Как изготавливают подшипники шариковые видео

Как делают шарики для подшипников (видео). Анализ подшипниковой продукции ЗАО «ВПЗ Изготовление подшипников

Изготовление заготовки

Заготовка, имеющая неправильную форму, изготавливается из стальной проволоки диаметром несколько больше диаметра будущего шарика. Заготовки формируются на холодно-выставочном автомате либо стане поперечно-винтового проката. Обкатка до первоначальной формы осуществляется на станке для обработки шариков. Здесь заготовка зажимается между двумя дисковыми матрицами и начинается процесс обкатки до того момента, пока заготовка не получит правильную форму с некоторым допуском от точного размера.

Процесс обработки

Полученные после первого процесса шарики требуют обработки. Поэтому, прежде всего, выполняется грубая обработка посредством абразивного материала. Процесс обработки происходит в специальных барабанах. После грубой обработки шарики вновь подвергаются обкатке на станке для обработки шариков. На станке заготовки неоднократно прокатываются между планшайбами, которые имеют чугунные диски специального профиля. Далее проходит процедура термической обработки в специальных печах. В результате термической закалки шарики приобретают необходимый уровень твёрдости.

Процесс шлифовки

Завершающий цикл

Здесь подшипниковые шарики подвергаются тщательной промывке специальными средствами, проходят строгий контроль качества, сортируются по группам, упаковываются в транспортную тару и отправляются по месту назначения.

Технология изготовления шариков подшипников

Шариковое производство включает следующие этапы:

1. Штамповка заготовок. Заготовки нарезаются из проволочного калиброванного бунта (прутка) и обрабатывается на холодновысадочном автомате или стане поперечно-винтовой прокатки. На выходе получается шарик, имеющий дефекты геометрии (кольцевые наплывы, центровой выступ).

2. Обдирка. Грубая абразивная обработка шариков в барабанах с абразивными чипсами, во время которой удаляются геометрические дефекты.

3. Обкатка. Производится при помощи дисковых матриц, представляющих собой нижнюю неподвижную и верхнюю вращающуюся планшайбы, оснащенные чугунными дисками специального профиля, в результате чего получаются полуфабрикаты с допуском +100 мкм от требуемого геометрического размера для последующих процессов шлифования и доводки.

5. Шлифовка. Производится до достижения размеров шарика с допуском +10 мкм от номинального. Используется оборудование, схожее с используемым на этапе обкатки, но более точное.

6. Доводка. Применяется при необходимости получения шариков более высокой точности.

Анализ подшипниковой продукции ЗАО «ВПЗ»

В 2015 году ЗАО «ВПЗ» реализовал подшипниковую продукцию по отраслям промышленности, указанным на круговой диаграмме рисунка 3.

Из анализа рынка реализованной продукции видим, что большую долю занимает автомобильная продукция. Одним из распространенных видов подшипников, используемых в автомобилях является шариковый подшипник качения. Важными критериями для пользователей автомобилей является низкий уровень шума в салоне автомобиля, именно поэтому важно учитывать качество комплектующих, в частности, подшипников.

Предприятие обладает исследовательским потенциал, поэтому постоянно расширяет номенклатуру своей продукции, производит прецизионные подшипники, а также подшипниковую и иную продукцию по чертежам заказчика.

Основные виды выпускаемой продукции:

Шариковые и роликовые подшипники;

ЖД подшипники и кольца;

Подшипники из нержавеющей стали;

Подшипники по СПЕЦ ТУ и ЕТУ.

Также предприятие имеет производственные мощности для механической обработки различных деталей машиностроения. На предприятии есть все необходимое оборудование для проведения таких операций, как:

Штамповка и другое.

Также завод имеет свой испытательный центр и оказывает услуги по проведению всех видов испытаний подшипников качения.

Способы и этапы производства

Существует два основных типа: скольжение и качения. Мы рассмотрим изделия из стали, где элементами, облегчающими вращения, являются шарики. Это самый востребованный в настоящее время вид. Они подразделяются на радиальные и упорные. Разница заключается в том, что первые компенсируют нагрузки, направленные перпендикулярно валу, а вторые отвечают за осевое смещение.

Деталь состоит из внешней и внутренней обоймы, металлических элементов и устройства, обеспечивающего правильное их распределение по периметру. Для узлов, работающих в условиях повышенного загрязнения, с одной или с обеих сторон устанавливается шайба-пыльник. Она препятствует попаданию извне абразивных частиц и ограничивает пространство, в котором находится смазка.

Технология производства подшипников начинается с подготовки необходимого сорта стали. На завод поступает металл определенной марки в виде круглых прутков.

Первоначально рассмотрим вопрос изготовления обойм:

Материалы

Важным вопросом для производства является, из какой стали делают обоймы подшипников? Наиболее распространенный материал имеет марку:

Они отличаются содержанием технологических присадок. В состав входит магний, кремний, углерод, хром в размерах до 2 процентов и примеси серы, фосфора, никеля, меди в очень ограниченном количестве. Твердость приобретается методом термической обработки.

Для изделий, выдерживающих большие нагрузки, необходимо иметь прочную поверхность соприкосновения и пластичную середину. В этом случае используются стали марки:

Плоскости подвергаются цементации. При этом достигается прочность от 59 до 66 HRCэ. Сердцевина остается более мягкой с показателем около 36. Производственный процесс немного отличается от предыдущего.

