Følg mig på: 
Alt du bør vide om lejematerialer
Lejer er afgørende for fremstilling og bruges i mange forskellige typer udstyr og maskiner. Fra grundlæggende industrielt udstyr til komplekse maskiner reducerer lejer friktionen og gør dem i stand til at håndtere forskellige typer belastninger. Derfor er brugen af kvalitets- og pålidelige materialer afgørende for lejefremstillingsprocessen.
Forskellige materialer bruges til at fremstille forskellige typer af højkvalitetslejer og deres mange komponenter. Disse materialer udsættes for en specifik proces for at opnå de ønskede egenskaber, der øger lejets levetid og ydeevne. Teams hos AUB kan diskutere de forskellige materialer, der bruges til fremstilling af lejer, og hvordan de hver især påvirker lejernes brug, integritet og funktion.
Ydeevnen af ethvert leje afhænger af egenskaberne af den valgte legering og dens varmebehandling. Valg af et materiale med den korrekte hårdhed, korrosionsbestandighed og udmattelseslevetid sikrer, at lejet vil fungere pålideligt inden for applikationens drifts- og miljøparametre. AUB bruger forskellige materialer til at producere forskellige lejekomponenter. Disse materialer behandles for at opnå ideelle egenskaber for at maksimere lejeydelsen og levetiden. Materialerne beskrevet her er de mest brugte. Lejematerialet er varmebehandlet internt for optimal hårdhed og formstabilitet.
For det meste fælles materiale anvendes til fremstilling af lastbærende komponenter i præcisionskuglelejer, rullelejer og koniske rullelejer er 52100 kromstål. Disse komponenter refererer til lejets indre og ydre ringe, kugler og ruller. Den kemiske sammensætning af dette stål er højt i kulstof og indeholder omkring 1.5% krom. Ved hjælp af kontrollerede bearbejdnings- og varmebehandlingsmetoder har de færdige lejekomponenter høj styrke til at modstå revner og hårde overflader til at modstå træthed under rullekontakt. Typiske overfladehårdheder for lejekomponenter fremstillet af dette materiale spænder fra 60-64 på Rockwell C-skalaen (Rc).
Det har en acceptabel pris, højt hårdhedsniveau og mere støjsvage kørestøj. Derfor er fordelene ved at bruge kromstål lejer høj hårdhed, høj belastningsevne, lav decibel og bred tilgængelighed. Det skal dog forblive smurt og er ikke modstandsdygtigt over for korrosion eller kemikalier. Brugere rådes til at beskytte lejer af kromstål med en olie- eller antirustbelægning for at forhindre korrosion.
Ultrarent 52100 kromstål
Det rå stål, der bruges til at fremstille højpræcisionslejer, behandles med et ekstra smeltetrin, hvilket resulterer i et stål med en meget ensartet struktur af finkornet materiale – ultrarent 52100 kromstål. Lejekontaktfladerne kan super-finishes meget glatte, så lejerne kører meget stille.
Den mest almindelige varmebehandlingsmetode for kromstål er at bratkøle stålet i en ovn med kontrolleret atmosfære. Lejer lavet af kromstål kan fungere ved kontinuerlige temperaturer op til 120°C. Hvor der opstår højere temperaturer, kan lejesamlingen termisk stabiliseres. Ved at variere varmebehandlingsprocessen er det muligt at fremstille lejer, der kan arbejde ved 220°C eller højere. Til disse applikationer skal lejekomponenter tempereres ved højere temperaturer svarende til driftstemperaturerne. Denne øgede hærdning har en negativ indvirkning på materialets hårdhed, og lejets bæreevne reduceres.
Som det fremgår af nedenstående tabel, varierer den kemiske standardsammensætning af kromstål fra land til land.
Et andet almindeligt materiale, der bruges til at lave lejer, er rustfrit stål. Rustfrit stål er et populært materialevalg til lejer på grund af dets høje krom- og kulstofindhold, som er modstandsdygtigt over for overfladekorrosion end kromstål. Der er mere end 60 kvaliteter af rustfrit stål, som hver varierer efter dets sammensætning og fysiske egenskaber. Generelt omfatter sammensætningen af rustfrit stål varierende mængder af krom, kulstof, phosphor, nikkel, mangan og molybdæn. Derudover hjælper kvaliteter med at beskrive egenskaberne af rustfri stållegeringer, herunder korrosions- og temperaturbestandighed, magnetisk respons, sejhed, duktilitet, svejsbarhed og arbejdshærdning.
Udover at indeholde mindst 18 % krom, indeholder rustfrit stål også nikkel. Chrom i det rustfri stål reagerer kemisk, når det udsættes for ilt, og danner et lag af chromoxid på overfladen af lejekomponenterne. Denne passiverende kemiske film giver yderligere beskyttelse af lejet. Rustfrit stål lejer er dog mindre hårde på grund af deres kulstofindhold. Som et resultat har de en 20% lavere bæreevne end 52100 kromstål lejer.
