Laagriterase põhilised jõudlusnõuded

Laagriterase põhilised jõudlusnõuded

Laagrimaterjalide hulka kuuluvad sisemised rõngad, välisrõngad, veereelemendid ja puurid, needid ja muud abimaterjalid. Valdav enamus laagritest ja nende osadest on valmistatud laagrite terasest. Kaasaegse teaduse ja tehnoloogia arenedes ning veerelaagrite üha laialdasema kasutamisega tõusevad nõuded laagritele, nagu suur täpsus, pikk kasutusiga ja kõrge töökindlus. Mõnede eriotstarbeliste laagrite puhul peavad laagrimaterjalidel olema ka sellised omadused nagu vastupidavus kõrgele temperatuurile, korrosioonikindlus, mittemagnetiline, ülimadal temperatuur ja kiirguskindlus. Lisaks hõlmavad laagrimaterjalid ka legeeritud materjale, värvilisi metalle ja mittemetallilisi materjale. Lisaks laagrid valmistatud keraamika materjale kasutatakse nüüd vedurites, autodes, metroos, lennunduses, kosmosetööstuses, keemiatööstuses ja muudes valdkondades.

Mis on laagriteras?

Laagrite terast nimetatakse ka suure süsinikusisaldusega kroomiteraseks, mille süsinikusisaldus on umbes 1% ja kroomisisaldus Wcr 0.5–1.65%. Laagriteras jaguneb kuue kategooriasse: suure süsinikusisaldusega kroomiga laagriteras, kroomivaba laagriteras, karbureeritud laagriteras, roostevaba laagriteras, keskmise ja kõrge temperatuuriga laagriteras ja antimagnetiline laagriteras.

Kõrge süsinikusisaldusega kroomiga laagriteras GCr15 on maailmas enim toodetud laagriteras. Süsinikusisaldus Wc on umbes 1% ja kroomisisaldus Wcr on umbes 1.5%. Viimase 100 aasta jooksul alates selle sünnist 1901. aastal ei ole põhikomponendid põhimõtteliselt muutunud. Teaduse ja tehnoloogia arenguga jätkub uurimistöö ja toodete kvaliteet paraneb, moodustades enam kui 80% maailma laagriterase kogutoodangust. Nii et kui laagriterase jaoks pole spetsiaalseid juhiseid, viitab see GCr15-le (AISI 52100).

AISI-52100-laagrite teras

Laagrite terase põhiomadused

Laagrite põhilised materjalinõuded sõltuvad suurel määral laagrite töövõimest. Veerelaagrite valmistamisel kasutatud materjali sobivus mõjutab oluliselt selle jõudlust ja eluiga. Üldjuhul on veerelaagrite peamised kahjustused pinge all väsimuse lõhenemine ning hõõrdumisest ja kulumisest tingitud laagritäpsuse kahjustus. Lisaks on praod, süvendid, rooste ja muud põhjused, mis põhjustavad laagritele ebatavalisi kahjustusi. Seetõttu peaks veerelaagritel olema kõrge vastupidavus plastilisele deformatsioonile, madal hõõrdumine ja kulumine, hea pöörlemistäpsus, hea mõõtmete täpsus ja stabiilsus ning pikk kontakti väsimus. Ja paljud neist omadustest on määratud materjali- ja kuumtöötlusprotsessiga. Kuna põhinõuded veerelaagrite materjalidele määrab laagri kahjustuse režiim, peavad veerelaagrite valmistamise materjalidel olema järgmised omadused pärast teatud kuumtöötlust järelprotsessis:

Kõrge kontakti väsimustugevus

Kontaktiväsimuskahjustus on laagrite normaalse kahjustuse peamine vorm. Kui veerelaager töötab, veerevad veereelemendid laagri sisemise ja välimise rõnga vahel. Kontaktosad on perioodiliselt allutatud vahelduvatele koormustele, mis võivad ulatuda sadu tuhandeid kordi minutis. Perioodilise vahelduva pinge korduval toimel tekib kontaktpinnal väsimuskoorimine. Kui veerelaager hakkab maha kooruma, põhjustab see laagri vibratsiooni, suurendab müra ja töötemperatuuri järsu tõusu, põhjustades lõpuks laagri kahjustamise. Seda kahjustuse vormi nimetatakse kontaktväsimuse kahjustuseks. Seetõttu peab veerelaagrite terasel olema kõrge kontaktiväsimustugevus.