В промышленности требуются узлы для работы в агрессивных средах. Для производства в этом случае применяются стали марок 95Х18Ш и 110Х18МШД.

В литейных цехах, в агрегатах термической обработке, нужны продукты из термостойкого материала. В России используют 8Х4В9Ф2Ш и 8Х4М4В2Ф1Ш.

Как делают шарики для подшипников на заводе, видео

Изготовление такого материала является высокоточным производством. Необходимо достичь определенных параметров, при которых трение будет сведено к минимуму. Обычно это является отдельной отраслью, которая обеспечивает элементами качения сборочные цеха. Следует учесть, что материалом становится не только сталь разных марок, но и керамика, Si3N4. Это совершенно иной промышленный цикл. Они применяются в узлах с большими скоростями вращения, потому что обладают меньшей массой, не подвержены деформации при высоких температурах, и пара (сталь, нитрид кремния) имеют лучшие показатели по скольжению.

Технология изготовления шариков для подшипников:

Сырье, и как изготавливают шарики для подшипников: видео

Маленькая деталь для всего механизма является одной из самых сложных в технологическом смысле. Ведь добиться гладких, круглых шариков из металлического прутка с точными размерами до сотых долей микрона очень трудно, ведь лишний показатель может негативно сказаться на работе всего механизма. На заводах применяется специальная высококачественная сталь, регламентированная ГОСТом 3722-81:

Мы определили, из какой стали изготавливают подшипники. Стальные шары идут для производства узлов качения. Отдельно они используются в различных отраслях народного хозяйства. Также они незаменимы в сферах автомобильной, лакокрасочной, оборонной, цементной, кондитерской, химической и сельскохозяйственной промышленностях. Кроме этого, они могут выступать, как отдельные детали для дезодорантов и стержней пишущих ручек.

Эти устройства являются неотъемлемой частью в изготовлении колес и роликов для складской техники (гидравлические тележки, рохли), для запчастей и мебельной фурнитуры. В каталоге интернет-магазина «МПласт» можно найти необходимую деталь. Для этого надо войти на сайт и там найти требующееся изделие, а также определиться с ценой и формой оплаты.

Следующим шагом в изготовлении стало создание элементов качения из керамики. Они нашли свое применение в экстремальных условиях эксплуатации (реактивные двигатели, шпиндели в металлообрабатывающих станках, автомобили Формулы 1.

Заводы

В России существуют больше двух десятков больших предприятий, выпускающих такую продукцию. Мы приведем несколько примеров:

На российский рынок поступает продукция с заводов разных стран. Наибольшей популярностью пользуются подшипники, сделанные:

Эти механизмы можно разделить на группы по направлению нагрузки, по элементам, на которые опираются обоймы, по наличию или отсутствию вращающейся проставки и по материалу изготовления.

Из чего состоят, и как делают подшипники скольжения

Изделие бывает радиальным и опорным, с полным или частичным оборотом. В зависимости от условий эксплуатаций оно изготавливается в виде: внешней и внутренней обоймы (нижняя и верхняя), скользящей втулки (шайба), системы смазки (принудительная, естественная, воздушная).

Полированные поверхности, за счет смазочного материала или благодаря физическим свойствам прокладок, обеспечивают длительное легкое скольжение. Сырье для изготовления: сталь, чугун, бронза, фторопласт, баббит, алюминий, керамика. Подбираются пары с минимальным коэффициентом трения. Из какого металла изготовлена втулка подшипника, впрямую зависит, в каком обойме она будет вращаться.

Качения

Такие узлы делятся на радиальные, упорные и комплексные. Это определяет направление нагрузки. Первые подразделяются на три основных класса: шариковые, роликовые, игольчатые. Эти виды могут быть с ограничительными кольцами и без них, с одним или двумя пыльниками и полностью открытые.

В зависимости от материалов для изготовления подшипников качения, существуют несколько подклассов:

Для особых условий (сверхвысокие обороты вращения, сильный нагрев, необходимость эксплуатации в присутствии кислот и щелочей) применяются изделия из керамики, нитрида кремния, пластиков. Существуют модели, где скользящим слоем является газ или магнитное поле.

Устройство

Описать все многообразие не представляется возможным. Принципиально этот механизм состоит из внешней и внутренней опоры (их может заменить деталь корпуса), скользящей прокладки (смазка, сепаратор с элементами качения, втулка).

Самый распространенный вид сделан так:

Как собирают шариковые подшипники: видео

Процесс выглядит так:

Сборка опорного изделия заключается в создании сепаратора, удерживающего элементы качения в определенных местах. Края устройства завальцовывают. В реализацию идет в виде трех деталей (верхняя и нижняя шайба, и сам узел).

Для высоких нагрузок необходимо создать больше точек соприкосновения. В классический механизм невозможно поместить дополнительные шарики. Тогда производители делают в дисках технологические выемки, через которые количество мест касания становится максимальным. В дальнейшем происходит классическая склепка сепаратора.

Одним из проверенных поставщиков является компания «МПласт». Она реализует продукцию на основе подшипников, произведенных на территории России заводами с идеальной репутацией.

