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बियरिंग सामग्री के बारे में वह सब कुछ जो आपको जानना चाहिए
बियरिंग्स विनिर्माण के लिए महत्वपूर्ण हैं और कई अलग-अलग प्रकार के उपकरणों और मशीनरी में उपयोग किए जाते हैं। बुनियादी औद्योगिक उपकरणों से लेकर जटिल मशीनरी तक, बीयरिंग घर्षण को कम करते हैं और उन्हें विभिन्न प्रकार के भार को संभालने में सक्षम बनाते हैं। इसलिए, बियरिंग निर्माण प्रक्रिया के लिए गुणवत्तापूर्ण और विश्वसनीय सामग्री का उपयोग महत्वपूर्ण है।
विभिन्न प्रकार के उच्च-गुणवत्ता वाले बीयरिंग और उनके कई घटकों का उत्पादन करने के लिए विभिन्न सामग्रियों का उपयोग किया जाता है। इन सामग्रियों को वांछित गुण प्राप्त करने के लिए एक विशिष्ट प्रक्रिया के अधीन किया जाता है जो बीयरिंग के जीवन और प्रदर्शन को बढ़ाता है। एयूबी की टीमें बियरिंग निर्माण में उपयोग की जाने वाली विभिन्न सामग्रियों पर चर्चा कर सकती हैं और प्रत्येक बियरिंग के उपयोग, अखंडता और कार्य को कैसे प्रभावित करती है।
किसी भी बियरिंग का प्रदर्शन चुने गए मिश्र धातु के गुणों और उसके ताप उपचार पर निर्भर करता है। सही कठोरता, संक्षारण प्रतिरोध और थकान जीवन के साथ एक सामग्री का चयन यह सुनिश्चित करता है कि असर अनुप्रयोग के संचालन और पर्यावरणीय मापदंडों के भीतर विश्वसनीय रूप से प्रदर्शन करेगा। एयूबी विभिन्न असर वाले घटकों का उत्पादन करने के लिए विभिन्न सामग्रियों का उपयोग करता है। इन सामग्रियों को असर प्रदर्शन और सेवा जीवन को अधिकतम करने के लिए आदर्श विशेषताओं को प्राप्त करने के लिए संसाधित किया जाता है। यहां वर्णित सामग्रियां सबसे अधिक उपयोग की जाती हैं। इष्टतम कठोरता और आयामी स्थिरता के लिए असर सामग्री को घर में ही गर्मी से उपचारित किया जाता है।
सबसे अधिक सामान्य सामग्री सटीक बॉल बीयरिंग, रोलर बीयरिंग और पतला रोलर बीयरिंग में भार वहन करने वाले घटकों के उत्पादन के लिए 52100 क्रोम स्टील का उपयोग किया जाता है। ये घटक आंतरिक और बाहरी रिंग, गेंदों और रोलर्स को प्रभावित करते हैं। इस स्टील की रासायनिक संरचना में कार्बन की मात्रा अधिक है और इसमें लगभग 1.5% क्रोमियम है। नियंत्रित मशीनिंग और गर्मी उपचार विधियों का उपयोग करते हुए, तैयार असर वाले घटकों में उपसतह रोलिंग संपर्क थकान का विरोध करने के लिए क्रैकिंग और कठोर सतहों का विरोध करने की उच्च शक्ति होती है। इस सामग्री से बने असर वाले घटकों के लिए विशिष्ट सतह कठोरता रॉकवेल सी स्केल (आरसी) पर 60-64 तक होती है।
इसकी स्वीकार्य लागत, उच्च कठोरता स्तर और शांत चलने वाला शोर है। इसलिए, क्रोम स्टील बीयरिंग का उपयोग करने के लाभ उच्च कठोरता, उच्च भार क्षमता, कम डेसिबल और व्यापक पहुंच हैं। हालाँकि, इसे चिकना रहना आवश्यक है और यह संक्षारण या रसायनों के प्रति प्रतिरोधी नहीं है। उपयोगकर्ताओं को सलाह दी जाती है कि वे जंग को रोकने के लिए क्रोम स्टील बियरिंग्स को तेल या जंग रोधी कोटिंग से सुरक्षित रखें।
