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Requisiti prestazionali di base dell'acciaio per cuscinetti
La stragrande maggioranza dei cuscinetti volventi e dei loro componenti è realizzata in acciaio per cuscinetti. L'acciaio per cuscinetti è generalmente acciaio al cromo ad alto tenore di carbonio e acciaio cementato. Con lo sviluppo della scienza e della tecnologia moderne e il crescente utilizzo dei cuscinetti volventi, i requisiti per questi componenti sono diventati sempre più stringenti, richiedendo elevata precisione, lunga durata e alta affidabilità. Per alcuni cuscinetti speciali, i materiali devono possedere anche proprietà quali resistenza alle alte temperature, resistenza alla corrosione, non magneticità, resistenza alle temperature ultra-basse e resistenza alle radiazioni. Inoltre, i materiali per cuscinetti includono anche leghe, metalli non ferrosi e materiali non metallici. Infine, i cuscinetti realizzati con materiali ceramici sono ormai utilizzati in locomotive, automobili, metropolitane, aviazione, industria aerospaziale, industria chimica e altri settori.
I requisiti di base dei materiali per i cuscinetti volventi dipendono in larga misura dalle prestazioni di lavoro dei cuscinetti stessi. L'idoneità del materiale utilizzato per la fabbricazione dei cuscinetti volventi ha un grande impatto sulle loro prestazioni e sulla loro durata. In generale, le principali forme di danneggiamento dei cuscinetti volventi sono la scheggiatura da fatica sotto l'azione di sollecitazioni alternate e la perdita di precisione del cuscinetto dovuta all'attrito e all'usura. Inoltre, crepe, ammaccature, ruggine e altre cause possono provocare danni anomali ai cuscinetti. Pertanto, i cuscinetti volventi devono possedere un'elevata resistenza alla deformazione plastica, basso attrito e usura, buona precisione di rotazione, buona precisione e stabilità dimensionale e lunga durata a fatica da contatto. Molte di queste proprietà si ottengono attraverso la combinazione di materiali di qualità e trattamenti termici esterni. Poiché i requisiti di base per i materiali dei cuscinetti sono determinati dalla modalità di danneggiamento del cuscinetto, i materiali utilizzati per la fabbricazione dei cuscinetti volventi devono possedere le seguenti proprietà dopo il trattamento termico :
Elevata resistenza alla fatica da contatto
Il danno da fatica da contatto è la principale forma di danno ai cuscinetti. Quando un cuscinetto volvente è in funzione, gli elementi volventi rotolano tra le piste degli anelli interno ed esterno del cuscinetto e le loro parti di contatto sono soggette a carichi alternati periodici, che possono raggiungere centinaia di migliaia di volte al minuto. Sotto l'azione ripetuta di sollecitazioni periodiche alternate, si verificano scheggiature per fatica sulla superficie di contatto. Una volta che il cuscinetto volvente inizia a staccarsi, ciò farà vibrare il cuscinetto, aumenterà il rumore e la temperatura operativa aumenterà bruscamente, causando eventualmente il danneggiamento del cuscinetto. Questa forma di danno è chiamata danno da fatica da contatto. Pertanto, è necessario che l’acciaio dei cuscinetti abbia un’elevata resistenza alla fatica da contatto.
Elevata resistenza all'usura
Quando i cuscinetti volventi funzionano normalmente, oltre all'attrito volvente, c'è anche l'attrito radente. Le parti principali in cui si verifica l'attrito radente sono: la superficie di contatto tra l'elemento volvente e la pista, la superficie di contatto tra l'elemento volvente e il foro della gabbia, la gabbia e la nervatura di guida della ghiera, e la superficie terminale del rullo e la nervatura di guida della ghiera . Aspetta tra i lati. La presenza di attrito radente nei cuscinetti volventi provoca inevitabilmente l'usura delle parti del cuscinetto. Se la resistenza all'usura dell'acciaio del cuscinetto è scarsa, il cuscinetto volvente perderà prematuramente la precisione a causa dell'usura oppure la precisione di rotazione diminuirà, con conseguente aumento delle vibrazioni del cuscinetto e riduzione della durata operativa. Pertanto, l’acciaio per cuscinetti deve avere un’elevata resistenza all’usura.
