Подшипники из чего делают: Страница не найдена — Aprom.by

Материалы подшипников

 Материалы

   Подшипники качения применяют в разнообразных условиях: при отрицательных и положительных температурах; в нейтральных и агрессивных средах (морская вода, кислоты). В связи с этим детали подшипников изготавливают из различных материалов. Ниже приведены сведения только о наиболее распространенных

   Подавляющее большинство колец и тел качения подшипников, предназначенных для работы в неагрессивных средах при температуре менее +120°С (иногда более высоких), изготавливают из высокоуглеродных хромистых сталей, химический состав которых приведен в табл.1. Наиболее распространенной из них является сталь ШХ15. Из этой стали изготавливают шарики всех размеров, кольца толщиной менее 10 мм и ролики диаметром до 22 мм. Ее аналогами являются: 100Cr6 — в Германии, 3 — в Швеции, 52100 — в США, SUJ2 — в Японии. Для колец подшипников толщиной менее 30 мм и роликов диаметром более 22 мм применяют сталь ШХ15СГ. По сравнению со сталью ШХ15 она (для повышения прокаливаемости) содержит несколько больше кремния и марганца. Для колец толщиной более 30 мм применяют сталь ШХ20СГ, которая содержит еще большее количество этих элементов, а для колец железнодорожных подшипников, подвергающихся индукционной закалке, — сталь ШХ4.

   В процессе выплавки в сталь со шлаками и из футеровки попадают неметаллические включения. Вблизи крупных включений, особенно глобулярных оксидов, а также нитридов, в процессе работы подшипников зарождаются усталостные микротрещины, которые, сливаясь, проводят к выкрашиванию частиц металла. При различной степени металлургической загрязненности стали в допустимых стандартом пределах средняя долговечность партии подшипников может колебаться ориентировочно до 5 раз.

   Для подшипников к которым предъявляются повышенные требования по долговечности и надежности, применяют стали подвергнутые специальным переплавам, уменьшающим содержание неметаллических включений (ШХ15-Ш), а также двойной переплав: электрошлаковый и вакуумно-дуговой (ШХ15-ШД).

Табл.1. Химический состав хромистых подшипниковых сталей типа ШХ (ГОСТ 801), %

   Кроме сталей типа ШХ для колец и тел качения используют также цементуемые стали, которые после химико-термической обработки имеют твердый поверхностный слой (59 . .. 66 HRC_э) и более мягкую сердцевину (около 36 HRC_э). Кольца роликовых подшипников — из стали 20Х2Н4А, а штампованные кольца роликовых игольчатых подшипников из сталей 15Г1, 15Х, 08, 10. Химический состав некоторых из перечисленных цементуемых сталей приведен в табл.2. Твердость поверхности деталей подшипников из наиболее часто применяемых сталей приведена в табл.3.

Табл.2. Химический состав сталей для деталей подшипников, подвергающихся химико-термической обработке, %

Марка	C	Si	Mn	Cr	Ni	Mo
15Г1	0.12÷0.19	0.17÷0.37	0.70÷1.00	—	—	—
18ХГТ	0. 15÷1.21	0.17÷0.37	0.90÷1.20	0.90÷1.20	—	—
20Х2Н4А	0.16÷1.22	0.17÷0.37	0.30÷0.60	1.25÷1.65	3.25÷3.65	—

Табл.3. Твердость колец и роликов HRC_э , из сталей наиболее часто применяемых марок (ГОСТ 520), работающих при температуре до 100°С

   Кольца подшипников, предназначенных для поворотных опор кранов, экскаваторов и некоторых других механизмов, получают обычно из низколегированных сталей с содержанием углерода 0,45 — 0,55%, например из стали 55ХФА. Рабочую поверхность закаливают после нагрева ТВЧ (иногда пламенной горелкой). Детали подшипников, предназначенных для работы в агрессивных средах, изготавливают из коррозийно-стойких сталей (табл.4.) В России кольца и тела качения средних и крупных размеров производят из стали 95Х18-Ш, приборные подшипники — из стали 11ОХ18М-ШД. Твердость колец и тел качения из коррозийнно-стойких сталей обычно близка к 55 ÷ 61 HRC_э. Подшипники из этих сталей могут использоваться при температурах до 350°С. Для колец и тел качения теплопрочных подшипников используется сталь 8Х4В9Ф2-Ш или 8Х4М4В2Ф1-Ш, которая содержит меньшее количество дефицитного вольфрама, но обладает лучшими механическими свойствами, чем сталь 8Х4В9Ф2-Ш и более технологична в термообработке. Подшипники из сталей могут использоваться при температуре до 500°С. Химический состав некоторых теплопрочных подшипниковых сталей дан в табл.5. Твердость колец и тел качения теплопрочных подшипников обычно составляет 60 ÷ 65 HRC_э.

Табл.4. Химический состав коррозийно-стойких подшипниковых сталей, %

Страна	Марка	C	Cr	Mo	V	Si	Mn	Ni
Россия	95Х18-Ш	0,90÷1,00	17,0÷19,0	—	—	Менее 0,80	Менее 0,70	—
	110Х18М-ШД	1,10÷1,20	16,5÷18,0	0,50÷0,80	—	0,53÷0,93	0,50÷1,00	—
США	440С	0,95÷1,20	16,0÷18,0	Менее 0,75	—	Менее 1,00	Менее 1,00	—
	440СМ	0,95÷1,20	13,0÷14,5	3,80÷4,50	—	—	—	—
Германия	Х45Cr 13	0,42÷0,50	12,5÷14,5	—	—	—	Не более 1,0	—
	X102CrMo 17	0,95÷1,10	16,0÷18,0	0,35÷0,75	—	Не более 1,00	Не более 1,00	Не более 0,50
	X90CrMoV 18	0,85÷0,95	17,0÷19,0	0,90÷1,30	0,07 . .0,12	—	—	—