Kõrge kulumiskindlus

Kui veerelaagrid töötavad normaalselt, tekib lisaks veerehõõrdumisele ka liughõõrdumine. Peamised osad, kus libisev hõõrdumine tekib, on: veereelemendi ja jooksuraja vaheline kontaktpind, veereelemendi ja puuritasku vaheline kontaktpind, puur ja ümbrise juhtribi ning rulli otsapind ja rõngajuhik. Oodake külgede vahel. Libmishõõrde olemasolu veerelaagrites põhjustab paratamatult laagriosade kulumist. Kui laagriterase kulumiskindlus on halb, kaotab veerelaager kulumise tõttu enneaegselt täpsuse või väheneb pöörlemise täpsus, mille tulemusena suureneb vibratsioon ja laagri kasutusiga. Seetõttu peab laagriteras olema kõrge kulumiskindlusega.

Kõrge elastsuse piir

Kui veerelaager töötab, kuna veereelemendi ja rõngasjooksutee vaheline kontaktpind on väga väike, siis kui laager kannab koormust, eriti kui see kannab suurt koormust, on kontaktrõhk kontaktpinnal väga suur. Et vältida liigset plastilist deformatsiooni suure kontaktpinge korral, mille tulemuseks on laagri täpsuse vähenemine või pinnapragude tekkimine, peab laagriterasel olema kõrge elastsuspiir.
Neli sobivat kõvadust

Sobiv kõvadus

Kõvadus on üks olulisi näitajaid veerelaagrid. See on tihedalt seotud materjali kontakti väsimustugevuse, kulumiskindluse ja elastsuse piiriga ning mõjutab otseselt veerelaagri eluiga. Laagri kõvadus määratakse tavaliselt laagrite koormuse viisi ja suuruse, laagri üldise suuruse ja seina paksuse alusel. Veerelaagrites kasutatava terase kõvadus peab olema sobiv. Kui see on liiga suur või liiga väike, mõjutab see laagri kasutusiga. Nagu me kõik teame, on veerelaagrite peamised rikkevormid kontakti väsimuskahjustused ja laagri täpsuse kaotus halva kulumiskindluse või mõõtmete ebastabiilsuse tõttu; kui laagriosadel puudub teatav tugevus, võivad need suure löögikoormuse korral puruneda. Laagri kahjustused. Seetõttu tuleb laagri kõvaduse määramisel lähtuda laagri spetsiifilistest tingimustest ja kahjustuse viisist. Väsimuse lõhenemisest või halvast kulumiskindlusest tingitud laagri täpsuse vähenemiseks tuleks laagriosad valida suurema kõvadusega; laagrite puhul, mis kannavad suuremat löögikoormust (nt valtspingi laagrid, raudteelaagrid ja mõned autolaagrid jne), tuleks kõvadust vastavalt vähendada. Kõvadus on vajalik laagri sitkuse parandamiseks.

Hea löögikindlus

Paljud veerelaagrid on kasutamise ajal allutatud teatud löögikoormusele, seega peab laagriteras olema teatud tugevusastmega tagamaks, et laagrid ei kahjustaks löökidest. Laagrite puhul, mis kannavad suurt löökkoormust, nagu valtspinkide laagrid ja raudteelaagrid, peavad materjalidel olema suhteliselt kõrge löögi- ja purunemiskindlus. Mõned neist laagritest kasutavad bainiidist karastamise kuumtöötlemisprotsessi ja mõned kasutavad karbureerivaid terasmaterjale, just nendel laagritel on hea löögikindlus.

