Requisits bàsics de rendiment de l'acer del coixinet

Requisits bàsics de rendiment de l'acer del coixinet

Els materials dels coixinets inclouen anells interiors, anells exteriors, elements rodants i gàbies, reblons i altres materials auxiliars. La gran majoria dels coixinets i les seves peces estan fets d'acer per coixinets. Amb el desenvolupament de la ciència i la tecnologia modernes i l'ús creixent de coixinets, els requisits dels coixinets són cada cop més alts, com ara alta precisió, llarga vida i alta fiabilitat. Per a alguns coixinets d'ús especial, els materials dels coixinets també han de tenir propietats com ara resistència a altes temperatures, resistència a la corrosió, no magnètica, temperatura ultra baixa i resistència a la radiació. A més, els materials dels coixinets també inclouen materials d'aliatge, metalls no fèrrics i materials no metàl·lics. A més, coixinets fets de ceràmic Els materials ara s'utilitzen en locomotores, automòbils, metro, aviació, aeroespacial, indústria química i altres camps.

Què és portar acer?

L'acer dels coixinets també s'anomena acer al crom alt en carboni, amb un contingut de carboni Wc d'aproximadament l'1% i un contingut de crom Wcr del 0.5%-1.65%. L'acer de coixinets es divideix en sis categories: acer de coixinets de crom d'alt carboni, acer de coixinets sense crom, acer de coixinets carburitzat, acer de coixinets inoxidable, acer de coixinets a mitja i alta temperatura i acer de coixinets antimagnètics.

L'acer de coixinets de crom d'alt carboni GCr15 és l'acer de coixinets més produït al món. El contingut de carboni Wc és d'aproximadament l'1% i el contingut de crom Wcr és d'aproximadament l'1.5%. Durant els últims 100 anys des del seu naixement el 1901, els components principals no han canviat bàsicament. Amb l'avenç de la ciència i la tecnologia, el treball de recerca continua i la qualitat del producte continua millorant, representant el 80% de la producció total d'acer de rodaments del món. Per tant, si no hi ha instruccions especials per a l'acer del coixinet, es refereix a GCr15 (AISI 52100).

AISI-52100-Coixinets d'acer

Propietats bàsiques de l'acer dels coixinets

Els requisits bàsics de materials dels coixinets depenen en gran mesura del rendiment de treball dels coixinets. Si el material utilitzat per fabricar coixinets de rodament és adequat tindrà un gran impacte en el seu rendiment i vida útil. En general, les principals formes de dany dels coixinets de rodament són el trencament per fatiga sota estrès i els danys a la precisió del coixinet a causa de la fricció i el desgast. A més, hi ha esquerdes, sagnacions, òxid i altres motius que causen danys anormals als coixinets. Per tant, els coixinets han de tenir una alta resistència a la deformació plàstica, baixa fricció i desgast, bona precisió de rotació, bona precisió i estabilitat dimensional i llarga vida útil a la fatiga de contacte. I moltes d'aquestes propietats estan determinades pel material i el procés de tractament tèrmic. Atès que els requisits bàsics dels materials per als coixinets estan determinats pel mode de dany del coixinet, els materials per a la fabricació de coixinets han de tenir les propietats següents després d'un determinat tractament tèrmic en el postprocés:

Alta resistència a la fatiga de contacte

El dany per fatiga de contacte és la forma principal de dany normal dels coixinets. Quan un coixinet rodant està en marxa, els elements rodants roden entre les pistes dels anells interior i exterior del coixinet. Les parts de contacte estan sotmeses a càrregues alternes periòdiques, que poden arribar a centenars de milers de vegades per minut. Sota l'acció repetida de l'estrès alternatiu periòdic, la superfície de contacte es produeix un peeling per fatiga. Una vegada que el coixinet comenci a pelar-se, farà que el coixinet vibri, augmenti el soroll i la temperatura de funcionament augmenti bruscament, provocant que el coixinet es faci malbé. Aquesta forma de dany s'anomena dany per fatiga de contacte. Per tant, l'acer per als coixinets de rodament ha de tenir una alta resistència a la fatiga de contacte.

Alta resistència al desgast

Quan els coixinets funcionen amb normalitat, a més de la fricció de rodament, també hi ha fricció de lliscament. Les parts principals on es produeix la fricció de lliscament són: la superfície de contacte entre l'element rodant i la pista de rodadura, la superfície de contacte entre l'element rodant i la butxaca de la gàbia, la gàbia i la costella de la guia de la virola i la superfície final del rodet i la guia de la virola. Espereu entre els costats. L'existència de fricció de lliscament en els rodaments provoca inevitablement el desgast de les peces dels coixinets. Si la resistència al desgast de l'acer del coixinet és baixa, el coixinet perdrà precisió prematurament a causa del desgast o la precisió de la rotació disminuirà, donant lloc a un augment de la vibració i una vida útil reduïda del coixinet. Per tant, l'acer dels coixinets ha de tenir una alta resistència al desgast.