अल्ट्रा क्लीन 52100 क्रोम स्टील
उच्च परिशुद्धता बीयरिंग का उत्पादन करने के लिए उपयोग किए जाने वाले कच्चे स्टील को एक अतिरिक्त पिघलने के चरण के साथ इलाज किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप महीन दाने वाली सामग्री की एक समान संरचना वाला स्टील बनता है - अल्ट्रा-क्लीन 52100 क्रोम स्टील। बीयरिंग संपर्क सतहों को बहुत चिकनी सुपर-फिनिश किया जा सकता है, इसलिए बीयरिंग बहुत चुपचाप चलती हैं।
क्रोम स्टील्स के लिए सबसे आम ताप उपचार विधि स्टील को नियंत्रित वातावरण भट्टी में बुझाना है। क्रोम स्टील से बने बियरिंग्स 120°C तक के निरंतर तापमान पर काम कर सकते हैं। जहां उच्च तापमान का सामना करना पड़ता है, वहां असर असेंबली को थर्मल रूप से स्थिर किया जा सकता है। ताप उपचार प्रक्रिया को अलग-अलग करके, 220 डिग्री सेल्सियस या इससे अधिक तापमान पर काम करने में सक्षम बीयरिंग का उत्पादन करना संभव है। इन अनुप्रयोगों के लिए, असर वाले घटकों को ऑपरेटिंग तापमान के अनुरूप उच्च तापमान पर टेम्पर्ड किया जाना चाहिए। इस बढ़ी हुई टेम्परिंग से सामग्री की कठोरता पर प्रतिकूल प्रभाव पड़ता है और बेयरिंग की भार वहन क्षमता कम हो जाती है।
जैसा कि नीचे दी गई तालिका से देखा जा सकता है, क्रोम स्टील्स की मानक रासायनिक संरचना अलग-अलग देशों में भिन्न होती है।
बियरिंग बनाने के लिए इस्तेमाल की जाने वाली एक और आम सामग्री स्टेनलेस स्टील है। स्टेनलेस स्टील अपने उच्च क्रोमियम और कार्बन सामग्री के कारण बियरिंग के लिए एक लोकप्रिय सामग्री विकल्प है, जो क्रोम स्टील की तुलना में सतह के जंग के लिए प्रतिरोधी है। स्टेनलेस स्टील के 60 से अधिक ग्रेड हैं, जिनमें से प्रत्येक अपनी संरचना और भौतिक गुणों के अनुसार भिन्न होता है। सामान्य तौर पर, स्टेनलेस स्टील की संरचना में क्रोमियम, कार्बन, फॉस्फोरस, निकल, मैंगनीज और मोलिब्डेनम की अलग-अलग मात्राएँ शामिल होती हैं। इसके अलावा, ग्रेड जंग और तापमान प्रतिरोध, चुंबकीय प्रतिक्रिया, कठोरता, लचीलापन, वेल्डेबिलिटी और काम सख्त सहित स्टेनलेस स्टील मिश्र धातुओं के गुणों का वर्णन करने में मदद करते हैं।
कम से कम 18% क्रोमियम होने के अलावा, स्टेनलेस स्टील में निकल भी होता है। स्टेनलेस स्टील में क्रोमियम ऑक्सीजन के संपर्क में आने पर रासायनिक रूप से प्रतिक्रिया करता है, जिससे असर वाले घटकों की सतह पर क्रोमियम ऑक्साइड की एक परत बन जाती है। यह निष्क्रिय रासायनिक फिल्म बेयरिंग के लिए अतिरिक्त सुरक्षा प्रदान करती है। हालाँकि, स्टेनलेस स्टील बियरिंग अपनी कार्बन सामग्री के कारण कम कठोर होते हैं। परिणामस्वरूप, उनकी भार वहन क्षमता 20 क्रोम स्टील बियरिंग्स की तुलना में 52100% कम है।
