Den ultimate guiden til lagerproduksjon

Den ultimate guiden til lagerproduksjon

Kulelager er de mest brukte lagrene og spiller en viktig rolle i ulike mekaniske bevegelser. Kulelagre brukes til å støtte rotasjon, redusere friksjon og støtte radielle og aksiale belastninger i høylast, høyhastighetsapplikasjoner der pålitelighet og effektivitet er kritisk. Uten kulelager ville mange maskiner og utstyr ikke fungere effektivt eller sikkert. . Så du kan være veldig interessert i hvordan kulelager er laget. Hos Aubearing er vi spesialister på å produsere kulelager som passer til en rekke former, materialer, størrelser og andre krav. Basert på mange års erfaring med produksjon av kulelager, har Aubearing oppsummert prosessguiden for lagerproduksjon.

Hva er kulelager?

kulelager

Kulelagre er sammensatt av en indre ring, en ytre ring, kuler, et bur og en tetning. Den indre ringen og den ytre ringen er i kontakt med henholdsvis skaftet og det ytre skallet. Kulene skiller den indre ringen og den ytre ringen og reduserer friksjonen til rulleelementene. Buret skiller kulene og holder dem jevnt fordelt, og forhindrer at kulene gni mot hverandre, og tetningene bidrar til å forhindre at støv, rusk og andre forurensninger kommer inn i lagrene, og forlenger levetiden til lagersystemet. Kuler er de rullende elementene som holder lagerbanene atskilt. Kulene ruller langs løpebanene slik at maskineriet eller utstyret kan rotere jevnt. Kulelager brukes i utstyr som pumper, kontorautomasjonsprodukter, medisinsk utstyr, elektroverktøy, koder, AC/DC-motorer, strømningsmålere og måleutstyr.

Det finnes mange typer kulelager. Det ene er dype sporkulelager, som er den vanligste typen kulelager og brukes i et bredt spekter av bruksområder som krever høye hastigheter og lav friksjon. Det andre er vinkelkontaktkulelager, som er designet for å håndtere både radielle og aksiale belastninger og er ideelle for høyhastighets, høypresisjonsapplikasjoner som maskinverktøy, pumper og turbiner. Den tredje er skyvekulelager, som er designet for å håndtere aksialbelastninger i én retning og brukes ofte i applikasjoner som biltransmisjoner og tungt maskineri som krever høye aksiale belastningsevner. Den fjerde er selvjusterende kulelager, som er designet for å kompensere for feiljusteringen mellom akselen og huset. Den er ideell for applikasjoner der akselavbøyning, feiljustering eller installasjonsfeil kan forekomme. Den femte er miniatyrlager, brukt i små applikasjoner som små motorer og medisinsk utstyr. For det sjette brukes flenskulelager i applikasjoner der lageret må plasseres i en bestemt posisjon, for eksempel på en aksel som må festes på plass eller på en støttekonstruksjon.

Hvordan lage kulelager

Kulelagre kommer i hundrevis av størrelser, fra ultrasmå 1.0 mm diameter lagre som brukes i mikromedisinsk tannlegeutstyr og mikromotorer til store lagre over 17 fot i diameter som brukes i tungt utstyr. Hvordan lages kulelager? Hvordan lage baller så runde? Svaret er en flertrinns produksjonsprosess, inkludert maskinering, varmebehandling, sliping, honing, montering, kvalitetskontroll osv. Selv om det kan være forskjeller, er følgende prosess egnet for å produsere de aller fleste av dagens standard kulelager.

Lagerprodusenter velger passende materialer basert på kundens krav. Avhengig av bruksområdet er materialer som stål, keramikk og rustfritt stål tilgjengelig. Faktorer å vurdere inkluderer lastekapasitet, rotasjonshastighet, driftstemperatur, korrosjonsmotstand og kostnad. Hvert lagermateriale har unike fordeler og ulemper som spiller en avgjørende rolle for å påvirke ytelsen og levetiden til et kulelager i dens tiltenkte bruk. Burmaterialer inkluderer stemplet stål, stemplet messing, maskinert stål, maskinert bronse, støpt nylon eller polyoksymetylen (POM) og fenolharpiks.