Виды подшипников

Подшипники различаются по типу конструкции и материалу изготовления:

Устройство шарикового подшипника

В центр конструкции вставляется сепаратор со вставленными шариками. Благодаря такой системе качение происходит плавно. Подшипники при установке на механизм можно еще протереть смазочными материалами для лучшего вращательного движения.

Устройство роликового подшипника

Другой вариант устройства для вращения деталей состоит из роликов. Это металлические цилиндры или конусы одинакового размера, которые вставляются в сепаратор посередине между двумя кольцами. Такие изделия на порядок крепче и надежнее, чем шариковые подшипники. Применяются они в машиностроении: автомобильном, авиационном и железнодорожном транспорте.

Бывают роликовые вставки цилиндрической или конусной формы, которые ставятся во внутреннюю часть детали в один или в несколько рядов. Ролики цилиндрической формы, после того как собирают подшипник, устанавливаются в гильотинах, мощных редукторах и электродвигателях, шпинделях металлорежущих станков или насосах.

Конусная форма используется в изделиях для косозубых механических передач, в автомобильном транспорте, в ступицах легковых машин.

Подготовка к сборке подшипника

На предприятиях сборочные процессы выполняются на специальном оборудовании, а именно валах. Перед тем как собирать подшипники, проверяют качество поверхностей как вала, так и колец изделия. На них не должно быть никаких повреждений: царапин, заусениц, забоин, нарисованных рисок, пятен коррозии металла, трещин.

Все поверхности тщательно протираются, высушиваются и перед тем как собирать подшипники, смазываются тонким слоем смазочного материала. Только после этого можно начать сборочные операции.

Механический способ

Также категорически запрещено стучать по кольцу. Легкие удары можно наносить только через дополнительный материал, например втулку, выполненную из мягкого металла. На предприятиях эти задачи выполняют автоматизированные машины на конвеерных лентах.

Поэтапная последовательность сборки

Давайте рассмотрим, как собрать разобранный подшипник:

Ремонт подшипника

Бывают случаи, когда подшипник в приборе стал плохо проворачиваться. Причин может быть несколько. Например, набилась грязь в смазку. Для того чтобы дать изделию новую жизнь, его нужно тщательно почистить и промыть. Можно в этих целях использовать бензин.

Отремонтированные таким образом подшипники в агрегаты, мотоцикл или машину ставить не рекомендуется. Можно их использовать для хозяйственных целей на дачном участке или ребенку починить самокат.

Как собрать маленький подшипник?

Сейчас очень популярна среди детей вращающаяся игрушка под названием спиннер. Но что стоит ребенку уронить на пол такой крутящийся предмет? Бывали случаи, когда малыш прибегал к родителям весь в слезах и причитал, что спиннер поломался.

И чаще всего проблема для родителей в том, как собрать рассыпавшийся подшипник. Мелкие изделия гораздо сложнее собрать, но вполне возможно. Для этого нужно будет воспользоваться тонким пинцетом.

Чаще всего в таких игрушках используются простые шариковые подшипники без сепараторов, в которых шарики крутятся по пазам колец. Чтобы собрать все детали вместе, нужно воспользоваться описанным выше механическим способом сборки. Если у вас не получается, то нужно воспользоваться знаниями о свойствах металла.

Подшипник представляет собой функциональный узел, который выполняет функцию поддержки и направления вращающегося вала и оси. Устройство предназначено для снижения трения между движущейся частью механизма, а также его неподвижными элементами.

Подшипники позволяют сбавить потери энергии, устранить нагрев и снизить износ деталей.

Ведущие производители

Среди известных мировых брендов специалисты особо выделяют следующих производителей:

Особенности и этапы производства

Производство подшипников требует использования особых марок стали. Для колец и тел качения подбирается сталь, сделанная из железа, в то время как для сепаратора потребуются сплавы из тяжелых и легких металлов, таких как чугун, бронза, алюминий и латунь.

Сейчас разработано большое количество специализированных подшипников, каждый из которых имеет свои технологические цепочки производства. Независимо от этого все изделия в процессе изготовления проходят токарную обработку, обработку с помощью давления, термообработку, шлифовку, а также сборку.

Производство колец

Данные элементы изготавливаются по следующей схеме:

Изготовление тел качения

Технологическая цепочка производства данных деталей имеет следующий вид:

Производство сепаратора

Для изготовления сепаратора потребуются другая технологическая цепочка:

Сборка

Для сборки подшипника необходимо вставить внутреннее кольцо в наружное и уложить между ними тела качения. Далее в двух местах с помощью заклепок устанавливается сепаратор. Перед сдачей готовых изделий в продажу требуется обязательная проверка работоспособности, маркировка и смазка прдукта.

Источник

металл в подшипниках какой

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

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), %

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

ШХ15СГ, ШХ15СГ-В, ШХ15СГ-Ш,

ШХ20СГ

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

Табл.5. Химический состав теплопрочных подшипниковых сталей, %

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.

Производство подшипников: как и из чего делают, описание технологии

Узел вращения – это важная деталь, обеспечивающая движение при качении или линейном перемещении, она служит опорой или упором для подвижной конструкции. На территории РФ все больше строится заводов-производителей подшипников. Это становится прибыльным делом, так как такие детали применяются во всех отраслях народного хозяйства (тяжелая и легкая промышленность, корабле и автомобилестроение, сельское хозяйство).