स्टेनलेस स्टील बीयरिंग के दो सामान्य प्रकार हैं: मार्टेंसिटिक और ऑस्टेनिटिक। मूल स्टील के प्रसंस्करण के दौरान मार्टेंसिटिक स्टेनलेस स्टील बियरिंग्स (एसवी30) अक्सर खराब हो जाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप सामग्री में कार्बन सामग्री कम हो जाती है और नाइट्रोजन सामग्री बढ़ जाती है। परिणाम उच्च शक्ति, कठोरता और उन्नत संक्षारण प्रतिरोध वाला स्टील है। दूसरी ओर, ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील बियरिंग्स (AISI316), कम कार्बन सामग्री के कारण गैर-चुंबकीय और अत्यधिक संक्षारण प्रतिरोधी हैं। हालाँकि, उनका उपयोग केवल कम लोड और कम गति वाले अनुप्रयोगों के लिए किया जा सकता है।
400 श्रृंखला स्टेनलेस स्टील में कार्बन सामग्री इतनी अधिक है कि इसे मानक ताप उपचार विधियों का उपयोग करके Rc58 तक कठोर किया जा सकता है। इस सामग्री से बने बियरिंग्स में कम कठोरता के कारण 20 क्रोम स्टील बियरिंग्स की तुलना में 52100% कम भार वहन क्षमता होती है। कार्बन सामग्री के स्तर का मतलब है कि घटक चुंबकीय है। जब 440C सामग्री ताजे पानी और हल्के रसायनों के संपर्क में आती है तो संक्षारण प्रतिरोध "अच्छा" होता है। यह सामग्री अमेरिकी बियरिंग निर्माताओं के बीच व्यापक रूप से लोकप्रिय है।
पारंपरिक 440C स्टेनलेस स्टील से बने बियरिंग थोड़े शोर करेंगे क्योंकि कार्बाइड, जो आमतौर पर अनाज की सीमाओं पर केंद्रित होते हैं, रेसवे फिनिशिंग के दौरान उजागर होते हैं। बड़े बोर वाले बियरिंग इस स्थिति से प्रभावित नहीं होते हैं। 400 सीरीज स्टेनलेस स्टील से बने बियरिंग क्रोम स्टील की तुलना में उच्च तापमान पर, लगातार 250 डिग्री सेल्सियस तक काम कर सकते हैं। इस सामग्री से बने बियरिंग आमतौर पर क्रोम स्टील बियरिंग की तुलना में महंगे होते हैं।
एआईएसआई 440 स्टेनलेस स्टील - अच्छे संक्षारण प्रतिरोध के साथ उत्कृष्ट क्रूरता और कठोरता। इस सामग्री का व्यापक रूप से असर अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है जहां सटीक सहनशीलता और सतह खत्म की आवश्यकता होती है। सामान्य ताप उपचार MIL-H-6875 के अनुसार किया जा सकता है। स्टेनलेस स्टील बीयरिंग विभिन्न प्रकार के स्टेनलेस स्टील सामग्री ग्रेड और रचनाओं में उपलब्ध हैं। स्टेनलेस स्टील बीयरिंग के लाभों में शामिल हैं: कठोर संक्षारक परिस्थितियों का सामना करना जिसके परिणामस्वरूप लंबा जीवन, कम रखरखाव लागत और उपकरण डाउनटाइम होता है। समुद्री जल का जोखिम असर की दुनिया में सबसे कठोर अनुप्रयोगों में से एक है। समुद्री जल अनुप्रयोगों के लिए स्टेनलेस स्टील के विशेष ग्रेड उपलब्ध हैं।
मार्टेंसिटिक स्टेनलेस स्टील बियरिंग्स - ACD34 / KS440 / X65Cr13