Stål: Det mest brukte materialet for kulelager er stål. Stål har utmerket styrke, hardhet og slitestyrke og tåler enormt trykk. Vanligvis brukes kromstål med høyt karbon (ofte kjent som lagerstål). De spesifikke stålkvalitetene som brukes kan inkludere AISI 52100, AISI 440C eller andre lignende legeringer. Disse stålene gjennomgår en varmebehandlingsprosess for å oppnå den nødvendige hardheten og seigheten. AISI 52100 er et kromstål (1 % karbon, 1.5 % kromlegering) som er dimensjonsstabilt til 250 grader Fahrenheit eller høyere, avhengig av varmebehandlingsprosessen. AISI 52100 tilbyr også utmerket elastisitet, bearbeidbarhet og ensartethet. Et annet populært materiale er AISI 440C rustfritt stål, som brukes for sine anti-korrosjonsegenskaper. AISI 440C koster å maskinere enn 52100 og tåler ikke like mye belastning. Ved 70 grader Fahrenheit har 440C 85 % av lastekapasiteten til 52100. Andre martensittiske rustfrie stål brukes også for å redusere lagerstøy eller øke utmattelseslevetiden. AISI M50-stål brukes i kritiske systemapplikasjoner som for eksempel romfartsindustrien. Andre legeringer inkluderer M50. M50 er dobbelt så pålitelig som 52100 og inneholder 4 % molybden for ekstra styrke. Den viktigste avveiningen er kostnadene, siden M50 er omtrent ti ganger dyr enn 52100.

Krom-stål-SAE-52100

Keramisk: Keramiske kulelager gir flere fordeler fremfor stållagre. De er vanligvis laget av materialer som silisiumnitrid (Si3N4) eller zirkoniumoksyd (ZrO2), silisiumkarbid. Keramiske kulelager gir utmerket korrosjonsmotstand, er lettere, har en lavere friksjonskoeffisient, er elektrisk isolerende og kan operere ved høyere temperaturer. De brukes vanligvis i applikasjoner som krever høye hastigheter, ekstreme temperaturer eller motstand mot tøffe miljøer. Prisen på keramiske kulelager er vanligvis mye dyrere enn AISI 52100 og AISI 440C. De vanligste keramiske lagrene er hybride keramiske lagre, med de indre og ytre ringene laget av rustfritt stål og kulene laget av keramikk.

Silisiumnitrid fullkeramiske lagre 1

Rustfritt stål: Den største fordelen med kulelager i rustfritt stål er korrosjonsbestandighet. De vanligste lagrene i rustfritt stål, som AISI 304 eller AISI 316, inneholder høye konsentrasjoner av krom og nikkel. Rustfrie stållagre brukes ofte i bransjer som næringsmiddelforedling, medisinsk utstyr og marine applikasjoner.

lagre-rustfritt-stål

Plast: Det høres rart ut, ja, materialet til kulelager kan også være plast. Plastkulelager brukes hovedsakelig i lavbelastnings-, lette og ikke-presisjonsapplikasjoner, for eksempel barneleker. Siden produksjonsprosessen for plastlagre er forskjellig fra metalllager, vil ikke produksjonsprosessen for plastlagre bli diskutert i denne bloggen.

Plastlejer

Lage lager indre og ytre ringer

Produksjonsprosessen for de indre og ytre ringene til lageret er den samme fordi de begge er metallringer, men de er forskjellige i størrelse. Ringen starter som rør, ved å bruke en automatisert maskin som ligner på en CNC dreiebenk, hvis skjæreverktøy skjærer metallrøret i sin grunnleggende form, og etterlater en liten mengde ekstra materiale for å ta hensyn til vridning under neste trinn av varmebehandlingen. Vanligvis er lagernummer og produsentinformasjon trykt på den ytre ringen.

Deretter herdes metallringen i en varmebehandlende ovn, og varmes opp til omtrent 1,550 grader Fahrenheit (840 grader Celsius) i alt fra 20 minutter til flere timer, avhengig av størrelsen på ringen. De blir deretter avkjølt i olje og temperert og luftkjølt i en andre ovn ved rundt 300 grader Fahrenheit (148 grader Celsius) for å styrke deres seighet ytterligere. Denne prosessen gjør løpebanen både sterk og holdbar.

Lage lager indre og ytre ringer

De indre og ytre ringene er slipt for presise dimensjoner og glatte overflater. Løpebanen krever etterbehandling av slipeskiver, noe som ikke kan gjøres med et skjæreverktøy fordi løpebanen nå er for hard. Hver del av ringen må slipes for å sikre riktig lagerbredde, radius, løpebaneplassering og geometri. Noen lagre, for eksempel vinkelkontaktlager, krever ekstra sliping i en påfølgende prosess for å sikre tette toleranser på ringdimensjoner.