Табл.5. Химический состав теплопрочных подшипниковых сталей, %

Страна	Марка	C	Cr	Mo	W	V
Россия	8Х4В9Ф2-Ш	0,70÷0,80	4,00÷4,60	Менее 0,30	8,5÷9,5	1,40÷1,70
	8Х4М4В2Ф1-Ш	0,75÷0,85	3,90÷4,40	3,90÷4,40	1,5÷2,0	0,90÷1,20
США	М50	0,77÷0,85	3,75÷4,25	4,00÷4,50	—	0,90÷1,10
Германия	80MoCrV 42 16	0. 77÷0.85	3.75÷4.25	4.00÷4.50	—	0.90÷1.10
	82WMoCrV 6 5 4	0.78÷0.86	3.80÷4.50	4.70÷5.20	6.0÷6.7	1.70÷2.00
	X75 WCrV 18 4 1	0.70÷0.78	3.80÷4.50	Менее 0,60	17,5÷18,5	1,00÷1,20

   Все большее распространение получают подшипники с шариками из нитрида кремния Si₃N₄. Этот материал обладает значительно более высокой, чем применяемые стали, теплопрочностью и контактной долговечностью. Плотность нитрида кремния составляет около 3,2/см³ (закаленной стали ШХ15 7,8 г/см³. Благодаря этому при высокой частоте вращения развиваются меньшие центробежные силы. Коэффициенттрения пары нитрид кремния-сталь меньше, чем пары сталь- сталь. Поэтому тепловыделение при работе таких подшипников меньше, чем стальных. Подшипники с шариками из нитрида кремния находят применение в высокоскоростных узлах.  

   Штампованные сепараторы подшипников общего применения изготовляют главным образом из низкоуглеродистых сталей 08кп, 08пс, 10кп, 10пс, реже из латуней ЛС 63 и ЛС 59-1, а коррозийно-стойких и теплопрочных подшипников — из сталей 12Х18Н9, 12Х18Н9Т, 12Х18Н10Т. Массивные сепараторы получают из труб, прутков и штампованных заготовок. Наиболее употребимыми материалами являются: латуни ЛС 59-1, ЛС 59-1Л, сталь 30, бронзы БрАЖМц 10-3-1-5 и БрАЖН 10-4-4, алюминиевые сплавы Д 1, Д 6, АК 4, текстолит. Значительное количество высокотехнологичных с хорошими звукопоглощающими свойствами сепараторов получают литьем из термопластов. Заклепки и распорки сепараторов. изготавливают главным образом из сталей 15 и 20.

   К подшипниковым материалам для колец и тел качения предъявляют жесткие требования по металлургической загрязненности, наличию дефектов, структурной неоднородности и др. Детали машин, несущие одновременно функции наружного или внутреннего колец подшипников, рекомендуется изготавливать из подшипниковых сталей.

Подшипники как это делают| Статьи на Podsnab

По своей конструкции импортные подшипники представляют собой функциональный узел, что крайне необходим для поддержки и направления оси и вала, что постоянно вращается. Подшипниковый узел применяют для того, чтобы уменьшить процесс трения между движущимися деталями рабочего механизма. То же самое касается и неподвижных частей конструкции.

За счет шарикоподшипников удается уменьшить возможные потери рабочей энергии, устранить нагрев и свести к минимуму износ всех рабочих запчастей. Это положительно сказывается на процессе эксплуатации всего оборудования.

Производством подшипниковых узлов занимаются такие популярные компании-производители:
• SKF – шведская промышленная группа, которая осуществляет поставки своей продукции в 130 стран мира;
• TIMKEN – популярный американский концерн, что занимается сборкой шариковых изделий;
• FAG – производитель узлов из Германии;
• NSK, NTN и Koyo – три главных производителя из Японии;
• Kinex – известный словацкий концерн;
• SNR – ведущий французский производитель, что считается одним из самых крупных европейских поставщиков.

Чтобы разобраться с тем, как делают шариковые подшипники вместе с необходимым набором шариков, важно детально ознакомиться с каждым этапом производства. Компании применяют необычные техники и качественные материалы, строго соблюдая технологический процесс и нормы.

Особенности производства

Изготовление подшипников качения подразумевает использование определенных марок стали. Этого требует установленный ГОСТ на подшипники. К примеру, для производства набора колец и тел качения рекомендуется подбирать сталь, что выполнена из железа. Для сепараторов, наоборот, используют более тяжелые виды материалов или сплавы – из тяжелых и легких металлов (это может быть чугун, латунь, алюминий или бронза).

На сегодняшний день в продаже предложена различная маркировка подшипников, каждый из которых отличается определенными технологическими процессами. Несмотря на конкретные модели и специфику их разработки, чтобы в дальнейшем узлы могли качественно работать, они подвергаются токарной обработке. Затем, производители используют обработку под большим давлением, термическую обработку, шлифовку и только после этого – начинают собирать готовую продукцию.

Процесс производства колец

Разбираясь с тем, как собрать подшипник, важно начать свое знакомство с процесса производства колец. Такая процедура отличается поэтапным выполнением всей работы, что позволяет производителю не упустить важные моменты:
1. Необходимо подготовить заготовки, что производят из труб и прутков, выполненных из металла с антикоррозийными свойствами. Для этого важно учитывать заранее выбранный диаметр.
2. Первый этап обработки осуществляется посредством вальцевания и давления.
3. Далее, мастера выполняют токарные процессы, что позволяет нарезать кольца и произвести стандартную процедуру обработки их поверхности.
4. Затем, происходит нагрев деталей до температуры +850 градусов, а после – мгновенное охлаждение до +40 градусов.
5. Отпуск конструкций осуществляется при соблюдении температурного режима +170 градусов.

На заключительных этапах происходит шлифовка всех торцевых поверхностей, шлифовка внутри и снаружи, а также обработка дорожек качения. Посмотреть весь процесс можно на видео в интернете. Там также будет представлена окончательная шлифовка дорожек качения до необходимых показателей шероховатости.

Изготовление тел качения и сепараторов

Тела качения изготавливают с применением стальной проволоки соответствующего диметра, которую нарезают для будущих заготовок. Полученные детали в обязательном порядке проходят обработку под специальным прессом, чтобы придать им шарообразной формы. Далее, запчасти поддаются обработке сильным давлением, что позволяет достичь необходимого припуска – 100 мкм. Затем, происходит термообработка по той же схеме, что и для набора колец. На заключительном этапе проводится шлифовка и полировка готового изделия.