Der er to almindelige typer af rustfrit stål lejer: martensitiske og austenitiske. Martensitiske rustfri stållejer (SV30) undergår ofte forringelse under forarbejdning af det originale stål, hvilket resulterer i reduceret kulstofindhold og øget nitrogenindhold i materialet. Resultatet er et stål med høj styrke, hårdhed og forbedret korrosionsbestandighed. Austenitiske lejer af rustfrit stål (AISI316) er på den anden side ikke-magnetiske og meget korrosionsbestandige på grund af deres lave kulstofindhold. De kan dog kun bruges til lav belastning og lav hastighed.
Kulstofindholdet i 400-serien rustfrit stål er højt nok til, at det kan hærdes til Rc58 ved hjælp af standard varmebehandlingsmetoder. Lejer lavet af dette materiale har en 20% lavere bæreevne end 52100 kromstål lejer på grund af den lavere hårdhed. Niveauet af kulstofindhold betyder, at komponenten er magnetisk. Korrosionsbestandighed er "God", når 440C-materiale udsættes for ferskvand og milde kemikalier. Dette materiale er meget populært blandt amerikanske lejeproducenter.
Lejer fremstillet af konventionelt 440C rustfrit stål vil være en smule støjende, fordi karbider, som normalt koncentrerer sig ved korngrænser, blotlægges under efterbehandling af racerbanen. Lejer med større boringer påvirkes ikke af denne tilstand. Lejer lavet af 400-serien rustfrit stål kan arbejde ved højere temperaturer end kromstål, op til 250°C kontinuerligt. Lejer lavet af dette materiale er normalt dyre end kromstål lejer.
AISI 440 rustfrit stål – Fremragende sejhed og hårdhed med god korrosionsbestandighed. Dette materiale er meget udbredt i lejeapplikationer, hvor der kræves præcise tolerancer og overfladefinish. Almindelig varmebehandling kan udføres i overensstemmelse med MIL-H-6875. Rustfrit stål lejer er tilgængelige i en række forskellige rustfrit stål materialekvaliteter og sammensætninger. Fordelene ved lejer af rustfrit stål omfatter: Modstår barske korrosive forhold, hvilket resulterer i længere levetid, reducerede vedligeholdelsesomkostninger og nedetid for udstyr. Havvandseksponering er en af de hårdeste anvendelser i lejeverdenen. Specielle kvaliteter af rustfrit stål er tilgængelige til havvandsapplikationer.
Martensitiske rustfrit stållejer – ACD34 / KS440 / X65Cr13
Mange lejeproducenter bruger rustfrit stål med lidt lavere kulstof- og kromindhold end AISI 440C, kendt under forskellige navne såsom ACD34, KS440 og X65Cr13, til deres ringe og kugler. Når det varmebehandles, har dette materiale mindre karbider, så lejet vil have fremragende lave støjegenskaber, samtidig med at det giver samme korrosionsbestandighed som 440C. Nogle producenter offentliggør de samme belastningsklasser som kromstål for lejer fremstillet af dette materiale. Dette skyldes brugen af en stramt styret varmebehandling med en hårdhed på op til Rc 60. Selvom dette er et af de mest udbredte rustfrie stål til kuglelejer, har dette materiale ikke en AISI-betegnelse.
Martensitiske rustfri stållejer – SV30
Martensitisk rustfrit stål kan modificeres under forarbejdning af råstål ved at reducere kulstofindholdet og indføre nitrogen som et legeringselement. Kvælstof øger mætningen af chrom, som bliver til chromnitrid i stedet for chromcarbid. Resultatet er et højstyrke, højhårdhedsstål med en fremragende mikrostruktur, der kan øge udmattelseslevetiden med op til 100 % (dobbelt) i nogle applikationer. Dette materiale har også forbedret korrosionsbestandighed, endda 5 gange bedre end 440C og ACD34. Lejer lavet af dette materiale kan være 20 – 40 % dyre, men dette opvejes normalt af fordelene ved overlegen ydeevne.
Austenitisk rustfrit stål
300-serien austenitisk rustfrit stål anvendes til ikke-bærende dele. Lejekomponenter fremstillet af 300-seriens rustfrit stålmateriale er modstandsdygtige over for korrosion og er ikke-magnetiske på grund af deres lave kulstofindhold. Afvejningen er dog, at dette materiale ikke kan hærdes, så lejerne kan kun fungere ved lave belastninger og hastigheder. Den kemiske reaktion af lejefladen med ilt kaldes passiveringsprocessen; passiveringsfilmen dannet på overfladen beskytter lejet mod korrosion. Korrosionsbestandighed er bedst, når lejet ikke er helt nedsænket i væsken, såsom i undervandsapplikationer. Lejer lavet af dette materiale er normalt specialordrevarer, der kræver en minimumsmængde; derudover er de dyre.
Typisk har 300-seriens rustfri stållejer et klasse 304-hus og en klasse 302-lejeholder. Grade 304 er meget modstandsdygtig over for brud (høj duktilitet) og har meget høj korrosionsbestandighed. 302 har et lidt højere kulstofindhold – stigende hårdhed – hvilket gør den velegnet til komponenter i selve lejet. Et komplet leje lavet af 300-serien rustfrit stål har cirka halvdelen af bæreevnen af et leje lavet af 52100 lejestål.
