и топките са направени от силициев нитрид (Si3N4) или циркониев оксид (ZrO2). Основните характеристики са неговата по-висока твърдост и по-добра еластичност в сравнение с лагерите от хромирана стомана. В допълнение, той може да работи напълно на сухо, има отлична устойчивост на корозия, може да работи в концентрирана киселина и няма да корозира, когато е напълно потопен в морска вода, и е подходящ за температурни промени и издържа много по-дълго от стоманените лагери. Керамиката често се използва, когато се правят хибридни лагери, където стоманените пръстени са изработени от неръждаема стомана, а сачмите са направени от керамика.

Въглеродна легирана стомана

Въглеродната легирана стомана обикновено се използва в производството на „полупрецизни“ или „търговски клас“ лагери и лагерни компоненти. Aubearing предлага лагери от въглеродна легирана стомана с степени на точност ABEC #1-5 или по-високи. Обикновено нисковъглеродните сплави се използват за направата на лагерни клетки, метални предпазители и метални шайби. Те са по-малко устойчиви на корозия от другите материали за лагери, така че трябва да бъдат покрити със слой масло или грес, за да се предотврати корозията. Галванопластиката може да се използва и за предотвратяване на окисляването.

Други неметални материали

Тъй като лагерите често се монтират в машини, които носят или обработват товари, често срещано погрешно схващане е, че лагерите могат да бъдат направени само от метал. Но неметалните материали могат да се използват и за производството на лагери и техните компоненти. Различни видове пластмаси са подходящи за добра до много добра устойчивост на корозия, но само за ниски натоварвания и ниски скорости. Някои примери за видовете неметални материали, които могат да се използват в конструкцията на лагерите, включват, но не се ограничават до:

Пластмасови сачмени лагери

A. Пластмаса

Пластмасата понякога се използва за направата на лагерни клетки, за да се намалят производствените разходи, но този материал не винаги е подходящ за тежки условия, особено приложения при високи температури. Най-често срещаният тип пластмаса е найлонова пластмаса, но формованият ацетал или POM също могат да се използват като алтернативи. Други полимери се използват в специални конструкции на лагери със специфични изисквания за ефективност като висока скорост, нисък въртящ момент или нисък шум.

Например, високоскоростните сачмени лагери, използвани в шпинделите на машинните инструменти, имат клетки, направени от фенолен (фенол-формалдехид) материал. Въпреки че фенолната клетка и компонентите на лагера са леки, те са здрави и издръжливи.

Б. Гума

Каучукът се използва и при производството на лагери, особено техните уплътнения. Често се използва нитрилен или буна каучук поради добрите му механични свойства. Каучукът обикновено е евтин, може да издържи на много различни температурни диапазони и е устойчив на много химикали. Междувременно материали като еластомери или каучуци, като флуороеластомери и силикони, често се използват, когато приложенията изискват техните уникални свойства.

Очевидно има разнообразие от материали, които могат да се използват в конструкцията на лагери и всеки материал може да се използва за различни цели и да постигне различни желани свойства. Следователно значението на материала, от който е направен конкретен лагер, не може да бъде подценявано.

Процес на производство на сачмени лагери

Как се правят сачмените лагери? Как правят топките толкова кръгли? Отговорът е многоетапен производствен процес, който включва механична обработка, топлинна обработка, шлайфане, хонинговане, шлайфане и сглобяване. Въпреки че може да има разлики, следната процедура се прилага за по-голямата част от стандартните сачмени лагери, произвеждани днес.

Избор на материал: висококачествена стомана, като високовъглеродна хромирана стомана. В зависимост от изискванията за приложение на лагера може дори да се използват някои пластмаси, керамика, неръждаема стомана и други материали. Поради високата си якост и устойчивост на износване, той е най-често използваният материал за производство на сачмени лагери.​

Ковани или ляти: Избраният материал е изкован или излят във формата на лагерния компонент. Коването включва нагряване и оформяне на стоманата, коригиране на нейната зърнеста структура за подобряване на издръжливостта. Като алтернатива, леенето, по-рядко срещано, но използвано за по-големи или сложни части, включва формоване на разтопен метал в желаната форма.