Способы и этапы производства

Существует два основных типа: скольжение и качения. Мы рассмотрим изделия из стали, где элементами, облегчающими вращения, являются шарики. Это самый востребованный в настоящее время вид. Они подразделяются на радиальные и упорные. Разница заключается в том, что первые компенсируют нагрузки, направленные перпендикулярно валу, а вторые отвечают за осевое смещение.

Деталь состоит из внешней и внутренней обоймы, металлических элементов и устройства, обеспечивающего правильное их распределение по периметру. Для узлов, работающих в условиях повышенного загрязнения, с одной или с обеих сторон устанавливается шайба-пыльник. Она препятствует попаданию извне абразивных частиц и ограничивает пространство, в котором находится смазка.

Технология производства подшипников начинается с подготовки необходимого сорта стали. На завод поступает металл определенной марки в виде круглых прутков.

Первоначально рассмотрим вопрос изготовления обойм:

Материалы

Важным вопросом для производства является, из какой стали делают обоймы подшипников? Наиболее распространенный материал имеет марку:

Они отличаются содержанием технологических присадок. В состав входит магний, кремний, углерод, хром в размерах до 2 процентов и примеси серы, фосфора, никеля, меди в очень ограниченном количестве. Твердость приобретается методом термической обработки.

Для изделий, выдерживающих большие нагрузки, необходимо иметь прочную поверхность соприкосновения и пластичную середину. В этом случае используются стали марки:

Плоскости подвергаются цементации. При этом достигается прочность от 59 до 66 HRCэ. Сердцевина остается более мягкой с показателем около 36. Производственный процесс немного отличается от предыдущего.

В промышленности требуются узлы для работы в агрессивных средах. Для производства в этом случае применяются стали марок 95Х18Ш и 110Х18МШД.

В литейных цехах, в агрегатах термической обработке, нужны продукты из термостойкого материала. В России используют 8Х4В9Ф2Ш и 8Х4М4В2Ф1Ш.

Как делают шарики для подшипников на заводе, видео

Изготовление такого материала является высокоточным производством. Необходимо достичь определенных параметров, при которых трение будет сведено к минимуму. Обычно это является отдельной отраслью, которая обеспечивает элементами качения сборочные цеха. Следует учесть, что материалом становится не только сталь разных марок, но и керамика, Si3N4. Это совершенно иной промышленный цикл. Они применяются в узлах с большими скоростями вращения, потому что обладают меньшей массой, не подвержены деформации при высоких температурах, и пара (сталь, нитрид кремния) имеют лучшие показатели по скольжению.

Технология изготовления шариков для подшипников:

Сырье, и как изготавливают шарики для подшипников: видео

Маленькая деталь для всего механизма является одной из самых сложных в технологическом смысле. Ведь добиться гладких, круглых шариков из металлического прутка с точными размерами до сотых долей микрона очень трудно, ведь лишний показатель может негативно сказаться на работе всего механизма. На заводах применяется специальная высококачественная сталь, регламентированная ГОСТом 3722-81:

Мы определили, из какой стали изготавливают подшипники. Стальные шары идут для производства узлов качения. Отдельно они используются в различных отраслях народного хозяйства. Также они незаменимы в сферах автомобильной, лакокрасочной, оборонной, цементной, кондитерской, химической и сельскохозяйственной промышленностях. Кроме этого, они могут выступать, как отдельные детали для дезодорантов и стержней пишущих ручек.

Эти устройства являются неотъемлемой частью в изготовлении колес и роликов для складской техники (гидравлические тележки, рохли), для запчастей и мебельной фурнитуры. В каталоге интернет-магазина «МПласт» можно найти необходимую деталь. Для этого надо войти на сайт и там найти требующееся изделие, а также определиться с ценой и формой оплаты.

Следующим шагом в изготовлении стало создание элементов качения из керамики. Они нашли свое применение в экстремальных условиях эксплуатации (реактивные двигатели, шпиндели в металлообрабатывающих станках, автомобили Формулы 1.

Заводы

В России существуют больше двух десятков больших предприятий, выпускающих такую продукцию. Мы приведем несколько примеров:

На российский рынок поступает продукция с заводов разных стран. Наибольшей популярностью пользуются подшипники, сделанные:

Эти механизмы можно разделить на группы по направлению нагрузки, по элементам, на которые опираются обоймы, по наличию или отсутствию вращающейся проставки и по материалу изготовления.

Из чего состоят, и как делают подшипники скольжения

Изделие бывает радиальным и опорным, с полным или частичным оборотом. В зависимости от условий эксплуатаций оно изготавливается в виде: внешней и внутренней обоймы (нижняя и верхняя), скользящей втулки (шайба), системы смазки (принудительная, естественная, воздушная).

Полированные поверхности, за счет смазочного материала или благодаря физическим свойствам прокладок, обеспечивают длительное легкое скольжение. Сырье для изготовления: сталь, чугун, бронза, фторопласт, баббит, алюминий, керамика. Подбираются пары с минимальным коэффициентом трения. Из какого металла изготовлена втулка подшипника, впрямую зависит, в каком обойме она будет вращаться.

Качения

Такие узлы делятся на радиальные, упорные и комплексные. Это определяет направление нагрузки. Первые подразделяются на три основных класса: шариковые, роликовые, игольчатые. Эти виды могут быть с ограничительными кольцами и без них, с одним или двумя пыльниками и полностью открытые.