Чтобы понять, как делают подшипники качения для различных машин, для начала следует ознакомиться с процедурой создания сепараторов:
• Далеко не все модели сепараторов имеют малый вес – все зависит от определенных подшипниковых узлов, для которых они изготавливаются. Чаще всего разработчики применяют в качестве заготовки стальные листы.
• Далее, в листе делают специальные отверстия – их размер должен соответствовать размеру уже готовых тел качения.
• На третьем этапе производится сначала черновая, а затем чистовая штамповка будущих деталей. Это потребуется для того, чтобы сепараторы получили необходимую форму.

Для заклепок нужно будет проделать специальные отверстия. Проводится заключительная обработка выполненных отверстий. После этого можно приступать к следующему финишному этапу – сборка будущей конструкции.

Процесс сборки

Сборка начинается с того, что мастера вставляют внутреннее кольцо в наружное, а между ними фиксируют готовые тела качения. После этого в нескольких участках, используя заклепки, нужно установить сепаратор. Перед продажей все модели проходят тщательную проверку на работоспособность, выполняется маркировка и смазка продукта.

Подходящую модель подбирают с учетом некоторых параметров. Выбрать подшипник по размерам онлайн можно на сайте, воспользовавшись специальной схемой поиска.

Поделитесь в соц. сетях

Керамические подшипники, информация о керамических подшипниках, использование

Керамикой называют группу неорганических материалов с различными добавками, которые в процессе обработки подвергают процессам формования и спекания. Эти материалы люди научились получать еще в древности. Не утрачивает они своей популярности и в наши дни. Современные керамические изделия изготавливают на основе кремниевых нитридов, а также карбидов, оксидов алюминия или циркония.

Особый химический состав этих изделий наделяет их следующими уникальными свойствами:

• высочайшая твердость;
• повышенная жесткость;
• уменьшенный коэффициент трения;
• малый вес;
• неспособность проводить ток;
• износостойкость;
• немагнитность.

Возможности новейших технологий делают возможным получение высокоточных керамических деталей. Однако по ряду параметров керамика по-прежнему уступает стали. Эти ключевые недостатки данного материала (хрупкость, высокая стоимость, недостаточная прочность) пока что остаются непреодолимыми. Тем не менее, многочисленные преимущества керамических материалов позволяют с успехом использовать их для изготовления определенных деталей – например, подшипников скольжения и качения.

Подшипники качения из керамики

Подшипник качения состоит из следующих частей:

нижнее и верхнее кольцо;

тела качения, расположенные между кольцами;

сепаратор, который организует правильное распределение тел качения.

Из керамики могут быть изготовлены тела и кольца качения либо только ролики или шарики (кольца в этом случае изготавливаются из металла). В гибридных моделях керамику используются только для изготовления тел качения.

Для изготовления сепараторов керамических подшипников чаще всего используют износоустойчивый пластик высокой прочности. Китайские производители изготавливают сепараторы из металла.

Отличительные особенности керамических подшипников, снабженных пластиковыми сепараторами:

• электроизоляционные свойства;
• немагнитность;
• сохранение размеров в случае изменения температуры;
• продолжительный срок использования;
• нормальная работа при высоких оборотах;
• небольшой вес;
• невосприимчивость к воздействию агрессивных веществ;
• могут контактировать с пищей;
• не требуют большого количества смазки, при определенных условиях способных функционировать без смазки;
• слабый шум во время работы;
• небольшой нагрев;
• уменьшенное трение;
• могут использоваться при расширенном температурном диапазоне.

Преимущества и недостатки

Керамика обладает более высокой твердостью, чем сталь, поэтому керамические подшипники имеют больший ресурс работы, чем их стальные аналоги. Повышенная гладкость поверхностей керамических тел качения и колец обеспечивает снижение трения и тепловыделения. К преимуществам изделий из этого материала относятся также такие характеристики, как размерная стабильность, небольшой вес, электроизоляционные характеристики, низкая теплопроводность (в 5 раз меньше, чем у стали). Большинство вышеперечисленных преимуществ (кроме немагнитности и химической устойчивости) относятся также и к гибридным моделям.

Основным недостатком керамических подшипников является меньшая номенклатура. Однако в последнее время ассортимент моделей из керамики быстро расширяется, поэтому данный недостаток становится все менее выраженным.

К числу недостатком можно отнести также более высокую хрупкость и меньшую, чем у металла, прочность. Минусом таких изделий является и их цена. Снизить ее можно, используя модели гибридного типа.

Керамические подшипники используются в следующих изделиях и отраслях:

• электролизные ванны;
• химическое машиностроение;
• насосы;
• турбины;
• вакуумная техника;
• медицинское оборудование;
• приборы и приспособления, используемые в пищевой промышленности;
• оборудование чистых комнат;
• средства транспорта;
• генераторы и электромоторы.

Кто производит?

Выпуском керамических подшипников занимаются такие производители, как Boca Bearing, SKF, FYH, VKE, Koyo. Компания FYH из Японии поставляет на рынок гибридные высокотемпературные подшипники.

Американская компания Boca Bearing выпускает большой ассортимент роликоподшипников и шарикоподшипников. Для изготовления своей продукции она использует оксиды алюминия, циркония, кремниевые карбиды и нитриды. Также она производит гибридные модели. Маленькие, легкие, высокоскоростные Ceramic Orange ABEC 7 Seal облегчают вращение мультипликаторной катушки спиннинга и не допускают появления вибраций. Boca Bearing выпускает специализированные серии керамических моделей, предназначенных для упаковочной техники, а также гибридных изделий, используемых в оборудовании для очистных сооружений.

Компания SKF производит следующие модели:

• гибридные 1-рядные радиальные шарикоподшипники;
• гибридные 1-рядные роликоподшипники с цилиндрическими роликами;
• гибридные прецезионные радиально-упорные модели;
• гибридные прецензионные цилиндрические роликоподшипники;
• шарикоподшипники гибридные с нержавеющими обоймами;
• гибридные радиально-упорные изделия.

Продукция компании Koyo

Большой ассортимент цельнокерамических и гибридных моделей поставляет на рынок японский производитель Koyo. Он выпускает однорядные гибридные высокотемпературные шарикоподшипники. Кольца этих изделий изготавливаются из сверхпрочной стали, шарики производятся из нитрида кремния, а сепараторы – из графита. Они подходят для валов диаметром от 6 до 40 миллиметров. Также эта японская компания выпускает радиально-упорные полнокерамические шарикоподшипники. Для их изготовления используется нитрид кремния. Возможная температура использования – от минус двухсот до плюс восьмисот градусов.