Hea mõõtmete stabiilsus

Veerelaagrid on täppismehaanilised osad ja nende täpsust mõõdetakse mikronites. Pikaajalisel ladustamisel ja kasutamisel põhjustavad muutused sisemises struktuuris või pinges laagri suuruse muutusi, mistõttu laager kaotab täpsuse. Seetõttu peaks laagrite terasel olema hea mõõtmete stabiilsus, et tagada laagri mõõtmete täpsus.

Hea roostevastane jõudlus

Veerelaagritel on palju tootmisprotsesse ja pikk tootmistsükkel. Mõned pooltooted või valmisdetailid vajavad enne kokkupanemist pikka aega ladustamist. Seetõttu on laagriosad tootmisprotsessi või valmistoodete ladustamise ajal altid teatud korrosioonile, eriti niiskes õhus. Seetõttu peavad laagriterasel olema head roostevastased omadused.

Hea protsessi jõudlus

Veerelaagrite tootmisprotsessi käigus läbivad nende osad mitmeid külm- ja kuumtöötlusprotsesse. See eeldab, et laagriterasel peaksid olema head protsessiomadused, nagu külm- ja kuumvormimisomadused, lõike- ja lihvimisomadused, kuumtöötlusomadused jne, et rahuldada suuremahuliste, suure tõhususega, madalate kuludega ja kõrgete seadmete vajadusi. veerelaagrite kvaliteetne tootmine.

Lisaks tuleb erilistes töötingimustes kasutatavate laagrite puhul lisaks ülaltoodud põhinõuetele esitada kasutatavale terasele ka vastavad erinõuded, näiteks vastupidavus kõrgele temperatuurile, suure kiirusega jõudlus, korrosioonikindlus ja antimagnetilised omadused.

Laagrite terase kuumtöötlusprotsess

Laagriterase kuumtöötlusprotsess koosneb kahest peamisest lülist: eelkuumtöötlus ja lõplik kuumtöötlus. GCr15 teras on kõige laialdasemalt kasutatav laagriterase tüüp. See on madala sulamisisaldusega ja hea jõudlusega kõrge süsinikusisaldusega kroomi kandev teras. GCr15 laagriterasel on kõrge ja ühtlane kõvadus, hea kulumiskindlus ja kõrge kontaktiväsimus pärast kuumtöötlust.

anniilimine

(1) Täielik lõõmutamine ja isotermiline lõõmutamine: Täielikku lõõmutamist nimetatakse ka rekristallisatsiooni lõõmutamiseks, mida üldiselt nimetatakse lõõmutamiseks. Seda lõõmutamist kasutatakse peamiselt mitmesuguste hüpoeutektoidse koostisega süsinikteraste ja legeerteraste valandite, sepistatud ja kuumvaltsitud profiilide jaoks ning mõnikord kasutatakse seda ka keeviskonstruktsioonides. Tavaliselt kasutatakse seda mõne ebaolulise tooriku lõplikuks kuumtöötlemiseks või mõne tooriku eelkuumtöötluseks.

(2) Sferoidiseeriv lõõmutamine: Sferoidiseerivat lõõmutamist kasutatakse peamiselt hüpereutektoidse süsinikterase ja legeeritud tööriistaterase jaoks (näiteks lõikeriistade, mõõteriistade ja vormide valmistamisel kasutatavad terasetüübid). Selle peamine eesmärk on vähendada kõvadust, parandada töödeldavust ja valmistuda järgnevaks karastamiseks.

anniilimine

(3) Stressi leevendamine: Stressi leevendamise lõõmutamist nimetatakse ka madalal temperatuuril lõõmutamiseks (või kõrgtemperatuurseks tempereerimiseks). Sellist lõõmutamist kasutatakse peamiselt jääkpinge kõrvaldamiseks valandites, sepistes, keevitusdetailides, kuumvaltsitud osades, külmtõmmatud osades jne. Kui neid pingeid ei kõrvaldata, põhjustab see terasosade deformeerumist või pragunemist pärast töötlemist. teatud aja jooksul või järgnevate lõikamisprotsesside ajal.

