Jälgi mind:
Kõik, mida peaksite laagrimaterjalide kohta teadma
Laagrid on tootmises üliolulised ja neid kasutatakse paljudes erinevat tüüpi seadmetes ja masinates. Alates lihtsatest tööstusseadmetest kuni keerukate masinateni vähendavad laagrid hõõrdumist ja võimaldavad neil taluda erinevat tüüpi koormusi. Seetõttu on kvaliteetsete ja usaldusväärsete materjalide kasutamine laagrite tootmisprotsessis ülioluline.
Erinevat tüüpi kvaliteetsete laagrite ja nende paljude komponentide tootmiseks kasutatakse erinevaid materjale. Nende materjalidega töödeldakse spetsiifilist protsessi, et saada soovitud omadused, mis suurendavad laagri eluiga ja jõudlust. AUB-i meeskonnad saavad arutada erinevaid laagrite valmistamisel kasutatud materjale ja seda, kuidas igaüks neist mõjutab laagri kasutamist, terviklikkust ja funktsiooni.
Mis tahes laagri jõudlus sõltub valitud sulami omadustest ja selle kuumtöötlusest. Õige kõvaduse, korrosioonikindluse ja väsimuse kestusega materjali valimine tagab, et laager töötab usaldusväärselt rakenduse töö- ja keskkonnaparameetrite piires. AUB kasutab erinevate laagrikomponentide tootmiseks erinevaid materjale. Neid materjale töödeldakse ideaalsete omaduste saavutamiseks, et maksimeerida laagrite jõudlust ja kasutusiga. Siin kirjeldatud materjalid on kõige sagedamini kasutatavad. Optimaalse kõvaduse ja mõõtmete stabiilsuse tagamiseks on laagri materjali ise kuumtöödeldud.
Kroomterasest laagrid – 52100
Täppis-kuullaagrite, rull-laagrite ja koonusrull-laagrite koormust kandvate komponentide tootmiseks kasutatav kõige levinum materjal on kroomteras 52100. Need komponendid viitavad laagri sise- ja välisrõngastele, kuulidele ja rullikutele. Selle terase keemiline koostis on kõrge süsinikusisaldusega ja sisaldab umbes 1.5% kroomi. Kontrollitud töötlemise ja kuumtöötlusmeetodite abil on valmis laagrikomponentidel suur tugevus, mis takistab pragunemist, ja kõvad pinnad, mis takistavad pinna-alust veeremiskontakti väsimust. Sellest materjalist valmistatud laagrikomponentide tüüpiline pinnakõvadus on Rockwelli C-skaalal 60–64 (Rc).
Sellel on vastuvõetav hind, kõrge kõvadus ja vaiksem töömüra. Seetõttu on kroomterasest laagrite kasutamise eelisteks kõrge kõvadus, suur kandevõime, madal detsibell ja lai juurdepääsetavus. Siiski peab see jääma määrituks ega ole korrosiooni- ega kemikaalide suhtes vastupidav. Korrosiooni vältimiseks soovitatakse kasutajatel kroomterasest laagreid kaitsta õli- või roostevastase kattega.
Ülipuhas 52100 kroomitud teras
Täppislaagrite tootmiseks kasutatav toorteras töödeldakse täiendava sulatusastmega, mille tulemusena saadakse väga ühtlase struktuuriga peeneteralisest materjalist teras – ülipuhas 52100 kroomteras. Laagrite kontaktpinnad võivad olla ülimalt siledaks viimistletud, nii et laagrid töötavad väga vaikselt.
Kõige tavalisem kroomteraste kuumtöötlusmeetod on terase karastamine kontrollitud atmosfääriga ahjus. Kroomiterasest valmistatud laagrid võivad töötada pidevatel temperatuuridel kuni 120°C. Kõrgemate temperatuuride korral saab laagrikoostu termiliselt stabiliseerida. Kuumtöötlusprotsessi muutes on võimalik toota laagreid, mis on võimelised töötama 220°C või kõrgemal. Nende rakenduste jaoks tuleb laagrikomponente karastada kõrgematel temperatuuridel, mis vastavad töötemperatuuridele. Suurenenud karastamine avaldab kahjulikku mõju materjali kõvadusele ja laagri kandevõime väheneb.