Lage lagerkuler

Baller er veldig viktige for lagrene. Den runde og glatte kulen kan minimere friksjonen inne i lageret. Ballens begynnelsestilstand er en ståltråd eller stavformet blokk som er "kaldhodet" gjennom en veldig spesiell og grundig produksjonsprosess. Cold heading betyr å kutte ledningen og slå den i begge ender for å danne en grov ball. Det er en ring (også kalt en burr) rundt ballen. Deretter snur du den grove ballen for å fjerne "gradkantene". Kulen mates gjentatte ganger inn i et spor mellom to støpejernsskiver, hvorav den ene roterer og den andre er stasjonær. De grove sporene river effektivt av gratene, og etterlater kulen ganske avrundet og litt større enn den faktiske påføringsstørrelsen for neste slipetrinn. Selvfølgelig gjennomgår ballene en lignende varmebehandling (oppvarming og temperering) som løpebanene for å øke holdbarhet, seighet og hardhet. Til slutt flyttes kulene til en kvern for å oppnå riktig størrelse og rundhet. Kulen er polert med en kvern eller poleringspasta kan brukes for å gjøre overflaten perfekt glatt. Kulene holder seg i kvernen i 8-10 timer for å lage perfekt glatte kuler.

Lage lagerkule

Kulelagerbur er vanligvis laget av stål og er laget av tynne metallplater. Den endelige formen på buret dannes i formen. Formen består av to stålstykker som passer sammen og vil bøyes til riktig form når buret settes inn i formen og formen lukkes. Noen ganger kan lagerets burmateriale også være plast, fordi de er billigere å produsere, og noen tror at plastbur har en lavere friksjonskoeffisient enn stålbur. Hvis det skal lages et plastbur, brukes en sprøytestøpeprosess, hvor en form fylles med smeltet plast og får deretter stivne til den er hard. Det ferdige plastburet fjernes deretter og settes sammen med de andre delene av lageret.

Lage lagerbur

Montering av lagre

Nå som de fire komponentene i lageret er produsert, er lageret endelig satt sammen. Den indre ringen sitter inne i den ytre ringen og skyves til siden så langt som mulig for å gi plass mellom dem for ballene. Legg forsiktig inn riktig antall baller i buret i henhold til størrelsen. Buret skiller ballene fra hverandre og presser deretter buret og de indre og ytre ringene sammen. Hvis det er et stålbur, må det monteres og klinkes sammen. For å sikre at lagrene kan håndtere høyere belastninger, må buret og ringene varmes opp til en bestemt temperatur og holdes på plass til hele enheten er avkjølt. Plastbur "klikkes" vanligvis lett inn. I de fleste tilfeller påføres en antirustformel rundt lageret og sendes deretter til kundens adresse.

Montering av kulelager

Det siste trinnet i lagerproduksjonsprosessen er kvalitetskontroll. Dette innebærer testing av kulelager for nøyaktighet, støy, vibrasjoner og andre faktorer. Kulelager gjennomgår strenge test- og kvalitetskontrollprosedyrer for å sikre pålitelighet og holdbarhet.

  • Rengjør smuss på lageroverflaten: Bruk et anerkjent løsemiddel for å fjerne smuss, rusk og rust fra lageret.

  • Inspeksjon: Inspiser lageret visuelt for synlige defekter og bruk magnetiske partikler for å inspisere lageret for sprekker, slitte eller uregelmessige overflater og andre problemer.

  • Dimensjonsmåling: Bruk spesielle lagertestingsinstrumenter eller tredimensjonale koordinatmåleinstrumenter for å måle nøkkeldimensjoner som indre og ytre diameter, stålkulestørrelser og bredder.

  • Måling av rundhet og vibrasjon: Vurder rundheten til lagerkomponenter og mål eventuelle utløp eller avvik fra den ideelle sirkulære formen.

  • Overflateruhetsanalyse: Evaluerer jevnheten eller ruheten til en lageroverflate.

  • emballasje: Påfør riktig smøremiddel på lageret basert på lagertype. Til slutt legges den i en vibrerende trommel for grundig rengjøring og forsegles i en lagerpakke.

På grunn av presisjonen til lagrene vil Aubearing gjennomføre strenge tester gjennom hele prosessen for å sikre høyeste kvalitet på det ferdige produktet. Vi vil gjennomføre testing gjennom hele prosessen for å se etter feil, samt regelmessig testing under varmebehandlingsprosessen. Størrelse og form er også avgjørende, og overflatene på ballene og løpebanene må være så glatte som mulig.

konklusjonen

Denne veiledningen skisserer hele lagerproduksjonsprosessen fra materialer til kvalitetskontrollsystemer, og gir ingeniører som er interessert i prosessen en omfattende forståelse av trinnene som kreves for å lage lagre av høy kvalitet. Produksjon av kulelager er en kompleks prosess som krever presisjon og oppmerksomhet på detaljer. Med den kontinuerlige utviklingen av lagerteknologi og akkumulering av lagerkunnskap, kan produsenter trygt produsere høykvalitetslagre som oppfyller kundenes behov.