Второй тип создается на основе шаровых элементов, цилиндрических и конусных роликов. Выпускаются разновидности полностью разборные. Третий – совмещает качества первого и второго по воспринимаемому усилию. Также бывают открытого и закрытого типа.

В зависимости от материалов для изготовления подшипников качения, существуют несколько подклассов:

Для особых условий (сверхвысокие обороты вращения, сильный нагрев, необходимость эксплуатации в присутствии кислот и щелочей) применяются изделия из керамики, нитрида кремния, пластиков. Существуют модели, где скользящим слоем является газ или магнитное поле.

Устройство

Описать все многообразие не представляется возможным. Принципиально этот механизм состоит из внешней и внутренней опоры (их может заменить деталь корпуса), скользящей прокладки (смазка, сепаратор с элементами качения, втулка).

Самый распространенный вид сделан так:

Как собирают шариковые подшипники: видео

Процесс выглядит так:

Сборка опорного изделия заключается в создании сепаратора, удерживающего элементы качения в определенных местах. Края устройства завальцовывают. В реализацию идет в виде трех деталей (верхняя и нижняя шайба, и сам узел).

Для высоких нагрузок необходимо создать больше точек соприкосновения. В классический механизм невозможно поместить дополнительные шарики. Тогда производители делают в дисках технологические выемки, через которые количество мест касания становится максимальным. В дальнейшем происходит классическая склепка сепаратора.

Одним из проверенных поставщиков является компания «МПласт». Она реализует продукцию на основе подшипников, произведенных на территории России заводами с идеальной репутацией.

Подшипниковая сталь: виды, особенности и характеристики

Подшипники порой несут чрезвычайно высокие нагрузки, поэтому к их надежности, прочности и долговечности предъявляются высокие требования. Стали для изготовления подшипников – это составы высочайшего качества, отличающиеся максимальной износоустойчивостью и прекрасно справляющиеся с большими контактными нагрузками.

Виды стали

Все смеси принято классифицировать по двум параметрам:

— для деталей, используемых при высоких температурных режимах и подверженных воздействию агрессивных химических агентов. В категорию включаются жаропрочные и коррозиестойкие металлы;

— для деталей, функционирующих в стандартных условиях. К ним причисляются составы с содержанием хрома и марганца, хромистые смеси с добавлением молибдена и кремния.

Среди составов первой группы популярностью обладают марки 95Х18-Ш, 11Х18М-ШД и др.Такие марки применяются в изготовлении приборных подшипников качения, работающих в агрессивной среде.

— обозначение «Ш» означает, что детали относятся к особо высокому классу и произведена по методу стандартной электрошлаковой переплавки,

— обозначение «ШД» – с помощью вакуумно-дуговой переплавки.Такая сталь используется в прецизионных подшипниках с классом точности выше P4, то есть P2, P3, P4. Класс точности P2 считается сверхвысоким встречается очень редко.

Во второй категории признанными лидерами называют модели ШХ15, ШХ15СГ, ШХ20СГ.

Качества подшипниковых составов

Специфика их применения такова, что составляющие деталей качения (роликовые, шариковые, кольцевые элементы) постоянно пребывают под влиянием высокого знакопеременного напряжения. Из-за этого их поверхность подвергается растяжению по краям и сжатию в центре. Величина нагрузок способна достигать 500 кГ/см2, что существенно деформирует деталь, приводя со временем к образованию усталостных трещин.

Шариковые подшипниковые изделия подвержены механическому разрушению металла (истиранию). Силы трения приводят к тому, что от конструкций начинают откалываться мелкие элементы, а их абразивный износ значительно ускоряется.

Перечисленные факторы свидетельствуют о том, что композиционные составы для подшипников обязаны отвечать:

— максимально высоким качествам прочности;

— устойчивости к механическому изнашиванию;

— минимальной хрупкости, сочетающейся с высокой сопротивляемостью усталости металла.

Подшипниковые составы не должны иметь неметаллические включения. Требование обусловлено их функциональной спецификой, поскольку компоненты деталей контактируют между собой рабочими поверхностями. Если технология не соблюдается, они быстро приходят в непригодность.

Компоненты смесей

Все элементы указаны в процентном отношении:

— ШХ20СГ. Содержание: кремний – 0,55-0,85; углерод – 0,9-1; марганец, хром – 1,4-1,7, сера – 0,02, никель – 0,03, фосфор – 0,25.

— ШХ15. Кремний – 0,17-0,37; углерод – 0,95-1,05; хром – 1,3-1,65; марганец – 0,2-0,4; прочие элементы – аналогично предыдущим пунктам.

— 11Х18М-ШД. Кремний – 0,53-0,93; углерод – 1,1-1,2; хром – 16,5-18; марганец – 0,5-1; сера – 0,15; медь и никель – 0,3; фосфор – 0,025.

Составы для подшипниковых конструкций имеют углеродные примеси. Благодаря углероду удается обеспечить устойчивость к истиранию, повысить показатели прочности после термической обработки самого изделия.

Марганец и хром, добавляемые в состав композиции(композиционный материал), увеличивают сопротивляемость к истиранию и одновременно с этим придают изделию твердость. Однако оба этих компонента являются раскислителями и способны понизить вязкость металлического состава, поэтому их количество должно оставаться строго в определенных рамках.