Alt límit elàstic

Quan el rodament funciona, ja que l'àrea de contacte entre l'element rodant i la pista de rodadura és molt petita, quan el coixinet suporta una càrrega, especialment quan suporta una gran càrrega, la pressió de contacte a la superfície de contacte és molt gran. Per tal d'evitar que es produeixi una deformació plàstica excessiva sota una gran tensió de contacte, provocant una pèrdua de precisió del coixinet o l'aparició d'esquerdes superficials, l'acer del coixinet ha de tenir un límit elàstic elevat.
Quatre duresa adequada

Duresa adequada

La duresa és un dels indicadors importants rodaments. Està estretament relacionat amb la resistència a la fatiga del contacte del material, la resistència al desgast i el límit elàstic, i afecta directament la vida útil del rodament. La duresa del coixinet es determina normalment en funció de la forma i la mida de la càrrega que suporta el coixinet, la mida total del coixinet i el gruix de la paret. La duresa de l'acer utilitzat per als rodaments ha de ser l'adequada. Si és massa gran o massa petit, afectarà la vida útil del coixinet. Com tots sabem, les principals formes de fallada dels coixinets són els danys per fatiga de contacte i la pèrdua de precisió del coixinet a causa de la poca resistència al desgast o la inestabilitat dimensional; si les peces del coixinet no tenen una certa duresa, patiran una fractura fràgil quan se sotmeten a grans càrregues d'impacte. Danys als coixinets. Per tant, la duresa del coixinet s'ha de determinar en funció de les condicions específiques del coixinet i el mode de dany. Per a la pèrdua de precisió del coixinet a causa del trencament per fatiga o la poca resistència al desgast, les peces del coixinet s'han de seleccionar amb una duresa més alta; per als coixinets que suporten càrregues d'impacte més grans (com ara coixinets de laminació, coixinets de ferrocarril i alguns coixinets d'automòbil, etc.), la duresa s'ha de reduir adequadament. La duresa és necessària per millorar la tenacitat del coixinet.

Bona resistència a l'impacte

Molts coixinets estaran subjectes a determinades càrregues d'impacte durant l'ús, de manera que l'acer del coixinet ha de tenir un cert grau de duresa per garantir que els coixinets no es danyin per l'impacte. Per als coixinets que suporten grans càrregues d'impacte, com ara coixinets de laminació i coixinets de ferrocarril, els materials han de tenir una resistència a l'impacte i una resistència a la fractura relativament alta. Alguns d'aquests coixinets utilitzen un procés de tractament tèrmic d'extinció de bainita i alguns utilitzen materials d'acer de cementació, només per garantir que aquests coixinets tinguin una bona resistència a l'impacte.

Bona estabilitat dimensional

Els rodaments són peces mecàniques de precisió i la seva precisió es mesura en micres. Durant l'emmagatzematge i l'ús a llarg termini, els canvis en l'estructura interna o la tensió provocaran canvis en la mida del coixinet, fent que el coixinet perdi precisió. Per tant, per garantir la precisió dimensional del coixinet, l'acer del coixinet hauria de tenir una bona estabilitat dimensional.

Bon rendiment antioxidant

Els rodaments tenen molts processos de producció i un llarg cicle de producció. Alguns productes semielaborats o peces acabades s'han d'emmagatzemar durant molt de temps abans del muntatge. Per tant, les peces dels coixinets són propenses a una certa corrosió durant el procés de producció o durant l'emmagatzematge de productes acabats, especialment a l'aire humit. Per tant, l'acer dels coixinets ha de tenir bones propietats antioxidants.

Bon rendiment del procés

Durant el procés de producció de rodaments, les seves peces es sotmeten a múltiples processos de processament en fred i en calent. Això requereix que l'acer dels coixinets tingui bones propietats de procés, com ara propietats de conformació en fred i calent, propietats de tall i mòlta, propietats de tractament tèrmic, etc., per satisfer les necessitats de grans volums, d'alta eficiència, de baix cost i d'alta qualitat. producció de qualitat de rodaments.

A més, per als coixinets utilitzats en condicions especials de treball, a més dels requisits bàsics anteriors, s'han de presentar requisits especials de rendiment corresponents per a l'acer utilitzat, com ara resistència a alta temperatura, rendiment a alta velocitat, resistència a la corrosió i propietats antimagnètiques.