Nagu allolevast tabelist näha, on kroomteraste standardne keemiline koostis riigiti erinev.
Teine levinud materjal, mida laagrite valmistamiseks kasutatakse, on roostevaba teras. Roostevaba teras on populaarne laagrite materjalivalik oma kõrge kroomi- ja süsinikusisalduse tõttu, mis on pinnakorrosioonile vastupidav kui kroomitud teras. Roostevaba terast on rohkem kui 60 klassi, millest igaüks varieerub vastavalt selle koostisele ja füüsikalistele omadustele. Üldiselt sisaldab roostevaba teras erinevas koguses kroomi, süsinikku, fosforit, niklit, mangaani ja molübdeeni. Lisaks aitavad klassid kirjeldada roostevabast terasest sulamite omadusi, sealhulgas korrosiooni- ja temperatuurikindlust, magnetreaktsiooni, sitkust, plastilisust, keevitatavust ja töökõvenemist.
Lisaks sellele, et roostevaba teras sisaldab vähemalt 18% kroomi, sisaldab see ka niklit. Roostevabas terases sisalduv kroom reageerib hapnikuga kokkupuutel keemiliselt, moodustades laagrikomponentide pinnale kroomoksiidi kihi. See passiveeriv keemiline kile pakub laagrile täiendavat kaitset. Roostevabast terasest laagrid on aga süsinikusisalduse tõttu vähem kõvad. Tänu sellele on neil 20% väiksem kandevõime kui 52100 kroomterasest laagritel.
Roostevabast terasest laagreid on kahte levinumat tüüpi: martensiit- ja austeniitlaagrid. Martensiitsest roostevabast terasest laagrid (SV30) rikuvad sageli algse terase töötlemise ajal, mille tulemuseks on süsinikusisalduse vähenemine ja materjali suurenenud lämmastikusisaldus. Tulemuseks on kõrge tugevuse, kõvaduse ja kõrgendatud korrosioonikindlusega teras. Austeniitsest roostevabast terasest laagrid (AISI316) on seevastu mittemagnetilised ja oma madala süsinikusisalduse tõttu väga korrosioonikindlad. Siiski saab neid kasutada ainult väikese koormuse ja väikese kiirusega rakendustes.
400-seeria roostevaba terase süsinikusisaldus on piisavalt kõrge, et seda saab standardsete kuumtöötlusmeetodite abil karastada kuni Rc58-ni. Sellest materjalist valmistatud laagritel on madalama kõvaduse tõttu 20% väiksem kandevõime kui 52100 kroomterasest laagritel. Süsinikusisalduse tase tähendab, et komponent on magnetiline. Korrosioonikindlus on "hea", kui 440C materjal puutub kokku magevee ja pehmete kemikaalidega. See materjal on Ameerika laagritootjate seas laialt populaarne.
Tavapärasest 440C roostevabast terasest valmistatud laagrid on kergelt mürarikkad, kuna karbiidid, mis tavaliselt koonduvad tera piiridele, puutuvad võistlusraja viimistlusega kokku. Suuremate avadega laagreid see tingimus ei mõjuta. 400-seeria roostevabast terasest laagrid võivad töötada kõrgematel temperatuuridel kui kroomterasest, kuni 250°C pidevalt. Sellest materjalist laagrid on tavaliselt kallimad kui kroomterasest laagrid.
AISI 440 roostevaba teras – suurepärane sitkus ja kõvadus ning hea korrosioonikindlus. Seda materjali kasutatakse laialdaselt laagrirakendustes, kus on vaja täpseid tolerantse ja pinnaviimistlust. Tavalist kuumtöötlust võib läbi viia vastavalt standardile MIL-H-6875. Roostevabast terasest laagrid on saadaval mitmesuguste roostevabast terasest materjalide klasside ja koostistega. Roostevabast terasest laagrite eelised hõlmavad järgmist: talub karmi söövitavat tingimusi, mille tulemuseks on pikem eluiga, väiksemad hoolduskulud ja seadmete seisakuaeg. Kokkupuude mereveega on üks karmimaid rakendusi laagrimaailmas. Merevee rakenduste jaoks on saadaval eriklassi roostevaba teras.