Kustutamine

Kõvaduse parandamiseks on peamised meetodid kuumutamine, soojuse säilitamine ja kiire jahutamine. Kõige sagedamini kasutatavad jahutusvahendid on soolvesi, vesi ja õli. Soolases vees karastatud detaili on lihtne saada suure kõvaduse ja sileda pinnaga ning sellel ei teki pehmeid kohti, mida ei karastu, kuid see võib kergesti põhjustada tooriku tõsist deformatsiooni ja isegi pragunemist. Õli kasutamine karastusainena sobib ainult mõne legeerterase või väikesemõõdulise süsinikterasest tooriku karastamise jaoks, kus ülejahutatud austeniidi stabiilsus on suhteliselt suur.

Kustutamine

Karastamine

(1) Vähendage rabedust ja kõrvaldage või vähendage sisemist pinget. Pärast kustutamist on terasdetailidel suur sisemine pinge ja haprus. Kui neid õigel ajal ei karastada, deformeeruvad terasosad sageli või isegi pragunevad.

(2) Hankige töödeldavale detailile vajalikud mehaanilised omadused. Pärast karastamist on toorik kõrge kõvaduse ja kõrge rabedusega. Erinevate toorikute erinevate jõudlusnõuete täitmiseks saab kõvadust reguleerida sobiva karastamise abil, et vähendada rabedust ja saavutada nõutav sitkus, plastilisus.

(3) Stabiilne tooriku suurus

(4) Mõnede legeerteraste puhul, mida on raske lõõmutamise teel pehmendada, kasutatakse pärast karastamist (või normaliseerimist) sageli karbiidi kõrgel temperatuuril, et koguda korralikult terasesse karbiide ja vähendada kõvadust, et hõlbustada lõikamist.

Karastamine

Laagrite terase põhinõuded

Keemilise koostise ranged nõuded.

Üldine laagriteras on peamiselt suure süsinikusisaldusega kroomi sisaldav teras, mis on umbes 1% süsinikusisaldusega hüpereutektoidteras, millele on lisatud umbes 1.5% kroomi ning vähesel määral mangaani ja räni elemente. Kroom võib parandada kuumtöötlemise jõudlust, parandada karastavust, struktuuri ühtlust, karastamise stabiilsust ning parandada terase roostevastast jõudlust ja lihvimist.

Kuid kui kroomisisaldus ületab 1.65%, suureneb terases säilinud austeniit pärast karastamist, vähendades kõvadust ja mõõtmete stabiilsust, suurendades karbiidide ebahomogeensust ja vähendades terase löögitugevust ja väsimustugevust. Sel põhjusel on kõrge süsinikusisaldusega kroomi kandva terase kroomisisaldus tavaliselt alla 1.65%. Ainult laagriterase keemilise koostise range kontrolliga saab kuumtöötlemise käigus saavutada laagri omadustele vastava struktuuri ja kõvaduse.

Kõrgemad nõuded mõõtmete täpsusele.

Kuumvaltsitud lõõmutatud vardade puhul, mis on sepistatud kiirlõikusmasinatel, peaksid mõõtmete täpsuse nõuded olema kõrgemad. Veerelaagrite teras nõuab suurt mõõtmete täpsust, kuna enamik laagriosasid peavad olema survestatud. Materjalide säästmiseks ja tööviljakuse parandamiseks sepistatakse ja vormitakse enamus laagrirõngaid, külmpea- või kuumvaltsimise teel teraskuule ning külmvaltsimisega ka väikesemõõtmelisi rullikuid. Kui terase mõõtmete täpsus ei ole kõrge, ei saa lõikemõõtu ja kaalu täpselt arvutada ning laagriosade tootekvaliteeti ei saa tagada ning seadmeid ja vorme on lihtne kahjustada.