कई बियरिंग निर्माता अपनी रिंगों और गेंदों के लिए AISI 440C की तुलना में थोड़े कम कार्बन और क्रोमियम सामग्री वाले स्टेनलेस स्टील का उपयोग करते हैं, जिसे ACD34, KS440 और X65Cr13 जैसे विभिन्न नामों से जाना जाता है। जब गर्मी का इलाज किया जाता है, तो इस सामग्री में छोटे कार्बाइड होते हैं, इसलिए असर में 440C के समान संक्षारण प्रतिरोध प्रदान करते हुए उत्कृष्ट कम शोर विशेषताएं होंगी। कुछ निर्माता इस सामग्री से उत्पादित बीयरिंगों के लिए क्रोम स्टील के समान लोड रेटिंग प्रकाशित करते हैं। यह आरसी 60 तक की कठोरता के साथ कसकर नियंत्रित ताप उपचार के उपयोग के कारण है। हालांकि यह बॉल बेयरिंग के लिए सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले स्टेनलेस स्टील्स में से एक है, इस सामग्री में एआईएसआई पदनाम नहीं है।
मार्टेंसिटिक स्टेनलेस स्टील बियरिंग्स - SV30
मार्टेंसिटिक स्टेनलेस स्टील को कच्चे स्टील प्रसंस्करण के दौरान कार्बन सामग्री को कम करके और मिश्र धातु तत्व के रूप में नाइट्रोजन को शामिल करके संशोधित किया जा सकता है। नाइट्रोजन क्रोमियम की संतृप्ति को बढ़ाता है, जो क्रोमियम कार्बाइड के बजाय क्रोमियम नाइट्राइड में बदल जाता है। इसका परिणाम एक उच्च शक्ति, उच्च कठोरता वाला स्टील है जिसमें एक उत्कृष्ट माइक्रोस्ट्रक्चर है जो कुछ अनुप्रयोगों में थकान जीवन को 100% (दोगुना) तक बढ़ा सकता है। इस सामग्री में संक्षारण प्रतिरोध भी बढ़ा है, यहाँ तक कि 5C और ACD440 से 34 गुना बेहतर है। इस सामग्री से बने बियरिंग 20 - 40% महंगे हो सकते हैं, लेकिन यह आमतौर पर बेहतर प्रदर्शन के लाभों से ऑफसेट होता है।
ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील
300 सीरीज ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील का उपयोग गैर-लोड असर वाले भागों के लिए किया जाता है। 300 सीरीज स्टेनलेस स्टील सामग्री से बने असर घटक जंग के लिए प्रतिरोधी होते हैं और उनकी कम कार्बन सामग्री के कारण गैर-चुंबकीय होते हैं। हालाँकि, व्यापार-बंद यह है कि इस सामग्री को कठोर नहीं किया जा सकता है, इसलिए बीयरिंग केवल कम भार और गति पर ही काम कर सकते हैं। ऑक्सीजन के साथ असर सतह की रासायनिक प्रतिक्रिया को निष्क्रियता प्रक्रिया कहा जाता है; सतह पर बनी निष्क्रियता फिल्म जंग से असर की रक्षा करती है। जंग प्रतिरोध सबसे अच्छा होता है जब असर पूरी तरह से तरल में डूबा नहीं होता है, जैसे कि पानी के नीचे के अनुप्रयोगों में। इस सामग्री से बने बीयरिंग आमतौर पर विशेष ऑर्डर आइटम होते हैं जिनके लिए न्यूनतम मात्रा की आवश्यकता होती है; इसके अलावा, वे महंगे होते हैं।