Термично обработени сачмени лагери

Топлинна обработка: Кованите или лятите части са термично обработени, за да се увеличи тяхната твърдост и издръжливост. Частите се нагряват до висока температура, след което се охлаждат бързо в процес, наречен закаляване, и след това се темперират, при който частта се нагрява отново до по-ниска температура и след това се охлажда бавно. Процесът постига баланс между устойчива на износване твърдост и издръжливост, за да устои на ударни натоварвания.

Машинна обработка, шлайфане и супер фино шлайфане: След това термично обработените части се обработват и шлифоват с висока точност до крайни размери. Процесът на обработка може да включва струговане, фрезоване и пробиване, като всички се извършват с помощта на компютърно управлявани машини, за да се гарантира точност. Ултра фино смилане за постигане на правилна сферичност и повърхностно покритие, осигуряващо гладка и ефективна работа. 

Сглобяване и смазване: Накрая вътрешният пръстен, външният пръстен, топката и клетката се сглобяват в лагера и се прилага смазка, за да се намали триенето и износването между движещите се части и да се осигури плавната и ефективна работа на лагера. Видът на смазката за лагери (масло или грес) зависи от приложението.

Производственият процес на сачмени лагери включва сложни процедури, за да се гарантира, че крайният продукт е гладък и идеално кръгъл.

Производство на вътрешни и външни пръстени на лагери

Производственият процес за вътрешните и външните канали е много подобен. Те започват като стоманени тръби, които се нарязват от автоматизирани машини в основната форма на каналите, оставяйки малко количество допълнителен материал, за да се отчете изкривяването по време на процеса на нагряване. След това необходимата производствена информация и номерът на лагера се отпечатват върху повърхността на външния пръстен. Посетете нашата система за номериране на лагери, за да научите за номерирането на лагери. След това идва фазата на подсилване.

Пръстените се закаляват в пещ за термична обработка и се нагряват до около 1550 градуса по Фаренхайт (840 градуса по Целзий) за някъде от 20 минути до няколко часа, в зависимост от размера на детайла. След това пръстенът се охлажда в масло при 375° F за 15 до 20 минути. Следващата стъпка е да темперирате пръстена при 340°F за около два часа. И темперирайте във втора фурна при около 300 градуса по Фаренхайт (148 градуса по Целзий). Този процес прави пътеката едновременно здрава и издръжлива.

вътрешен и външен сачмен лагер

Каналовете са завършени с помощта на шлифовъчни колела, тъй като сега е трудно да се изрежат каналите до необходимия размер с режещи инструменти. Всяка част от пръстена трябва да бъде шлайфана, за да се осигури правилна ширина на лагера, радиус, позиция на състезанието и геометрия. Някои лагери, като лагерите с ъглов контакт, изискват допълнително шлифоване по време на този процес, за да се гарантира, че пръстените са с правилния размер. Шлифоването на канали помага за постигане на позиция, геометрия и радиус на канали. Крайното шлайфане гарантира, че пръстенът има правилната ширина на лагера. След това вътрешният отвор се шлайфа върху вътрешния пръстен, а външният пръстен се шлифова едновременно. Накрая седалката преминава процес на шлифоване, за да се постигне перфектна повърхност и геометрия.

Топчета за производство на сачмени лагери

Сачмите на лагера преминават през много специфичен и задълбочен производствен процес, което води до идеално кръгли и гладки сачми, които минимизират триенето в лагера. Тези топки започват като тел или пръти, които съдържат необходимите материали, необходими за оформянето на завършената топка. Този проводник претърпява процес, наречен „студено зареждане“. По време на този процес краищата на телта се удрят един в друг, образувайки топка с малък пръстен около нея.
След това топката се търкаля, за да се отстранят грапавите ръбове. При този процес топката многократно се подава в жлеб между два чугунени диска, единият от които се върти, а другият е неподвижен. Грапавите канали ефективно премахват неравностите и правят топката доста кръгла и леко по-голяма за по-лесно смилане. След това топката преминава през процес на топлинна обработка, подобен на пистата, за да се подобри издръжливостта, преди да бъде шлайфана до правилния размер и кръглост.

производство на топка

Накрая топката се премества в машина за мелница, където се използва мек чугунен диск за полиране на топката, подобно на процеса на шлайфане в барабан, но с по-малко налягане. Полиращата паста се използва, за да направи повърхността напълно гладка без допълнително отстраняване на материала. Топките остават в мелничката за 8-10 часа, за да се получат идеално гладки топки.