Martensiitsest roostevabast terasest laagrid – ACD34 / KS440 / X65Cr13
Paljud laagritootjad kasutavad oma rõngaste ja kuulide jaoks roostevaba terast, mille süsiniku- ja kroomisisaldus on veidi madalam kui AISI 440C, mida tuntakse erinevate nimetuste all nagu ACD34, KS440 ja X65Cr13. Kuumtöötlemisel on sellel materjalil väiksemad karbiidid, nii et laagritel on suurepärased madala mürataseme omadused, pakkudes samal ajal korrosioonikindlust kui 440 °C. Mõned tootjad avaldavad sellest materjalist valmistatud laagrite jaoks samad koormusnormid kui kroomterasel. Selle põhjuseks on rangelt kontrollitud kuumtöötluse kasutamine kõvadusega kuni Rc 60. Kuigi see on kuullaagrite jaoks üks enim kasutatavaid roostevaba teras, puudub sellel materjalil AISI tähistus.
Martensiitsest roostevabast terasest laagrid – SV30
Martensiitset roostevaba terast saab toorterase töötlemisel modifitseerida, vähendades süsinikusisaldust ja lisades legeerelemendina lämmastikku. Lämmastik suurendab kroomi küllastumist, mis muutub kroomkarbiidi asemel kroomnitriidiks. Tulemuseks on ülitugev ja suure kõvadusega teras, millel on suurepärane mikrostruktuur, mis võib mõnes rakenduses pikendada väsimuse kestust kuni 100% (topelt). Sellel materjalil on ka suurem korrosioonikindlus, isegi 5 korda parem kui 440C ja ACD34. Sellest materjalist laagrid võivad olla 20–40% kallid, kuid seda kompenseerivad tavaliselt suurepärase jõudluse eelised.
Austeniitne roostevaba teras
Mittekandvate osade jaoks kasutatakse 300-seeria austeniitset roostevaba terast. 300-seeria roostevabast terasest materjalist laagrikomponendid on korrosioonikindlad ja oma madala süsinikusisalduse tõttu mittemagnetilised. Kompromiss seisneb aga selles, et seda materjali ei saa karastada, mistõttu saavad laagrid töötada vaid väikese koormuse ja kiirusega. Kandepinna keemilist reaktsiooni hapnikuga nimetatakse passiveerimisprotsessiks; pinnale moodustunud passivatsioonikile kaitseb laagrit korrosiooni eest. Korrosioonikindlus on parim, kui laager ei ole täielikult vedelikku sukeldatud, näiteks veealustes rakendustes. Sellest materjalist laagrid on tavaliselt eritellimusel olevad kaubad, mis nõuavad minimaalset kogust; lisaks on need kallid.
Tavaliselt on 300-seeria roostevabast terasest laagritel klassi 304 korpus ja klassi 302 laagrihoidik. Klass 304 on väga vastupidav murdumisele (kõrge elastsus) ja väga kõrge korrosioonikindlusega. 302 süsinikusisaldus on veidi kõrgem – suurendab kõvadust –, mistõttu sobib see laagris endas olevate komponentide jaoks. 300-seeria roostevabast terasest valmistatud terviklikul laagril on ligikaudu poole väiksem kandevõime kui 52100 terasest valmistatud laagril.
AUB toodab laagreid roostevabast terasest 316, mis pakub tavapärase terasega võrreldes paremat korrosioonikindlust ja 440 roostevabast terasest laagrit. 316 roostevaba teras on vastupidav atmosfääri- ja üldistele korrodeerivatele tingimustele kui ükski teine standardne roostevaba teras. 316 roostevaba terast kasutatakse laialdaselt toiduainetööstuses ja meditsiinitööstuses. Sellest terasest valmistatud laagrid võivad töötada vedelikes või kuivada madalal kiirusel. 316 roostevaba teras on molübdeeni sisaldav roostevaba teras. Molübdeen annab 316 parema üldise korrosioonikindluse kui klass 304, eriti suurem vastupidavus punkt- ja pragukorrosioonile kloriidikeskkonnas.
Silmapaistvad omadused:
Molübdeenisisaldus suurendab vastupidavust merekeskkonnale.
Kõrge roometugevus ja hea kuumakindlus kõrgel temperatuuril.
Bioühilduv.
Tootmisomadused on sarnased tüüpidele 302 ja 304.