आम तौर पर 300 सीरीज स्टेनलेस स्टील बियरिंग में ग्रेड 304 हाउसिंग और ग्रेड 302 बियरिंग रिटेनर होता है। ग्रेड 304 फ्रैक्चर (उच्च तन्यता) के लिए बहुत प्रतिरोधी है और इसमें बहुत उच्च संक्षारण प्रतिरोध है। 302 में कार्बन की मात्रा थोड़ी अधिक होती है - कठोरता को बढ़ाती है - जो इसे बियरिंग में घटकों के लिए उपयुक्त बनाती है। 300 सीरीज स्टेनलेस स्टील से बने एक पूर्ण बियरिंग में 52100 बियरिंग स्टील से बने बियरिंग की लगभग आधी भार वहन क्षमता होती है।
AUB 316 स्टेनलेस स्टील का उपयोग करके बियरिंग बनाती है, जो पारंपरिक स्टील और 440 स्टेनलेस स्टील बियरिंग की तुलना में बेहतर संक्षारण प्रतिरोध प्रदान करती है। 316 स्टेनलेस स्टील किसी भी अन्य मानक स्टेनलेस स्टील की तुलना में वायुमंडलीय और सामान्य संक्षारक स्थितियों के लिए प्रतिरोधी है। 316 स्टेनलेस स्टील का व्यापक रूप से खाद्य और चिकित्सा उद्योगों में उपयोग किया जाता है। इस स्टील से बने बियरिंग तरल पदार्थ में चल सकते हैं या कम गति पर सूख सकते हैं। 316 स्टेनलेस स्टील मोलिब्डेनम युक्त स्टेनलेस स्टील है। मोलिब्डेनम 316 ग्रेड की तुलना में 304 बेहतर समग्र संक्षारण प्रतिरोध देता है, विशेष रूप से क्लोराइड वातावरण में गड्ढे और दरार जंग के लिए उच्च प्रतिरोध।
मुख्य विशेषताएं:
मोलिब्डेनम सामग्री समुद्री पर्यावरण के प्रति प्रतिरोध बढ़ाती है।
उच्च रेंगने की शक्ति और उच्च तापमान पर अच्छा ताप प्रतिरोध।
बायोकंपैटिबल।
विनिर्माण विशेषताएँ प्रकार 302 और 304 के समान हैं।
आवेदन: खाद्य और फार्मास्युटिकल प्रसंस्करण उपकरण, समुद्री वातावरण, सर्जिकल चिकित्सा उपकरण, और स्याही, रेयान, फोटोग्राफिक रसायन, कागज, कपड़ा, ब्लीच और रबर के उत्पादन में उपयोग किए जाने वाले आक्रामक रसायनों को संभालने वाले औद्योगिक उपकरण।
जंग प्रतिरोध: संक्षारण प्रतिरोध 440c, 302, 304 स्टेनलेस स्टील से बेहतर है। लुगदी उद्योग में आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले सोडियम और कैल्शियम नमक समाधान, हाइपोक्लोराइट समाधान, फॉस्फोरिक एसिड, सल्फाइट समाधान और सल्फ्यूरस एसिड के लिए प्रतिरोधी।
316 स्टेनलेस स्टील सामग्री संरचना
अन्य 300 सीरीज स्टेनलेस स्टील बियरिंग्स
बियरिंग शील्ड, सीलिंग वॉशर और बॉल केज कभी-कभी AISI303 या AISI304 स्टेनलेस स्टील में निर्मित होते हैं, क्योंकि उनमें मध्यम संक्षारण प्रतिरोध होता है और वे विभिन्न आकृतियों में बनाने के लिए उपयुक्त होते हैं।
कार्बन मिश्र धातु इस्पात बियरिंग्स
कार्बन स्टील सामग्री का उपयोग बीयरिंग के विभिन्न घटकों के उत्पादन के लिए किया जाता है, और इसके दो मूल प्रकार हैं, मध्यम कार्बन मिश्र धातु इस्पात और निम्न कार्बन मिश्र धातु इस्पात।
मध्यम कार्बन मिश्र धातु इस्पात बियरिंग्स