Японский производитель выпускает и устойчивые к коррозии гибридные шарикоподшипники, способные работать в температурном диапазоне от минус ста до плюс двухсот градусов, а также в вакууме. Их кольца изготавливаются из стали, сепаратор производится из фторуглеродного пластика, а для изготовления шариков используется фторуглеродный пластик. Кроме этого, данной компанией производятся немагнитные гибридные подшипники, высокооборотные гибридные шарикоподшипники и гибридные подшипники для промышленных роботов.

Керамические подшипники скольжения

В составе металлокерамических втулок присутствует порошковая бронза, сталь либо железо с графитовой добавкой. Эти изделия получают путем прессования материала при высоком давлении и дальнейшего спекания в условиях повышенной температуры. Наличие пористой структуры обеспечивает быстрое впитывание и удержание смазки. Благодаря добавлению графита существенно уменьшается коэффициент трения.

Композиция ПА-БрОГр2, в составе которой присутствуют медь, олово и графит, обеспечивает бесшумную работу с уменьшенным износом в сельскохозяйственных механизмах, автомобилях и электрических двигателях. Вкладыши из материалов на основе ПА-БрОХН ( в составе присутствуют медь, олово, а также хром и никель) отличаются высокой твердостью. Их используют в механизмах кораблей, приборах, станках и автомобилях. Композиция ПА-ДГр10 подходит для изготовления деталей, способных работать без смазки. Их используют в насосах и различных приборах. Железографитные керамические подшипники скольжения (ГОСТ 26802-86) используют в сельскохозяйственной технике, станках, автомобилях.

Статьи

Открытие филиала в Санкт-Петербурге

Podtrade cтал авторизованным дистрибьютором DYZV

Podtrade cтал авторизованным дистрибьютором ZWZ

Приводные цепи IRIS

SKF разрабатывает датчики для сбора информации о подшипниках

Подшипники Timken использовали в новом космическом телескопе

Новые радиальные уплотнения валов от SKF

Инструкция по склеиванию и оперативному ремонту

Материалы для подшипников — керамика, хромированная сталь, нержавеющая сталь и пластик

Из каких материалов изготавливаются шарикоподшипники?

В подшипниковой промышленности используются различные материалы для производства различных компонентов подшипников. Материалы подшипников обрабатываются для достижения желаемых свойств, чтобы максимизировать производительность и срок службы подшипника. Материалы, описанные здесь, являются наиболее часто используемыми. Дополнительную информацию можно найти в Листах технической информации для шаров, крышек и фиксаторов.

Шарикоподшипники по материалам

• Керамические шарикоподшипники
• Подшипники из пластика и неметалла

• Скачать в формате PDF

Запросить предложение

Подшипники из хромистой стали — SAE 52100

Наиболее распространенным материалом, используемым для изготовления несущих компонентов прецизионных шарикоподшипников, роликоподшипников и конических роликоподшипников, является хромистая сталь 52100. Этими компонентами являются внутренние и наружные кольца подшипников, шарики и ролики. Химический состав этой стали имеет высокое содержание углерода и около 1,5% хрома. Используя методы контролируемой обработки и термообработки, готовые компоненты подшипников обладают высокой прочностью, устойчивой к растрескиванию, и твердой поверхностью, устойчивой к контактной усталости качения под поверхностью. Типичная поверхностная твердость компонентов подшипников, изготовленных из этого материала, составляет от 60 до 64 по шкале твердости Роквелла C (Rc).

Особо чистые подшипники из хромистой стали 52100

Необработанная сталь, используемая для производства высокоточных миниатюрных подшипников, обрабатывается с дополнительными этапами плавки. В результате получается тип стали с очень однородной мелкозернистой структурой материала, контактные поверхности подшипника могут быть очень гладкими, поэтому подшипник работает очень тихо.

Наиболее распространенным методом термической обработки хромистой стали является сквозная закалка стали в печи с контролируемой атмосферой. Подшипники, изготовленные из хромистой стали, могут работать при постоянной температуре до 120°C.

При более высоких температурах можно выполнить термостабилизацию компонентов подшипника. Варьируя процесс термообработки, можно производить подшипники, способные работать при температуре 220°C и выше. Для этих применений компоненты должны быть подвергнуты закалке при более высокой температуре, соответствующей температуре эксплуатации. Эта обработка с повышенным отпуском отрицательно влияет на твердость материала и снижает несущую способность подшипника.

SAE 52100 — отличная подшипниковая сталь общего назначения. Благодаря своей превосходной твердости и износостойкости он демонстрирует хорошую усталостную долговечность в подшипниках качения. Однако коррозионная стойкость хромистой стали плохая из-за низкого содержания хрома. Поверхности подшипников должны быть защищены покрытием из ингибитора ржавчины или маслом, чтобы остановить окисление.

Как видно из следующей таблицы, стандартный химический состав хромистой стали зависит от страны, в которой она производится.

Обозначение Страна	C% Углерод	Si% Кремний	Мн% Марганец	П% Фосфор	Cr% Хром	Мо% Молибден	Ni% Никель	S% Сера
AISI 52100 США	. 95-1.1	.15-.35	.5 макс.	0,012 макс.	1,3-1,6	.08 макс.	.25 макс.	0,25 макс.
100CR6 Германия	.95-1.1	.15-.35	.25-.45	.03 макс.	1,35-1,65	.1 макс.	—	0,2 макс.
SUJ2 Япония	.95-1.1	.15-.35	.5 макс.	0,025 макс.	1,3-1,6	.08 макс.	.25 макс.	0,25 макс.
GCR15 Китай	.95-1.05	.15-.35	.25-.45	0,027 макс.	1,4-1,65	.1 макс.	.23 макс.	0,2 макс.

Подшипники из нержавеющей стали

Материалы из нержавеющей стали используются для изготовления компонентов подшипников, поскольку она более устойчива к поверхностной коррозии из-за более высокого содержания хрома (~18%) с добавлением никеля. Хром реагирует с кислородом, образуя слой оксида хрома на поверхности, создавая пассивную пленку.