Kasutusalad: toidu- ja farmaatsiatööstuse seadmed, merekeskkond, kirurgilised meditsiiniseadmed ja tööstusseadmed, mis käitlevad agressiivseid kemikaale, mida kasutatakse tintide, viskoosi, fotokemikaalide, paberi, tekstiilide, pleegitaja ja kummi tootmisel.
Korrosioonikindlus: Korrosioonikindlus on parem kui 440c, 302, 304 roostevabal terasel. Vastupidav naatriumi- ja kaltsiumisoola lahustele, hüpokloriti lahustele, fosforhappele, sulfiti lahustele ja väävelhappele, mida tavaliselt kasutatakse tselluloositööstuses.
316 roostevabast terasest materjali koostis
Muud 300-seeria roostevabast terasest laagrid
Laagrikilbid, tihendusseibid ja kuulpuurid on mõnikord valmistatud roostevabast terasest AISI303 või AISI304, kuna neil on mõõdukas korrosioonikindlus ja need sobivad erinevate kujundite vormimiseks.
Süsinikusulamist terasest laagrid
Süsinikterasest materjale kasutatakse laagrite erinevate komponentide tootmiseks ja neid on kahte põhitüüpi, keskmise süsinikusisaldusega legeerteras ja madala süsinikusisaldusega legeerteras.
Keskmise süsinikusulamist terasest laagrid
Keskmise süsinikusisaldusega või madala süsinikusisaldusega legeerterasest valmistatud laagreid nimetatakse sageli "pooltäppis" või "kaubandusliku kvaliteediga" laagriteks. Tüüpilised materjalid on AISI8620 või AISI4320. Sisemine ja välimine rõngas on karkassitud kuumtöötlusprotsessis, mida nimetatakse korpuse kõvendamiseks või karbureerimiseks. Nendest materjalidest valmistatud laagrid ei talu suuri koormusi ega suuri kiirusi ega ole korrosioonikindlad. Nendest materjalidest valmistatud laagrid on üldiselt madala hinnaga.
Madala süsinikusisaldusega legeeritud terasest laagrid
Pehmest terast kasutatakse laagripuuride, metallist kilpide ja metallist seibide tootmiseks, mille ümber vormitakse kummi tihenditena kasutamiseks. Tavaliselt kasutatavad materjalid on AISI C1008 ja C1010. Materjali korrosiooni eest kaitsmiseks on vajalik õli-/määrdekate (puur) või plaadistus (kilp). Teavet hoidikute ja sulgurite kohta leiate vastavatest tehnilistest bülletäänidest.
Laagrite terase kuumtöötlus
Kui laagriteras on pehmes (kõvenemata) olekus, nimetavad metallurgid selle struktuuri perliitseks olekuks. Terase karastamiseks tuleb seda kuumutada väga kõrge temperatuurini ja seejärel väga kiiresti jahutada. Kuumutamisel temperatuurini 1,750 °F kuumtöötlusahjus muutub struktuur perliidist austeniidiks. Pärast karastamist (kiiret jahutamist) muutub struktuur austeniidist martensiidiks. Kui teras on muutunud martensiidiks, muutub see väga kõvaks. Kuid seda ei peeta sel ajal "termiliselt stabiilseks". See on tingitud asjaolust, et karastamisprotsessi käigus ei muundu kogu austeniit martensiidiks. Seda nähtust nimetatakse "püsivaks austeniidiks".
Kui teras ei ole termiliselt stabiilne, muutub säilinud austeniit pikema aja jooksul (võimalik, et aastateks) martensiidiks. Selle transformatsiooniga kaasneb mahu suurenemine ja seda nimetatakse metallurgiliseks kasvuks (mitte segi ajada termilise kasvuga). Metallurgiline kasv võib isegi toatemperatuuril põhjustada muutusi mis tahes teraskomponendi (nt laagri) suuruses ja kujus.
Kuigi see ei ole probleem madala täpsusega kaubatüüpi laagrite puhul, võib see mõõtmete stabiilsuse puudumine põhjustada probleeme suure täpsusega (ABEC 5P, 7P, 9P) miniatuursetes laagrites. Selle soovimatu metallurgilise kasvu kõrvaldamiseks tuleb teras termiliselt stabiliseerida. See saavutatakse korduva jahutamise ja karastamise teel temperatuuril -120 F, et muuta suurem osa säilinud austeniidist martensiidiks.