Ключевым элементом в составе подшипникового сплава является хром. Карбиды этого вещества усиливают устойчивость металла к изнашиванию и его твердость, обеспечивают нужную мелкозернистую структуру, не позволяет ему чрезмерно накаляться, повышает стойкость мартенсита против отпуска.

Вредные примеси

Прочие примеси негативно сказываются на качествах композиции(композиционный материал), поэтому их содержание строго ограничивается:

— никель. Большое количество вещества значительно снижает твердость сплава;

— медь. Избыток в составе смеси увеличивает риск деформации и опасных повреждений;

— фосфор. Провоцирует хрупкость металла и растрескивание при закалке;

— свинец, олово, мышьяк, азот. Количество этого материала в десятитысячной части процента вызывает окрашивание металла.

За рубежом становится популярной точка зрения, что сера производит положительный эффект на подшипниковую смесь, облегчая обработку и способствуя длительному сроку эксплуатации. Однако отечественные металлурги с этим не согласны, поскольку металлы с примесью серы свыше 0,15% подвержены усталости и быстрому истиранию.

Что такое твердость по Роквеллу (HRC)?

К подшипниковым сталям предъявляются высокие требования в основном по твердости, износостойкости и пределу усталости. Эти требования обеспечиваются сочетанием оптимального химического состава и термической обработки на необходимую твердость. Для шарикоподшипниковых сталей общего назначения (типа ШХ15) твердость после термообработки обычно составляет 60-64 HRC (закалка + низкий отпуск 150 — 190°C, 1,5-2 часа).

Кроме этого, часто к подшипниковым сталям предъявляются требования по минимальному содержанию неметаллических включений и карбидной ликвации, которые могут вызывать преждевременную поломку изделия.

Большинство шарикоподшипниковых сталей содержат в структуре хром, который способствует образованию карбидов. Благодаря этому повышается твердость и износостойкость шариков и роликов. Хромистая сталь, например ШХ15, после закалки и низкого отпуска будет иметь в структуре низкоотпущенный мартенсит и небольшое количество карбидов.

Свойства стальных сплавов

Исходя из названия можно сразу догадаться, что подшипниковые марки стали нужны для производства шариков для подшипников, колец, роликов и других разнообразных деталей, на которые оказывается повышенная нагрузка.

Стали с повышенным количеством углерода:

К популярным подшипниковым сплавам можно отнести стали следующих марок: 11Х18М-ШД, ШХ15, 95Х18-Ш, ШХ20СГ, 8Х4М4ВФ1-Ш. Буквы ШД в маркировке стального сплава значит, что сталь изготавливалась при помощи вакуумно-дуговой переработки. Буква Ш означает, что при производстве данных сплавов использовалась электрошлаковая технология.

Основные характеристики металлических сплавов очень схожи с химическим составом стали из инструментальной группы.

Сплавы цветных металлов на основе олова и свинца

Специальные антифрикционные сплавы Баббиты, чье замысловатое название взято от фамилии их разработчика, предназначены непосредственно для применения внутри подшипников. Металл заливается или напыляется по корпусу вкладыша изделия.

Вкладыш подшипника с баббитовой наплавкой

Основу этого подшипникового сплава составляют олово и свинец, тогда как, присадками выступают другие цветные металлы: медь, никель, кадмий, натрий, магний и прочие.

Менее ценные, как вторичный металл, баббиты на основе свинца интенсивно используются для заливки подшипников дизельных двигателей, прокатных станков, что связано с их более высокой рабочей температурой по сравнению с антифрикционным сплавом на основе олова. В основном это марка марки Б16, хотя встречаются и другие разновидности, например БН, БКА или БК2Ш.

Подшипники подвижного состава железнодорожного транспорта содержат свинцово-калиевый баббит. Напротив свинцово-цинковый сплав СОС6 применяется в конструкциях, эксплуатируемых при высоком давлении и температуре, например автомобильные дизельные двигатели. Стандартные условия работы, при давлении на уровне до 15 МПа, приемлемы для подшипников, залитых баббитом с высоким содержанием олова, — сплава, наиболее ценного в пунктах приема вторичного металла.

Характеристики подшипниковых сплавов

Шарико-подшипниковая сталь, которая используется для изготовления подшипников качения, регулярно испытывает знакопеременные нагрузки. Повторяющиеся давление на любую зону колец роликов либо шариков становится причиной создания локального напряжения.

Напряжение периодически может достигать 500 кгс/см2, из-за чего может появляться несущественная деформация изделия качения. С первого взгляда может показаться, что ничего страшного не произошло, но так как напряжение воздействует на подшипник регулярно, то спустя какое-то время на нём появляются трещины.

Также во время эксплуатации подшипники существенно изнашиваются, поэтому на них появляются участки с истиранием. Износ обусловлен наличием напряжений и трения в процессе эксплуатации. В процессе эксплуатации могут откалываться небольшие частички, которые выполняют роль абразива, что приводит к преждевременному износу вследствие абразивного истирания.

На факторы истирания детали влияют следующие факторы:

Если деталь эксплуатируется в очень активном режиме, то элементы конструкции могут изнашиваться гораздо раньше, чем поломка произойдет по причине усталостных деформаций. Если на подшипники оказываются комбинированные нагрузки, то срок эксплуатации стали существенно уменьшиться.