Quando il cuscinetto volvente è in funzione, poiché l'area di contatto tra l'elemento volvente e la pista dell'anello è molto piccola, quando il cuscinetto sopporta un carico, soprattutto quando sopporta un carico elevato, la pressione di contatto sulla superficie di contatto è molto elevata. Per evitare che si verifichi un'eccessiva deformazione plastica in caso di elevate sollecitazioni da contatto, con conseguente perdita di precisione del cuscinetto o comparsa di cricche superficiali, l'acciaio del cuscinetto deve avere un limite elastico elevato.
Durezza adatta
La durezza è uno degli indicatori importanti dei cuscinetti volventi. È strettamente correlato alla resistenza alla fatica da contatto con il materiale, alla resistenza all'usura e al limite elastico e influisce direttamente sulla durata del cuscinetto volvente. La durezza del cuscinetto viene solitamente determinata in base alla modalità e alle dimensioni del carico del cuscinetto, alle dimensioni del cuscinetto e alla situazione generale dello spessore della parete. La durezza dell'acciaio utilizzato per i cuscinetti volventi deve essere adeguata. Se è troppo grande o troppo piccolo, ciò influirà sulla durata del cuscinetto.
Buona tenacità
È risaputo che le principali cause di guasto dei cuscinetti volventi sono la fatica da contatto e la perdita di precisione dovuta a scarsa resistenza all'usura o instabilità dimensionale. Se i componenti del cuscinetto non possiedono un certo grado di tenacità, si danneggeranno per frattura fragile in presenza di carichi d'impatto elevati. Pertanto, la durezza del cuscinetto deve essere determinata in base alle specifiche condizioni di utilizzo e alla modalità di danneggiamento. Per i cuscinetti soggetti a perdita di precisione a causa di scheggiatura da fatica o scarsa resistenza all'usura, è opportuno selezionare componenti con una durezza maggiore; per i cuscinetti che sopportano carichi d'impatto maggiori (come i cuscinetti per laminatoi, i cuscinetti ferroviari e alcuni cuscinetti per autoveicoli, ecc.), la durezza deve essere opportunamente ridotta. La durezza è necessaria per migliorare la tenacità del cuscinetto.
Buona resistenza agli urti
Molti cuscinetti saranno soggetti a determinati carichi di impatto durante l'uso, quindi l'acciaio dei cuscinetti deve avere un certo grado di tenacità per garantire che i cuscinetti non vengano danneggiati dall'impatto. I cuscinetti che sopportano carichi di impatto elevati, come i cuscinetti dei laminatoi, quelli ferroviari, ecc., richiedono materiali con resilienza agli urti e resistenza alla frattura relativamente elevate. Alcuni di questi cuscinetti utilizzano il processo di trattamento termico di tempra bainite e alcuni utilizzano materiali di acciaio cementato, per garantire che questi cuscinetti abbiano una migliore resistenza agli urti e tenacità.
Buona stabilità dimensionale
I cuscinetti sono parti meccaniche di precisione e la loro precisione è misurata in micron. Durante lo stoccaggio e l'utilizzo a lungo termine, i cambiamenti nella struttura interna o lo stress causeranno cambiamenti nelle dimensioni del cuscinetto, causando la perdita di precisione del cuscinetto. Pertanto, al fine di garantire l'accuratezza dimensionale del cuscinetto, l'acciaio del cuscinetto dovrebbe avere una buona stabilità dimensionale.
I cuscinetti volventi hanno molti processi produttivi e un lungo ciclo produttivo. Alcuni prodotti semilavorati o parti finite necessitano di essere immagazzinati per lungo tempo prima dell'assemblaggio. Pertanto, le parti dei cuscinetti sono soggette a corrosione durante il processo di produzione o durante lo stoccaggio dei prodotti finiti, soprattutto in aria umida. Pertanto, è necessario che l'acciaio per cuscinetti abbia buone proprietà antiruggine.
Buone prestazioni produttive
Nel processo di produzione dei cuscinetti, le loro parti vengono sottoposte a molteplici processi di lavorazione a freddo e a caldo. Ciò richiede che l'acciaio per cuscinetti abbia buone proprietà di processo, come proprietà di formatura a freddo e a caldo, proprietà di taglio, lavorazione di rettifica e proprietà di trattamento termico, ecc., per soddisfare le esigenze di grandi volumi, alta efficienza, basso costo e alta -produzione di qualità di cuscinetti volventi.
Per i cuscinetti utilizzati in condizioni di lavoro speciali, oltre ai requisiti di base di cui sopra, devono essere proposti corrispondenti requisiti prestazionali speciali per l'acciaio utilizzato, come resistenza alle alte temperature, prestazioni alle alte velocità, resistenza alla corrosione e proprietà antimagnetiche.