Производство на сепаратори за сачмени лагери

Клетката е част от лагера и е направена от различни материали, включително щампована стомана, щампован месинг, машинно обработена стомана, машинно обработен бронз, формован найлон или ацетал (POM) и фенолна смола. За стоманени или метални клетки очертанията на клетката се изпечатват от тънък метален лист и след това се поставят в подобна на матрица структура, наречена „матрица“, която огъва клетката в подходящата форма. След това клетката може да бъде премахната и готова за сглобяване. За пластмасови клетки се използва процес, наречен „леене под налягане“, при който разтопената пластмаса се инжектира във форма и се оставя да се втвърди.

Производство на лагерни кошове

Сглобяване на сачмени лагери

След като всички лагерни части са сглобени, лагерът може да бъде сглобен. Първо поставете вътрешния пръстен във външния. След това топките се вкарват между каналите и се разпределят равномерно. Накрая инсталирайте клетката, за да държи топката на място. Пластмасовите клетки се захващат лесно, докато стоманените клетки обикновено трябва да бъдат занитвани заедно. След това лагерите се покриват с инхибитор на ръждата или друга специална повърхностна обработка за конкретното приложение и се опаковат за транспортиране.

Сглобяване на сачмени лагери

Сачмените лагери се подлагат на строги тестове и процедури за контрол на качеството, за да се гарантира тяхната надеждност и издръжливост. Общите техники за проверка и измерване включват:

  • Визуална проверка: Проверете лагерите за видими дефекти като пукнатини, износване или повърхностни неравности.

  • Измерване на размери: Използвайте специални инструменти за тестване на лагери, за да измерите основните размери на лагерите, като вътрешен диаметър, външен диаметър, размер на сачмата и ширина.

  • Измерване на закръгленост и изтичане: Оценете заоблеността на лагерните компоненти и измерете всяко изтичане или отклонение от идеалната кръгла форма.

  • Анализ на грапавостта на повърхността: Използвайте инструменти като профилометри, за да оцените гладкостта или грапавостта на опорните повърхности, за да осигурите правилна работа и да намалите триенето.

  • Тестване на твърдостта: Определете твърдостта на компонентите на лагера, като използвате методи като тестване за твърдост по Рокуел или Викерс, за да сте сигурни, че отговарят на изискваните спецификации.

Инспекция на качеството
  • Анализ на шума и вибрациите: Използва се специализирано оборудване за откриване и анализ на нивата на шум и вибрации по време на работа на лагера, което може да покаже потенциални проблеми или аномалии.

  • Анализ на смазването на лагерите: Оценява състоянието и характеристиките на смазката като вискозитет, чистота и нива на замърсяване, за да осигури оптимално смазване и удължаване живот на лагера.

  • Безразрушителен тест (NDT): Използване на техники като ултразвуково изследване или изследване с магнитни частици за откриване на вътрешни дефекти или пукнатини, без да се повредят лагерите.

  • Тестване на издръжливост и ефективност: Лагерите се подлагат на симулирани работни условия, като натоварвания на лагери, скорости и температури, за да се оцени тяхната издръжливост, устойчивост на умора и цялостна производителност.

Статистически контрол на процеса

Статистическият контрол на процеса (SPC) е метод за контрол на качеството, използван в производството на сачмени лагери. Той използва статистически анализ, за ​​да наблюдава производствения процес и да идентифицира всички потенциални проблеми, преди продуктът да бъде завършен. SPC включва наблюдение на производствения процес за признаци на промяна и отклонения от очакваните производствени параметри. Това позволява на производителите да идентифицират и разрешат всички потенциални проблеми с продукта, преди той да достигне до клиента. Освен това SPC може да се използва за оптимизиране на производствените процеси и намаляване на производствените разходи за поддържане на високи стандарти за качество. Като използват SPC, производителите на сачмени лагери могат непрекъснато да подобряват своите процеси и продукти, за да обслужват по-добре своите клиенти.

Заключение

At Aubearing, ние сме специализирани в производството на сачмени лагери, които отговарят на различни форми, материали и изисквания за размер. Можете да избирате от нашите сачмени лагери от стомана, неръждаема стомана или хромирана стомана, керамични сачмени лагери. Нашите сачмени лагери се използват в уреди като помпи, продукти за офис автоматизация, медицинско оборудване, електрически инструменти, енкодери, AC/DC двигатели, разходомери и измервателно оборудване.