AUB fremstiller lejer ved hjælp af 316 rustfrit stål, som tilbyder overlegen korrosionsbestandighed sammenlignet med konventionelt stål og 440 rustfrit stål lejer. 316 rustfrit stål er modstandsdygtigt over for atmosfæriske og generelle korrosive forhold end noget andet standard rustfrit stål. 316 rustfrit stål er meget udbredt i fødevare- og medicinske industrier. Lejer lavet af dette stål kan køre i væsker eller tørre ved lave hastigheder. 316 rustfrit stål er et molybdænholdigt rustfrit stål. Molybdæn giver 316 bedre samlet korrosionsbestandighed end 304-kvalitet, især højere modstandsdygtighed over for grubetæring og sprækkekorrosion i kloridmiljøer.
Fremtrædende egenskaber:
Molybdænindhold øger modstanden mod havmiljøer.
Høj krybestyrke og god varmebestandighed ved høj temperatur.
Biokompatibel.
Produktionsegenskaber svarer til type 302 og 304.
Applikationer: Fødevare- og farmaceutisk udstyr, marine miljøer, kirurgisk medicinsk udstyr og industrielt udstyr, der håndterer aggressive kemikalier, der bruges til fremstilling af blæk, rayon, fotografiske kemikalier, papir, tekstiler, blegemiddel og gummi.
Korrosionsbestandighed: Korrosionsbestandighed er bedre end 440c, 302, 304 rustfrit stål. Modstandsdygtig over for natrium- og calciumsaltopløsninger, hypochloritopløsninger, phosphorsyre, sulfitopløsninger og svovlsyrling, der almindeligvis anvendes i papirmasseindustrien.
316 rustfrit stål materialesammensætning
Andre 300-serie rustfri stållejer
Lejeskjolde, tætningsskiver og kugleholdere er nogle gange fremstillet i AISI303 eller AISI304 rustfrit stål, da de har moderat korrosionsbestandighed og er velegnede til at formes i forskellige former.
Kullegeringsstål lejer
Kulstofstålmaterialer bruges til at producere forskellige komponenter i lejer, og der er to grundlæggende typer, mellemkulstoflegeret stål og lavkulstoflegeret stål.
Medium kulstoflegerede stållejer
Lejer fremstillet af mellem- eller kulstoflegerede stålmaterialer omtales ofte som "semi-præcision" eller "kommerciel kvalitet" lejer. Typiske materialer er AISI8620 eller AISI4320. De indre og ydre ringe er kassehærdede i en varmebehandlingsproces kaldet kassehærdning eller karburering. Lejer fremstillet af disse materialer kan ikke modstå høje belastninger eller høje hastigheder og er ikke korrosionsbestandige. Lejer fremstillet af disse materialer er generelt lave omkostninger.
Lavkulstoflegerede stållejer
Blødt stål bruges til at fremstille lejebure, metalskjolde og metalskiver, som gummi er støbt omkring til brug som tætninger. Almindeligt anvendte materialer er AISI C1008 og C1010. Olie/fedtbelægning (bur) eller plettering (skjold) er påkrævet for at beskytte materialet mod korrosion. For information om holdere og lukninger, se de respektive tekniske bulletiner.
Varmebehandling af lejestål
Når lejestål er i sin bløde (uhærdede) tilstand, refererer metallurger til dets struktur som den perlitiske tilstand. For at hærde stål skal det opvarmes til meget høje temperaturer og derefter afkøles meget hurtigt. Ved opvarmning til 1,750°F i en varmebehandling ovn, ændres strukturen fra perlit til det, der er kendt som austenit. Efter bratkøling (hurtig afkøling) ændres strukturen fra austenit til martensit. Når først stålet er omdannet til martensit, bliver det meget hårdt. Det anses dog ikke for at være "termisk stabilt" på nuværende tidspunkt. Dette skyldes, at ikke al austenitten omdannes til martensit under bratkølingsprocessen. Dette fænomen kaldes "retained austenite".
Hvis stålet ikke er termisk stabilt, vil den tilbageholdte austenit omdannes til martensit over en længere periode (evt. år). Denne transformation er ledsaget af en stigning i volumen og kaldes metallurgisk vækst (ikke at forveksle med termisk vækst). Metallurgisk vækst kan forårsage ændringer i størrelsen og formen af enhver stålkomponent, såsom et leje, selv ved stuetemperatur.
Selvom det ikke er et problem i lejer af lavpræcisionstype, kan denne mangel på dimensionsstabilitet forårsage problemer i miniaturelejer med høj præcision (ABEC 5P, 7P, 9P). For at eliminere denne uønskede metallurgiske vækst skal stålet være termisk stabiliseret. Dette opnås ved gentagen afkøling og temperering ved -120 F for at omdanne det meste af den tilbageholdte austenit til martensit.