Подшипники из мартенситной нержавеющей стали — AISI 440C

Содержание углерода в нержавеющих сталях серии 400 достаточно велико, поэтому их можно упрочнить стандартными методами термообработки до Rc58. Из-за меньшей твердости несущая способность подшипников из этого материала на 20% ниже, чем у подшипников из хромистой стали 52100. Уровень содержания углерода означает, что компоненты являются магнитными. Коррозионная стойкость является «хорошей», когда материал 440C подвергается воздействию пресной воды и мягких химикатов. Этот материал в основном используется производителями подшипников в США.

Миниатюрные подшипники, изготовленные из обычной нержавеющей стали 440C, будут немного шумными, поскольку крупные карбиды, которые обычно концентрируются на границах зерен, обнажаются в процессе чистовой обработки дорожек качения. Подшипники большего диаметра не подвержены этому заболеванию. Подшипники из нержавеющей стали серии 400 могут работать при более высоких температурах, чем хромистая сталь, до 250°C непрерывно. Подшипники из этого материала, как правило, дороже, чем подшипники из хромистой стали.

Подшипники из мартенситной нержавеющей стали – ACD34 / KS440 / X65Cr13

Многие производители миниатюрных подшипников изготавливают свои кольца и шарики из нержавеющей стали с немного более низким содержанием углерода и хрома, чем AISI 440C, известной под несколькими названиями, включая ACD34, KS440 и X65Cr13. После термической обработки этот материал имеет более мелкие карбиды, поэтому подшипник будет иметь превосходные характеристики низкого уровня шума, обеспечивая при этом такую ​​же коррозионную стойкость, как и 440C. Для подшипников, изготовленных из этого материала, некоторые производители публикуют те же значения грузоподъемности, что и для подшипников из хромистой стали. Это связано с использованием строго контролируемых методов термообработки, в результате которых достигается твердость до Rc 60. Хотя это одна из наиболее широко используемых нержавеющих сталей для шарикоподшипников, для этого материала нет обозначения AISI.

Подшипники из мартенситной нержавеющей стали – SV30

Мартенситная нержавеющая сталь может быть модифицирована во время обработки необработанной стали путем снижения содержания углерода и введения азота в качестве легирующего элемента. Азот увеличивает насыщение хромом, который вместо карбидов хрома превращается в нитриды хрома. В результате получается высокопрочная сталь высокой твердости с микроструктурой , превосходящей , которая увеличивает усталостную долговечность на 100% (в два раза) в определенных областях применения. Этот материал также обладает повышенной коррозионной стойкостью, даже лучше, чем 440C и ACD34-9.0184 до 5 раз лучше . Подшипники, изготовленные из этого материала, могут иметь надбавку к цене на 20–40 %, но часто это более чем компенсируется выигрышем в превосходных характеристиках. Более подробная информация доступна в Техническом информационном листе SV30.

Термическая обработка подшипниковых сталей

Когда подшипниковые стали находятся в мягком (незакаленном) состоянии, металлурги называют их структуру перлитной. Чтобы закалить сталь, ее нужно нагреть до очень высокой температуры, а затем очень быстро охладить. При нагревании в печи для термообработки до 1750°F структура превращается из перлита в то, что известно как аустенит. После закалки (очень быстрого охлаждения) структура переходит из аустенитной в мартенситную. После превращения в мартенсит сталь становится очень твердой. Однако на данный момент он не считается «термически стабилизированным». Это связано с тем, что не весь аустенит превращается в мартенсит в процессе закалки. Это явление называется «остаточным аустенитом».

Если сталь не термически стабилизирована, остаточный аустенит в течение длительного периода времени (возможно, лет) превратится в мартенсит. Это превращение сопровождается увеличением объема, которое называется металлургическим ростом (не путать с термическим ростом). Металлургический рост вызовет изменение размеров и формы любых стальных деталей, таких как подшипники, даже при комнатной температуре.

Хотя это не проблема для низкоточных подшипников товарного типа, для высокоточных (ABEC 5P, 7P, 9P) миниатюрные подшипники это отсутствие размерной стабильности может вызвать проблемы. Чтобы устранить этот нежелательный металлургический рост, сталь должна быть подвергнута термической стабилизации. Это достигается повторными циклами охлаждения при -120 F и отпуска для преобразования большого процента остаточного аустенита в мартенсит.

В таблицах ниже показан химический состав сплавов нержавеющей стали, рассмотренных выше.

Обозначение Страна	C% Углерод	Si% Кремний	Мн% Марганец	П% Фосфор	Cr% Хром	Мо% Молибден	Ni% Никель	S% Сера
AISI 440C США	. 95-1,2	1,0 макс.	1,0 макс.	.04 макс.	16-18	0,75 макс.	.25 макс.	0,3 макс.
SUS440C Япония	.95-1,2	1,0 макс.	1,0 макс.	.04 макс.	16-18	0,75 макс.	.25 макс.	0,3 макс.
9Cr18 Китай	.90-1.05	0,75 макс.	0,75 макс.	0,035 макс.	16-19	0,75 макс.	.23 макс.	0,3 макс.

Улучшенная нержавеющая сталь 440 — ACD34

Обозначение Страна	C% Углерод	Si% Кремний	Мн% Марганец	П% Фосфор	Cr% Хром	Мо% Молибден	Ni% Никель	S% Сера
KS440 Япония	. 6-.7	1,0 макс.	1,0 макс.	.03 макс.	12-13,5	.25 макс.	—	0,1 макс.
GCR15 Китай	.6-.7	1,0 макс.	1,0 макс.	.04 макс.	12-14	0,75 макс.	—	0,3 макс.

Подшипники из аустенитной нержавеющей стали AISI316

Компоненты подшипников, изготовленные из материалов из нержавеющей стали серии 300, обладают большей коррозионной стойкостью и немагнитны из-за низкого содержания углерода. Однако компромисс заключается в том, что этот материал не может быть закален, поэтому подшипники могут работать только при низких нагрузках и скоростях. Поверхности подшипника вступают в химическую реакцию с кислородом, называемую процессом пассивации; образующаяся на поверхности пассивная пленка защищает подшипник от коррозии. Коррозионная стойкость наилучшая, когда подшипник не полностью погружен в жидкость (например, при подводном применении). Подшипники из этого материала обычно изготавливаются по специальному заказу, требующему минимального количества; к тому же они дороже.

Другие подшипники из нержавеющей стали серии 300

Щиты подшипников, уплотнительные шайбы и фиксаторы шариков иногда изготавливаются из нержавеющей стали AISI303 или AISI304, поскольку они обладают умеренной коррозионной стойкостью и лучше подходят для придания различных форм.