Procés de tractament tèrmic d'acer de rodaments

El procés de tractament tèrmic de l'acer dels coixinets consta de dos enllaços principals: tractament tèrmic previ i tractament tèrmic final. L'acer GCr15 és el tipus d'acer de rodament més utilitzat. És un acer amb coixinets de crom d'alt carboni amb baix contingut d'aliatge i bon rendiment. L'acer del coixinet GCr15 té una duresa alta i uniforme, una bona resistència al desgast i un alt rendiment de fatiga de contacte després del tractament tèrmic.

recuit

(1) Recuit complet i recuit isotèrmic: El recuit complet també s'anomena recuit de recristal·lització, generalment conegut com a recuit. Aquest recuit s'utilitza principalment per a peces de fosa, forja i perfils laminats en calent de diversos acers al carboni i acers aliats amb composició hipoeutectoide, i de vegades també s'utilitza en estructures soldades. Generalment s'utilitza com a tractament tèrmic final d'algunes peces de treball sense importància o com a tractament preescalfat d'algunes peces.

(2) Recuit esferoidant: El recuit esferoidant s'utilitza principalment per a acer al carboni hipereutectoide i acer per eines d'aliatge (com els tipus d'acer utilitzats en la fabricació d'eines de tall, eines de mesura i motlles). El seu objectiu principal és reduir la duresa, millorar la mecanització i preparar-se per a l'extinció posterior.

recuit

(3) Recuit per alleujar l'estrès: El recuit d'alleujament d'estrès també s'anomena recuit a baixa temperatura (o temperat a alta temperatura). Aquest tipus de recuit s'utilitza principalment per eliminar la tensió residual en peces de fosa, forja, peces de soldadura, peces laminats en calent, peces estirats en fred, etc. Si no s'eliminen aquestes tensions, provocarà que les peces d'acer es deformin o s'esquerdin després d'un determinat període de temps o durant processos de tall posteriors.

Enganxament

Per millorar la duresa, els mètodes principals són l'escalfament, la conservació de la calor i el refredament ràpid. Els mitjans de refrigeració més utilitzats són la salmorra, l'aigua i l'oli. La peça de treball apagada en aigua salada és fàcil d'obtenir una gran duresa i una superfície llisa, i no és propensa a punts tous que no s'apaga, però és fàcil provocar una deformació greu de la peça i fins i tot esquerdes. L'ús d'oli com a mitjà d'extinció només és adequat per apagar alguns acers d'aliatge o peces d'acer al carboni de mida petita on l'estabilitat de l'austenita sobrerefrigerada és relativament gran.

Enganxament

Temperament

(1) Redueix la fragilitat i elimina o redueix l'estrès intern. Després de l'extinció, les peces d'acer tindran una gran tensió interna i fragilitat. Si no es temperen a temps, les peces d'acer sovint es deformaran o fins i tot es trencaran.

(2) Obtenir les propietats mecàniques requerides per la peça. Després de l'extinció, la peça de treball té una gran duresa i una gran fragilitat. Per tal de satisfer els diferents requisits de rendiment de diverses peces de treball, la duresa es pot ajustar mitjançant un temperat adequat per reduir la fragilitat i obtenir la duresa i plasticitat requerides.

(3) Mida estable de la peça

(4) Per a alguns acers d'aliatge que són difícils de suavitzar mitjançant el recuit, sovint s'utilitza el tremp a alta temperatura després de l'extinció (o normalització) per reunir correctament els carburs a l'acer i reduir la duresa per facilitar el tall.

Temperament

Requisits bàsics de qualitat per a coixinets d'acer

Requisits estrictes de composició química.

L'acer de rodament general és principalment acer de rodament de crom d'alt carboni, que és acer hipereutectoide amb un contingut de carboni d'aproximadament un 1%, afegint un 1.5% de crom i una petita quantitat d'elements de manganès i silici. El crom pot millorar el rendiment del tractament tèrmic, millorar l'enduribilitat, la uniformitat estructural, l'estabilitat del tremp i millorar el rendiment antiòxid i el rendiment de mòlta de l'acer.

Però quan el contingut de crom supera l'1.65%, l'austenita retinguda a l'acer augmentarà després de l'extinció, reduint la duresa i l'estabilitat dimensional, augmentant la deshomogeneïtat dels carburs i reduint la duresa a l'impacte i la resistència a la fatiga de l'acer. Per aquest motiu, el contingut de crom en l'acer amb coixinets de crom d'alt carboni es controla generalment per sota de l'1.65%. Només controlant estrictament la composició química de l'acer del coixinet es pot obtenir l'estructura i la duresa que compleixen el rendiment del coixinet mitjançant el procés de tractament tèrmic.