Так как все элементы постоянно находятся в непосредственном контакте друг с другом, то обязательным условием при производстве подшипниковых сталей является исключение из их состава посторонних примесей. Важно, чтобы сплав был однородным, так как небольшие изменения в материале станут причиной того, что в процессе эксплуатации возникнут трещины и другие повреждения. Все подшипниковые стали должны обладать незначительной хрупкостью и характеризоваться высокими показателями сопротивления усталости в металлических сплавах. Также исходя из сферы применения сплавы должны быть устойчивыми к механическому износу и характеризоваться прочностью.

Изменения в ГОСТах подшипников

В июле 2003 года ГОСТ 520-89 был заменен на ГОСТ 520-2002. Основные различия между ними заключаются в установлении новых классов точности. В последствие 520-2002 ГОСТ несколько раз заменялся, сейчас действующий ГОСТ – 520-2011, однако вносимые изменения не касались технической части, а относились к тексту. Такое же положение и с большинством ГОСТов, относящихся к подшипникам.

Система точности в условных обозначениях менялась и до этого в 1971 году. У подшипников, выпущенных до этого, класс точности обозначался буквами, а не цифрами. Это может привести к определенным сложностям, к примеру, при ремонте старого оборудования. Кроме того, буквенное обозначение используется и сейчас при производстве подшипников, изготавливаемых в соответствии с ЕТУ 100. Для удобства приводим таблицу соответствия старых и новых обозначений.

* Маркируется, только если есть дополнительные основания; ** Промежуточный класс.

Требования к химическому составу

Подшипниковые стали имеют в составе определенные легирующие компоненты:

В зависимости от марки стального сплава все эти компоненты содержаться в определенных пропорциях. Если в сплаве ШХ15СГ содержится кремния 0,4-0,65%, а углерода — 0,95-1,05, то в стали ШХ15 кремния — 0,17-0,37%, а показатели углерода находятся в тех же пределах.

Немалое количество углерода, которое содержится в подшипниковых сталях, обеспечивает сплавам хорошую износостойкость в процессе эксплуатации. Также именно углерод влияет на прочность деталей после нагрева. Термообработка способствует стабильности геометрических параметров изделий при эксплуатационной температуре свыше 100 градусов. Хоть термообработка и обеспечивает стабильность, но снижается твердость стальных сплавов.

Марганец и хром, которые добавляются в подшипниковую сталь, обеспечивают сплавам повышение истироустойчивости и твердости.

Такой компонент, как молибден, добавляется в подшипниковые сплавы для обеспечения готовым изделиям долговечности. Несмотря на то, что большинство добавок обязательны, их количество играет очень большую роль. Чрезмерное количество может оказать негативное влияние, нужно соблюдать пропорции при производстве стали.

Компоненты с негативным влиянием

Материалы подшипников качения

Материалы, из которых изготовлен подшипник определяют рабочие характеристики и надежность подшипников качения. Твердость материала колец подшипника необходима для обеспечения грузоподъемности подшипника, усталостной прочности в зоне контакта качения, а также стабильности размеров деталей подшипников. Для материала сепаратора также существуют требования по трению, прочности, силы инерции и т. д. Коррозия, повышенные температуры, ударные нагрузки и сочетания этих и других условий также могут оказывать влияние на общие требования к материалам колец подшипника, тел качения и сепаратора. Например, если существует риск электрического пробоя в месте установки подшипника, то возможен выбор подшипника с керамическими телами качения и стальными кольцами или полностью керамического подшипника. Также возможен (но редко встречается) вариант с покрытием стандартного подшипника специальными полимерными веществами для обеспечения коррозионной стойкости или электрической изоляции.

Самая распространенная сталь объемной закалки — это хромистая сталь, содержащая примерно 1 % углерода и 1,5 % хрома в соответствии со стандартом ISO 683-17:1999. В отечественной промышленности такая сталь обозначается ШХ15. Эта сталь является старейшей и наиболее изученной маркой из существующих из-за постоянно повышающихся требований к ресурсу подшипников. Можно считать ее наиболее сбалансированной по технологическим и потребительским характеристикам. После закалки мартенсит или бейнит, ее твердость составляет от 58 до 65 HRC (или 179 — 207 Мпа твердости по Бринеллю).

Поверхностная индукционная закалка дает возможность выборочной закалки дорожки качения, при этом остальную часть детали процесс закалки не затрагивает.

Существует также понятие цементирования стали. Это хромоникелевые и хромомарганцевые стали по стандарту ISO 683-17:1999 с содержанием углерода примерно 0,15 %

Их используют в случае посадки с большим натягом и при тяжелых ударных нагрузках.

Т.е. На практике это означает увеличение нагрузочной способности подшипника при сохранении стойкости подшипника к ударным нагрузкам. Т.к. «внутри» стали твердость не повышалась и ударная нагрузка не нарушает структуру стали, она мягко распределяется по стали. Многие производители подшипников перестали выделять подшипники из цементируемой стали в отдельный подкласс, считая их взаимозаменяемые со стандартными. Узнать подшипники из цементируемой стали можно, как правило, по префиксу — например, HC3xxxxJR у KOYO или HR3xxxxJ у NSK. Префиксы HR и HC как раз и указывают на это.

Также часто упоминаемым классом стали для подшипников является нержавеющие стали.