Eriti ranged puhtusnõuded.

Terase puhtus viitab terases sisalduvate mittemetalliliste lisandite arvule. Mida kõrgem on puhtusaste, seda vähem on terases mittemetallilisi lisandeid. Kahjulikud lisandid, nagu oksiidid ja silikaadid laagrite terases, on peamised põhjused, mis põhjustavad laagrite varajase väsimuse purunemist ja vähendavad oluliselt laagrite eluiga. Eelkõige on kõige kahjulikumad rabedad lisandid, kuna neid on töötlemise ajal lihtne metallmaatriksilt maha kooruda, mis mõjutab tõsiselt kandeosade pinna kvaliteeti pärast viimistlemist. Seetõttu tuleb laagrite tööea ja töökindluse parandamiseks vähendada laagrite terase lisandite sisaldust.

Ranged vähese suurendusega koe ja mikroskoopilise (suure suurendusega) koe nõuded.

Laagriterase väikese suurendusega struktuur viitab üldisele poorsusele, tsentraalsele poorsusele ja segregatsioonile. Mikroskoopiline (suurendusega) struktuur hõlmab terase lõõmutatud struktuuri, karbiidvõrku, ribasid ja vedeliku eraldamist jne. Karbiidi vedelik on kõva ja rabe ning selle ohud on samad kui rabedatel kandmisel. Retikulaarsed karbiidid vähendavad terase löögikindlust ja muudavad selle struktuurilt ebaühtlaseks, muutes selle karastamise ajal kergesti deformeerumiseks ja pragunemiseks. Ribakarbiidid mõjutavad lõõmutamise ja karastamise ning karastamise struktuure ning kontakti väsimustugevust. Madala ja suure suurendusega konstruktsioonide kvaliteet mõjutab oluliselt veerelaagrite jõudlust ja kasutusiga. Seetõttu on madala ja suure suurendusega konstruktsioonidele laagrimaterjalide standardites ranged nõuded.

Pinnadefektid ja sisemised defektid on keelatud

Laagriterase pinnadefektide hulka kuuluvad praod, räbu lisandid, räbu, kärnad, oksiidikihid jne ning sisemised defektid kahanemisaugud, mullid, valged laigud, tugev poorsus ja eraldumine jne. Need defektid mõjutavad laagrite töötlemist väga palju. , kandes jõudlust ja eluiga. Laagrimaterjali standardites on selgelt sätestatud, et need vead ei ole lubatud.

Ebaühtlaste karbiidide keeld

Kui laagriterases on karbiidide ebaühtlane jaotus, põhjustab see kuumtöötlemisel kergesti ebaühtlast struktuuri ja kõvadust. Terase ebaühtlane struktuur mõjutab rohkem kontakti väsimustugevust. Lisaks võivad karbiidi tugevad ebatasasused karastamise ja jahutamise ajal kergesti tekitada laagriosadesse pragusid ning karbiidi ebatasasused võivad samuti vähendada laagri eluiga. Seetõttu on laagrimaterjalide standardites selged eeskirjad terase erinevate spetsifikatsioonide jaoks. erinõue.

Ranged nõuded pinna dekarburiseerimiskihi sügavusele.

Laagri materjali standardites on terase pinna dekarburiseerimiskihi kohta ranged eeskirjad. Kui pinna karburiseerimiskiht ületab standardi reguleerimisala ja seda ei eemaldata enne kuumtöötlemist töötlemise ajal täielikult, eemaldatakse see kuumtöötlemise ja karastamise käigus. Lihtne on tekitada kustutavaid pragusid, mis põhjustavad osade vanarauamist.

Muud nõuded.

Laagriterase materjalide standardites on ranged nõuded ka laagriterase sulatusmeetodile, hapnikusisaldusele, lõõmutamise kõvadusele, purunemispinnale, jääkelementidele, sädemekontrollile, tarneseisundile, märgistusele jne.