Requisits més elevats de precisió dimensional.

Per a les barres recuites laminades en calent forjades en màquines d'encapçalament d'alta velocitat, hi hauria d'haver requisits més elevats per a la precisió dimensional. L'acer per a rodaments requereix una gran precisió dimensional perquè la majoria de les peces dels coixinets s'han de formar a pressió. Per tal d'estalviar materials i millorar la productivitat laboral, la majoria d'anells de coixinets es forgen i es formen, les boles d'acer es formen per encapçalament en fred o en calent i també es formen rodets de mida petita per encapçalament en fred. Si la precisió dimensional de l'acer no és alta, la mida i el pes de tall no es poden calcular amb precisió, i la qualitat del producte de les peces del coixinet no es pot garantir, i és fàcil causar danys als equips i motlles.

Requisits de puresa especialment estrictes.

La puresa de l'acer es refereix al nombre d'inclusions no metàl·liques contingudes en l'acer. Com més gran sigui la puresa, menys inclusions no metàl·liques a l'acer. Les inclusions nocives com els òxids i els silicats en l'acer dels coixinets són els motius principals de l'escallada precoç dels coixinets per fatiga i redueixen significativament la vida útil del coixinet. En particular, les inclusions fràgils són les més perjudicials perquè són fàcils de desenganxar de la matriu metàl·lica durant el processament, afectant seriosament la qualitat de la superfície de les peces del coixinet després de l'acabat. Per tant, per tal de millorar la vida útil i la fiabilitat dels coixinets, s'ha de reduir el contingut d'inclusions en l'acer del coixinet.

Requisits estrictes de teixit de baixa augment i teixit microscòpic (de gran augment).

L'estructura de baixa ampliació de l'acer del coixinet es refereix a la porositat general, la porositat central i la segregació. L'estructura microscòpica (d'alt augment) inclou l'estructura recuita d'acer, xarxa de carbur, bandes i segregació de líquids, etc. El líquid de carbur és dur i fràgil, i els seus perills són els mateixos que les inclusions fràgils. Els carburs reticulars redueixen la resistència a l'impacte de l'acer i el fan desigual en l'estructura, facilitant la deformació i l'esquerda durant l'extinció. Els carburs amb bandes afecten les estructures de recuit i trempat i tremp, així com la resistència a la fatiga de contacte. La qualitat de les estructures de baix i alt augment té un gran impacte en el rendiment i la vida útil dels rodaments. Per tant, hi ha requisits estrictes per a estructures de baix i alt augment en els estàndards de material de rodament.

Es prohibeixen els defectes superficials i interns

Per a l'acer dels coixinets, els defectes superficials inclouen esquerdes, inclusions d'escòries, rebaves, crostes, escates d'òxid, etc., i els defectes interns inclouen forats de contracció, bombolles, taques blanques, porositat severa i segregació, etc. Aquests defectes tenen un gran impacte en el processament dels coixinets. , rendiment i vida útil. S'estipula clarament a les normes del material dels coixinets que aquests defectes no estan permesos.

Prohibició de carburs desiguals

En l'acer dels coixinets, si hi ha una distribució desigual severa dels carburs, provocarà fàcilment una estructura i duresa desiguals durant el tractament tèrmic. L'estructura desigual de l'acer té un major impacte en la resistència a la fatiga de contacte. A més, les irregularitats severes del carbur pot causar fàcilment esquerdes a les peces del coixinet durant l'extinció i el refredament, i les irregularitats del carbur també poden reduir la vida útil del coixinet. Per tant, en els estàndards de material del coixinet, hi ha regulacions clares per a diferents especificacions d'acer. requisit especial.

Requisits estrictes de profunditat de la capa de descarburació superficial.

Hi ha regulacions estrictes sobre la capa de descarburació superficial d'acer en els estàndards del material del coixinet. Si la capa de descarburació superficial supera l'abast de l'estàndard i no s'elimina completament durant el processament abans del tractament tèrmic, s'eliminarà durant el tractament tèrmic i el procés d'extinció. És fàcil produir esquerdes d'extinció, fent que les peces es desballinin.

Altres requisits.

A les normes de material d'acer dels coixinets, també hi ha requisits estrictes per al mètode de fosa, contingut d'oxigen, duresa de recuit, superfície de fractura, elements residuals, inspecció d'espurnes, estat de lliurament, marcatge, etc. de l'acer del coixinet.