Наиболее распространенным типом нержавеющих сталей,используемых для изготовления колец и тел качения подшипников, являются стали с высоким содержание хрома марки X65Cr14 в соответствии со стандартом ISO 683-17:1999 и марки X105CrMo17 по стандарту EN 10088-1:1995. Отечественный аналог такой стали — 9X18

Существуют также экзотические жаропрочные, высоколегированные стали типа 80MoCrV42-16 по стандарту ISO 683-17:1999 для подшипников длительное время работающих при температурах свыше 250 градусов.

Самой же большой экзотикой была и является керамика в подшипниках, будь то тела качения или кольца подшипника. Чаще всего применяется нитрид кремния. Его структура (тонкие продолговатые частицы нитрида бета-кремния, расположенных в кристаллической фазовой матрице) обеспечивает благоприятное сочетание высокой твердости, малой плотности, малого коэффициента теплового расширения, высокого электрического сопротивления, малой диэлектрической проницаемости и нечувствительность к магнитным полям.

Выплавка

Основным способом производства подшипниковых сталей является изготовление их в электродуговых печах. Около 90% сплавов производится именно данным способом. Оставшиеся 10% переплавляются в мартеновских печах. Такие способы производства обусловлены особенностями при переплавке сталей и доступности определенного оборудования.

В мартеновских печах подшипниковые сплавы изготавливаются при помощи активной плавки либо восстановление кремния. Эти два способа позволяют добиться нужных характеристик металла. В случае активной плавки происходит добавление нужных компонентов. К ним относится известняк, руда и остальное. Стоит учитывать, что данная схема делает потенциал кремния в окислительном плане очень высоким. Также ограничивается его восстановление и увеличивается подвижность шлака в жидком состоянии.

Изготовление подшипниковых сплавов по восстановительной технологии предполагает добавление различных компонентов непосредственно в процессе плавки. В таком случае кремнезем насыщает шлаковый расплав во время роста температуры плавления стали. У шлака повышается вязкость, кислород начинает проходить сквозь него в очень медленном режиме. При проведении плавки происходит фиксация процесса, когда начинается восстановление кремния.

Плавка в электродуговых печах происходит по двум основным технологиям:

Обе технологии допускают использование свежей шихты либо переплавленные материалы. При применении шихты для переплавки понадобится около 4,5% стальных отходов, 20% чугуна и 75% различных отходов черного металла. Готовые металлические сплавы раскисляют при помощи первичного алюминия. При использовании технологии переплавки понадобится 70-100% подшипниковых сплавов. Раскисление таких металлов происходит при помощи кусков алюминия.

Дополнительная обработка стальных сплавов происходит при помощи электроннолучевого, электрошлакового, либо дугового переплава. Благодаря дополнительной обработки из подшипниковых сплавов удаляются различные посторонние добавки, которые являются неметаллическими. Также удаляются разнообразные газы.

Подшипниковая сталь для ножей

Подшипниковые сплавы также нередко используются для производства ножей и других бытовых предметов. Чаще всего для производства ножей используется низколегированная хромистая сталь под маркой ШХ15.

Она характеризуется повышенной твердостью, хорошей износостойкостью, устойчивостью к ржавчине. Также стальной сплав характеризуется хорошей устойчивостью к различным температурным обработкам. После термообработки повышается твердость стали, но сохраняется пластичность и вязкость металла. Закалка ножей из подшипниковой стали происходит при температуре 825-855 градусов.

Преимущества и недостатки

Готовые изделия из подшипниковых сплавов служат не одно десятилетие даже при интенсивном использовании.

К недостаткам относят трудную заточку. Подшипниковая сталь ШХ15 хоть и является достаточно универсальной и недорогой, но при ковке мастером требует повышенной внимательности и аккуратности. Особенности заточки лезвия будут сопровождать клинок в течение всего времени эксплуатации.

Выводы

Подшипниковые марки стали характеризуются хорошими эксплуатационными параметрами и подходят для изготовления не только изделий по назначению, но также и различных других. Универсальность сплавов и их высокая износостойкость обеспечивает им длительный срок пользования даже в весьма агрессивных средах. При выборе подшипниковых сплавов для изготовления изделий различных изделий очень важно учитывать особенности эксплуатации готовых деталей и их спецификацию.

Используемая литература и источники:

Лом подшипников

Спрос на подшипники наблюдается в различных отраслях промышленности, на бытовом уровне. Даже пункты приема вторичных металлов не обходят это изделие своим вниманием. Действительно, подшипники, в зависимости от модели, отличаются содержанием разнообразных металлов, сплавов:

Поэтому сдавать подшипники на лом, можно достаточно выгодно, по ценам, сравнимым со стоимостью отходов цветных металлов.

Источник качественной легированной стали

Ценность подшипников, завалявшихся в гараже еще с союзных времен, обуславливается качеством металла. Под лом цельных конструкций или их частей из легированной стали отводится отдельная категория 3Б3.

Лом подшипников, скопившийся на производстве

Как правило, основные узлы изделия: шарики, кольца и ролики; изготовлены из шарикоподшипниковой стали, номенклатура марок которой достаточно широка — ШХ15, ШХ15СГ, ШХ20СГ, ШХ4, ШХ6, ШХ9 и т.д. Конкретный вид металла выбирается на основе эксплуатационных характеристик. Высокоуглеродистые марки стали характерны следующим подшипникам:

Источник