Подшипники из легированной углеродистой стали

Материалы из углеродистой стали используются для производства различных компонентов подшипников и бывают двух основных типов: из легированной стали со средним и низким содержанием углерода.

Подшипники из среднеуглеродистой легированной стали

Подшипники, изготовленные из легированной стали со средним или низким содержанием углерода, обычно называют «полупрецизионными» или «промышленными» подшипниками. Типичными материалами являются AISI8620 или AISI4320. Внутреннее и наружное кольца подвергаются поверхностной закалке в процессе термической обработки, называемой поверхностной закалкой или науглероживанием. Подшипники из этих материалов не могут выдерживать большие нагрузки, работать на высоких скоростях и не обладают коррозионной стойкостью. Подшипники из этих материалов обычно имеют низкую стоимость.

Подшипники из низкоуглеродистой легированной стали

Низкоуглеродистая сталь используется в производстве сепараторов подшипников, металлических экранов и металлических шайб, вокруг которых отливается резина для уплотнений. Распространенными материалами являются AISI C1008 и C1010. Материал должен быть защищен от коррозии с помощью покрытия маслом/смазкой (клетки) или гальваническим покрытием (экраны). Дополнительную информацию о фиксаторах и крышках можно найти в соответствующих технических бюллетенях.

Подшипники из пластмассы и неметаллических материалов

Сепараторы

Иногда для изготовления сепараторов подшипников используются пластмассы. Наиболее распространенным является формованный нейлоновый пластик, но также используется формованный ацеталь (ПОМ). Другие полимеры используются в специальных конструкциях подшипников, где предъявляются особые требования к характеристикам, такие как высокая скорость, низкий крутящий момент или низкий уровень шума.

Сепараторы, изготовленные из фенольных (фенолформальдегидных) материалов, наиболее распространены в высокоскоростных шарикоподшипниках, используемых в шпинделях станочного оборудования. Фенольные сепараторы легкие и обладают высокой прочностью. Стоимость обработки этого материала привела к увеличению использования вместо него пластика. Дополнительная информация содержится в техническом бюллетене Cages.

Уплотнения

Наиболее распространенным материалом для уплотнений является нитрилкаучук или бунакаучук. Он обладает хорошими механическими свойствами, может использоваться в широком диапазоне температур, устойчив ко многим химическим веществам и имеет низкую стоимость. Такие материалы, как витон и силикон, являются дорогими эластомерами, и они обычно используются, когда применение требует их уникальных свойств.

Подшипники из керамических материалов

Подшипники из керамических материалов занимают особую нишу в производстве подшипников. Наиболее распространенным устройством является гибридный подшипник, обычно с кольцами из нержавеющей стали и керамическими шариками. Наиболее распространенным керамическим материалом является нитрид кремния. Мячи из этого материала имеют твердость до Rc78 и очень гладкую поверхность. Гибридные подшипники дороже, чем все подшипники из нержавеющей стали.

Каталог подшипников

Ознакомьтесь с нашим онлайн-каталогом продукции с более чем 10 000 продуктов с полными спецификациями и 3D-моделями CAD, доступными для скачивания — и все это бесплатно!

Просмотреть каталог

Просмотреть новое сообщение
View Previous Post

Справочник по материалам для шарикоподшипников

Престон Соуза
Специалист по продуктам, xiros Bearings

Шариковые подшипники могут использоваться в различных областях, от медицинских и упаковочных технологий до электроники и офисной техники. Поскольку эти компоненты доступны из различных типов материалов, каждый из которых имеет свой собственный набор характеристик и преимуществ, взвешивание плюсов и минусов конкретного типа шарикоподшипника может стать важной частью процесса проектирования. Шариковые подшипники чаще всего изготавливаются из стали, керамики или пластика. Хотя каждый шарикоподшипник состоит из четырех основных частей — наружного кольца, внутреннего кольца, сепаратора и шариков, — каждый из них имеет свой набор уникальных характеристик.

Стальные шарикоподшипники

Стальные шарикоподшипники являются надежным решением для многих инженеров-конструкторов отчасти потому, что это более старая технология. Как правило, эти типы подшипников состоят из цельнометаллических деталей, но доступны с различными типами стальных колец и шариков или с фенольным сепаратором.

Стальные шарикоподшипники идеально подходят для тяжелых условий эксплуатации с чрезвычайно высокими нагрузками и быстрыми оборотами в минуту (об/мин), а некоторые из них имеют радиальную грузоподъемность до 30 000 фунтов. Еще одним преимуществом стальных шарикоподшипников является то, что они имеют тенденцию быть очень точными из-за зазора, который может быть достигнут в процессе производства.

Стальные шарикоподшипники также имеют немало недостатков. Они тяжелые и шумные, и, в зависимости от марки стали, им не хватает химической стойкости. Они требуют постоянной смазки, а это означает затраты времени и денег на техническое обслуживание. Сталь подвержена коррозии во влажной или мокрой среде. Из-за необходимости смазки большинство стальных шарикоподшипников также должны быть герметизированы, чтобы исключить попадание внутрь грязи и мусора и вытекание смазки. Несоблюдение надлежащей герметизации может привести к выходу подшипника из строя. Кроме того, в медицинских приложениях их магнитные свойства могут вызывать проблемы.

Кроме того, чрезвычайно большое количество производителей стальных шарикоподшипников приводит к огромным колебаниям цен, от недорогих до чрезвычайно дорогих. Это может быть воспринято как преимущество или недостаток, но в любом случае варианты могут быть огромными, и покупатели стальных шарикоподшипников задаются вопросом, получают ли они желаемое качество.

Керамические шарикоподшипники

Наиболее распространенный тип керамического шарикоподшипника часто считается «гибридным», что указывает на то, что внешнее кольцо, внутреннее кольцо и сепаратор подшипника состоят из стали, а шарики изготовлены из из керамического. Керамический материал позволяет подшипнику работать быстрее, сохраняя при этом более низкую рабочую температуру и одновременно снижая шум, вибрацию и износ. Поскольку гибридные керамические шарикоподшипники представляют собой гибридную конструкцию и все еще содержат стальные кольца, они так же подвержены коррозии, как и стальные шарикоподшипники.