मध्यम कार्बन या निम्न कार्बन मिश्र धातु इस्पात सामग्री से बने बियरिंग्स को अक्सर "अर्ध-सटीक" या "वाणिज्यिक ग्रेड" बियरिंग्स के रूप में जाना जाता है। विशिष्ट सामग्रियां AISI8620 या AISI4320 हैं। आंतरिक और बाहरी रिंगों को ऊष्मा उपचार प्रक्रिया में केस सख्त किया जाता है जिसे केस हार्डनिंग या कार्बराइजिंग कहा जाता है। इन सामग्रियों से बने बियरिंग्स उच्च भार या उच्च गति का सामना नहीं कर सकते हैं और संक्षारण प्रतिरोधी नहीं हैं। इन सामग्रियों से बने बियरिंग्स आम तौर पर कम लागत वाले होते हैं।
निम्न कार्बन मिश्र धातु इस्पात बियरिंग्स
हल्के स्टील का उपयोग बियरिंग केज, धातु ढाल और धातु वॉशर बनाने के लिए किया जाता है जिसके चारों ओर रबर को सील के रूप में उपयोग करने के लिए ढाला जाता है। आमतौर पर इस्तेमाल की जाने वाली सामग्री AISI C1008 और C1010 हैं। सामग्री को जंग से बचाने के लिए तेल/ग्रीस कोटिंग (पिंजरा) या प्लेटिंग (शील्ड) की आवश्यकता होती है। रिटेनर और क्लोजर के बारे में जानकारी के लिए, संबंधित तकनीकी बुलेटिन देखें।
बेयरिंग स्टील का ताप उपचार
जब बेयरिंग स्टील अपनी नरम (बिना कठोर) अवस्था में होता है, तो धातुकर्मी इसकी संरचना को पर्लिटिक अवस्था के रूप में संदर्भित करते हैं। स्टील को सख्त करने के लिए, इसे बहुत उच्च तापमान तक गर्म किया जाना चाहिए और फिर बहुत तेज़ी से ठंडा किया जाना चाहिए। जब इसे 1,750°F तक गर्म किया जाता है गर्मी से निजात भट्टी में, संरचना पर्लाइट से बदलकर ऑस्टेनाइट कहलाती है। शमन (तेजी से ठंडा होने) के बाद, संरचना ऑस्टेनाइट से मार्टेंसाइट में बदल जाती है। एक बार मार्टेंसाइट में परिवर्तित होने के बाद, स्टील बहुत कठोर हो जाता है। हालाँकि, इस समय इसे "थर्मली स्टेबल" नहीं माना जाता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि शमन प्रक्रिया के दौरान पूरा ऑस्टेनाइट मार्टेंसाइट में परिवर्तित नहीं होता है। इस घटना को "रिटेन्ड ऑस्टेनाइट" कहा जाता है।
यदि स्टील थर्मल रूप से स्थिर नहीं है, तो बचा हुआ ऑस्टेनाइट लंबे समय (संभवतः वर्षों) में मार्टेंसाइट में बदल जाएगा। यह परिवर्तन मात्रा में वृद्धि के साथ होता है और इसे धातुकर्म वृद्धि कहा जाता है (थर्मल वृद्धि के साथ भ्रमित नहीं होना चाहिए)। धातुकर्म वृद्धि किसी भी इस्पात घटक के आकार और आकार में परिवर्तन का कारण बन सकती है, जैसे कि बीयरिंग, यहां तक कि कमरे के तापमान पर भी।
जबकि कम परिशुद्धता वाले कमोडिटी प्रकार के बीयरिंगों में कोई समस्या नहीं है, आयामी स्थिरता की यह कमी उच्च परिशुद्धता (एबीईसी 5पी, 7पी, 9पी) लघु बीयरिंगों में समस्याएं पैदा कर सकती है। इस अवांछित धातुकर्म वृद्धि को खत्म करने के लिए, स्टील को थर्मल रूप से स्थिर किया जाना चाहिए। इसे -120 F पर बार-बार ठंडा करने और तड़का लगाकर पूरा किया जाता है ताकि अधिकांश बचे हुए ऑस्टेनाइट को मार्टेंसाइट में बदल दिया जा सके।