Полностью керамические шарикоподшипники имеют тенденцию быть более устойчивыми к коррозии, более жесткими и легче по весу, чем большинство стальных шарикоподшипников. Кроме того, полностью керамические шарикоподшипники немагнитны, что полезно для приложений, где это может быть критично (например, оборудование МРТ). Также возможны более низкие коэффициенты трения и более высокие обороты, а поскольку они не проводят ток, керамические шарикоподшипники можно использовать в электрических устройствах. Кроме того, большинство керамических шарикоподшипников могут работать при температурах до 1800 ̊ F.

Благодаря этим преимуществам керамические шарикоподшипники являются привлекательным решением. Однако эти типы подшипников чрезвычайно дороги, что само по себе является веским аргументом в пользу поиска альтернативного решения, когда не нужны сверхвысокие скорости и высокие температуры.

Пластиковые шарикоподшипники

Хотя пластиковые шарикоподшипники представляют собой более новую технологию, они обладают преимуществами, которых нет у стальных или керамических шарикоподшипников. Пластиковые шарикоподшипники состоят из полностью пластиковых колец и пластикового сепаратора и обычно доступны с тремя различными типами шариков: пластиковыми, стеклянными или из нержавеющей стали. Выбор материала часто зависит от среды, в которой будет использоваться подшипник.

Наиболее распространенным материалом шариков в шарикоподшипниках является нержавеющая сталь. Шары из нержавеющей стали являются наиболее экономичным выбором, но они тяжелее, чем пластиковые и стеклянные варианты, и они являются магнитными, что может нанести ущерб некоторым приложениям. Стеклянные шарики идеально подходят, когда требуется раствор без содержания металлов. Стеклянные шарики также обладают превосходной химической стойкостью и весят меньше, чем стальные шарики. Пластиковые шарики — еще один идеальный вариант. Они весят меньше, чем стальные и стеклянные шарики, и обладают превосходной износостойкостью, сохраняя при этом устойчивость к широкому спектру химических веществ.

Какую бы конфигурацию вы ни выбрали, пластиковые шарикоподшипники идеально подходят для применения в условиях от нормальных до высоких скоростей и обладают рядом дополнительных привлекательных характеристик. Благодаря пластиковой конструкции пластиковые шарикоподшипники являются самосмазывающимися, устойчивыми к коррозии и обеспечивают бесшумную работу. Еще одним важным преимуществом является то, что они легкие.

На рынке есть несколько производителей пластиковых шарикоподшипников. Есть компании, производящие простые пластиковые шарикоподшипники, обычно изготавливаемые из ацеталя, а есть компании igus, производящие подшипники из однородно смешанных материалов, включая базовый пластик, твердые смазочные материалы, волокна и нити. В вашем конкретном случае будет указано, достаточно ли использовать простой пластик, поскольку он предлагает легкое бесшумное решение и коррозионную стойкость. Если износ является серьезной проблемой, термопласт может быть более предпочтительным.

Тем не менее, есть случаи, когда пластмассовые шарикоподшипники не следует использовать, в том числе при высоких нагрузках или длительных температурах, превышающих 300 ̊ F.

Заключение
Каждый производитель предлагает свои варианты шарикоподшипников с различными характеристиками . Например, производители стальных шарикоподшипников часто предлагают свою продукцию из различных типов стали, включая серию 300 (мягкая нержавеющая сталь), серию 400 или хромированную сталь.

Таким же образом компания igus теперь предлагает свою линейку пластиковых шарикоподшипников xiros с девятью различными термопластичными материалами качения: • A500 для чрезвычайной химической стойкости, температуры до 302 ̊ F и соответствия FDA.
•B180 для высокой износостойкости, температуры до 176 ̊ F и соответствия FDA.
•C160 для применений, подверженных воздействию химикатов и при температуре 176 ̊ F или ниже.
•D180 для более высоких скоростей и меньших нагрузок по сравнению с другими вариантами xiros.
• F180 — это токопроводящий вариант с защитой от электростатического разряда, соответствующий требованиям FDA.
•G220 является стандартом xiros для превосходных износостойких свойств и диапазона высоких температур до 212 ̊ F.
•M180 — это поддающийся обнаружению материал для использования в упаковочном оборудовании.
•S180 — новейший вариант материала от igus, обеспечивающий еще большую износостойкость, чем B180, для применений, требующих более продолжительных рабочих циклов.
•T220 изготовлен из материалов, разрешенных в табачной промышленности, поэтому подходит для использования в этой области. igus предлагает онлайн-инструменты для пластиковых шарикоподшипников xiros, в том числе средство прогнозирования срока службы, которое позволяет ввести
 несколько единиц информации, а затем получить ожидаемый срок службы подшипников.

Игус
www.igus.com

Материалы, используемые в подшипниках — Matmatch

Одной из основных проблем при работе с динамическими машинами является трение . Повышенное трение приводит к замедлению процесса и неэффективной работе. Это также может привести к повреждению машины в результате частого контакта металлических поверхностей.

Трение можно устранить с помощью смазок , но даже смазочные материалы не являются очень эффективным решением. Подходящая смазка должна использоваться для определенного применения, иначе она просто не будет эффективной. Кроме того, смазочные материалы требуют частой замены, а их утилизация должна производиться надлежащим образом во избежание загрязнения окружающей среды. Эти недостатки преодолены другой альтернативой — подшипники .

Подшипники представляют собой механические узлы, которые позволяют машинам эффективно и легко переносить тяжелые грузы и двигаться с чрезвычайно высокой скоростью при прямолинейном или вращательном движении, уменьшая при этом трение. Практически во всех устройствах с движущимися частями используется один или несколько подшипников. Они играют ключевую роль почти во всех системах, от потолочных вентиляторов до автомобилей и промышленного оборудования [1].

В подшипниковой промышленности используются различные материалы для изготовления различных компонентов подшипников. Эти подшипниковые материалы подвергаются различной термообработке и процессам для достижения желаемых свойств, чтобы максимально увеличить срок службы и производительность подшипника.

Здесь вы узнаете: 

• Различные типы подшипников
• Наиболее распространенные материалы, используемые в подшипниках и компонентах подшипников 
• Типичные области применения подшипниковых материалов и факторы, учитываемые при выборе правильного материала

Типы подшипников

Ниже перечислены некоторые наиболее часто используемые подшипники, каждый из которых используется для своих целей [2].

Металлические материалы, используемые в подшипниках

Хромистая сталь SAE 52100

Роликовые, шариковые и конические роликоподшипники обычно изготавливаются из хромированной подшипниковой стали SAE 52100. Этот материал имеет отличную износостойкость и твердость по Роквеллу около 64 HRC. Подшипники из хромистой стали могут работать при температурах до 120°С, а при термической обработке доходят до 220°С. Однако одним из недостатков подшипников из хромистой стали является низкое содержание хрома .0077, что делает их подверженными коррозии [3].

Нержавеющая сталь AISI 440C

Подшипники из нержавеющей стали имеют более высокое содержание хрома (до 18%), что делает их более стойкими к коррозии, чем SAE 52100. Они могут работать при температурах до 250°C, но имеют низкую твердость и общую несущую способность, а также имеют более высокую стоимость производства [3].

AISI 440C — это высокоуглеродистая нержавеющая сталь, используемая в подшипниках качения (шариковых или роликовых). Он широко используется в агрессивных средах и в приложениях, где коррозионная стойкость важнее грузоподъемности, например, в шарикоподшипниках для приборов [4].

Химический состав подшипниковой стали [3]

AISI 440C может подвергаться термообработке и закалке до твердости 60 HRC. Его главный недостаток — более короткий усталостный срок службы по сравнению с SAE 52100. Однако в некоторых применениях сочетаются свойства высокой усталости и коррозионной стойкости за счет использования хромированных подшипников , изготовленных из стали стандарта SAE 52100 [4].

Другие металлические материалы, используемые в подшипниках, включают [1], [4]: ​​

• Металлический баббит (баббит на основе олова и баббит на основе свинца)
• Бронза
• Медно-свинцовые сплавы
• Чугун
• Алюминиевые сплавы
• Серебро

Неметаллические материалы, используемые в подшипниках

Неметаллические материалы подшипников обладают рядом свойств, подходящих для большого числа применений. Они обычно используются в приложениях с низким значением PV (давление-скорость) из-за их относительно более низкой теплопроводности по сравнению с металлами, в дополнение к удовлетворению требований к самосмазыванию, низкой стоимости, химической стойкости и стабильности при высоких температурах. Неметаллические материалы подшипников можно разделить на пластмассы, керамику, резину, углеродный графит и другие материалы. Вот некоторые из часто используемых материалов.

Нейлон

Нейлон представляет собой полиамид, кристаллический материал, широко используемый в материалах подшипников в качестве спеченного слоя внутри металлической втулки или втулки, отлитой под давлением. Он обладает превосходной ударной вязкостью, износостойкостью, усталостной и химической стойкостью. Нейлоновые подшипники обычно используются в малонагруженных устройствах, таких как бытовая техника [4]. Нейлон, наполненный MoS ₂ , в частности, обладает улучшенными смазывающими свойствами и хорошо подходит для подшипников.

Фенольные материалы

Фенольные материалы обычно используются для сепараторов высокоскоростных шарикоподшипников, таких как шпиндели станков. Они хорошо устойчивы к воде, кислым и щелочным растворам. Однако они имеют низкую теплопроводность и склонны к расширению, что делает их менее желательными в приложениях с высокой скоростью нагрузки [4]. Они используются в качестве замены металлических подшипников в электрических распределительных устройствах, подшипниках гидротурбин и подшипниках гребных валов судов. Хотя фенольные сепараторы обладают высокой прочностью и малым весом, они дороги в производстве, поэтому вместо них часто используют пластмассы [5].

Нитриловый каучук

Буна или нитриловый каучук — один из наиболее распространенных материалов для уплотнений подшипников. Он устойчив ко многим химическим веществам и может использоваться в широком диапазоне температур. Он также имеет хорошие механические свойства и дешев в производстве. Уплотнения подшипников также могут быть изготовлены из силикона и витона. Однако они используются только тогда, когда конкретное приложение требует их уникальных свойств из-за их высокой стоимости [5].

Тефлон

Политетрафторэтилен (ПТФЭ), широко известный как тефлон, представляет собой термопластичный полимерный материал, чья высокая химическая инертность, самосмазывающиеся свойства и низкий коэффициент трения делают его подходящим материалом для сепараторов подшипников качения, цапф и подшипников скольжения. подшипники, в том числе. Тефлон — мягкий материал с низким сопротивлением износу и ползучести, но его можно улучшить в тысячу раз за счет включения добавок, таких как волокна или частицы более твердых материалов [4].

Конструктивные свойства подшипников из неметаллических материалов [4]

Выбор подшипниковых материалов

Не существует идеальных подшипниковых материалов — они могут быть изготовлены из пластика, металла или композитных материалов в зависимости от типа подшипника, области применения, скорости, нагрузки и условий эксплуатации. Способ смазки также является ключевым фактором. Очень важно учитывать, что материал подшипника является лишь одной из деталей в процессе выбора подшипника, и даже самые дорогие подшипники не могут гарантировать успешную работу, если игнорируются другие принципы проектирования [4].

С точки зрения требований к применению материал подшипника должен удовлетворять балансу между двумя противоположными требованиями. Во-первых, используемый металл должен быть достаточно твердым и прочным , чтобы предотвратить такие проблемы, как ползучесть, и должен иметь соответствующий уровень усталостной прочности и ударопрочности. С другой стороны, матрица должна быть достаточно мягкой и пластичной , чтобы соответствовать механической обработке. Характеристики, которые следует учитывать при выборе материала, следующие [4]: ​​

• Коррозионная стойкость
• Стойкость к схватыванию
• Сопротивление усталости
• Встраиваемость
• Совместимость
• Пористость
• Коэффициент трения
• Коэффициент теплового расширения
• Теплопроводность
• Прочность на сжатие
• Стоимость

[1] Н.К. Джа, «Подшипники и экологическая инженерия», «Зеленое проектирование и производство для устойчивого развития», , Бока-Ратон: CRC Press, 2015.

[2] К. Найс, «Как работают подшипники», без даты, доступно [в сети]: https://science.howstuffworks.com/transport/engines-equipment/bearing3.htm [Проверено 14.11.2019]

[3] Р.К. Упадхьяй и Л.А. Кумарасвамидхас, «Проблемы отказа подшипников и меры по их устранению с помощью инженерии поверхности», В А.