Подшипниковая сталь – это уникальный материал, востребованный в современном машиностроении. Эти марки стали гарантируют надежную работу механизмов и машин в условиях высокой нагрузки и интенсивного использования. Ниже разобрали основные данные о материале для создания подшипников и другого сортамента металлопродукции.
Основные требования к подшипниковой стали
Подшипниковая сталь, как конструкционная и другие марки, должна соответствовать определенным требованиям. Например, материал должен быть устойчив к износу, контактной усталости, циклическим нагрузкам. При эксплуатации подшипников важно, чтобы их размеры оставались стабильными. Это критично для точной работы узлов, а стабильность геометрии достигается равномерной структурой материала и обработкой.
На прочность и долговечность подшипников влияет чистота металла, то есть отсутствие включений, пор и других дефектов. За качество сырья отвечает контроль обработки и рафинирования.
Химический состав и легирующие элементы
В составе подшипниковых марок стали используются легирующие элементы, улучшающие характеристики металла. Подробно разобрали влияние добавок в сводной таблице ниже.
Легирующая добавка
Углерод
Хром
Марганец
Кремний
Сера
Фосфор
Азот
Влияние
Углерод – это основа легирования, которая повышает прочность и твердость любой марки стали. Избыточное содержание элемента в составе металла снижает его пластичность, что нежелательно для подшипников и шариков внутри.
Хром добавляют для повышения износостойкости и устойчивости к коррозии. Добавка создает карбиды, увеличивающие твердость, прочность и структуру стали.
Этот элемент улучшает механические свойства стали и гарантирует однородную структуру. Марганец помогает в деоксидировании стали во время плавления для улучшения ее качества.
Кремний используют как десульфуризирующий компонент для увеличения прочности и упругость стали.
Сера негативно влияет на пластичность и вязкость сплава, что приводит к образованию трещин во время обработки и эксплуатации.
Высокое содержание фосфора ухудшает ударную вязкость и стойкость к растрескиванию. Обычно в подшипниковых сталях процент фосфора делают минимальным.
Чрезмерное содержание азота приводит к образованию нитридов, что негативно влияет на прочность и стойкость.
Для улучшения жаропрочных свойств стали добавляют никель (повышает стойкость к коррозии и жаропрочность), молибден (добавляет стали прочность при высоких температурах). Вольфрам повышает жаропрочность и стабильность при высоком температурном режиме, а кобальт улучшает жаропрочные характеристики.
Популярные марки подшипниковых сталей
Благодаря своим свойствам на производствах используют такие марки подшипниковой стали:
6205 – сплав для высококачественных подшипников с хорошими механическими свойствами.
65Г – углеродную марка актуальна при создании катков и роликов в подшипниках. Характеристики 65Г
ЭПС – электролитически-лакированная сталь с высокой стойкостью к коррозии для специфических условий эксплуатации.
Х12МФ – инструментальная марка, которую применяют в подшипниках, работающих при высоких нагрузках. Характеристики стали Х12МФ
У этих марок есть уникальные свойства, которые активно используют в обработке, промышленности.
Технологии производства подшипниковой стали
Производство подшипниковой стали требует высоких стандартов качества и точности, так как от этого зависит долговечность и надежность подшипников.
Конвертерная выплавка используют кислородные конвертеры для переработки чугуна в сталь. Электродуговая включает плавление отходов металла в печах для получения качественного расплава с контролируемым содержанием примесей.
Также на рынке популярна вакуумная обработка и рафинирование, которая включает:
Вакуумная плавка – это снижение содержания кислорода и азота в составе расплава для получения чистой и однородной стали для подшипников.
Вакуумно-дуговая плавка улучшает чистоту металла, дает инструменты для контроля его химического состава.
Рафинирование – это удаление углерода и других нежелательных элементов для улучшения механические свойства стали.
Электрошлаковый переплав – это метод на основе плавления металлической шихты электрическим током, проходящим через шлак. Такой подход гарантирует получение стали с улучшенными механическими свойствам.
Контроль качества – это ключевой аспект при создании подшипниковой стали. Лабораторные испытания используют для анализа химического состава и испытаний механических свойств. Краевые и рентгенографические методы используются для мониторинга дефектов, несоответствий в структуре металла.
Производство подшипниковой стали – это сложный техпроцесс, которые требует точного следования технологии для получения максимально качественной марки для шариков и роликов в подшипниках.
Термическая обработка деталей подшипников
Термическая обработка деталей подшипников повышает их долговечность, износостойкость и стабильные рабочие характеристики. Прежде всего характеристики марок усиляет закалка. Это быстрое охлаждение горячей детали в масле или воде для образования карбидной структуры. Также применяют низкий отпуск (небольшое нагревание закаленной детали) для снятия внутренних напряжений и улучшение пластичности.
Шарикоподшипниковый металл часто нагревают за счет индукции для поверхностного упрочнения. Метод основан быстром нагреве заготовок до высоких температур с мгновенным охлаждением в воде или масле. Так характеристики металла улучшаются, в частности, износостойкость и долговечность.
Для повышения эксплуатационных свойств также используют цементации, то есть диффузионного насыщения углеродом при высоких температурах в газовой среде. Так поверхность детали обогащается углеродом, что усиливает ее твердость при сохранении свойств внутренней структуры.
Для стабилизации размеров стали для подшипников используют обработку холодом для снижения остаточных напряжений и стабилизации размеров деталей.
Материалы для разных элементов подшипника
Элементы подшипников создаются из материалов с разными характеристиками. Например, для колец используют углеродные марки стали (например, 100Cr6) с высокой прочностью и износостойкостью. Также актуальна нержавейка с повышенной стойкостью к коррозии.
Элементы подшипников
Тела качения (шарики и валики) обычно создают из закаленных марок стали с повышенной прочностью/твердостью для равномерного распределения нагрузки.
Сепараторы делают из стальных сплавов, которые гарантирую стойкость узла к высоким нагрузкам. На рынке также встречаются изделия из полиамидов/ полиуретанов с повышенной стойкостью к коррозии. Особенности у сепараторов следующие:
Конструкция – есть отверстия или ребра жесткости для улучшения механической прочности.
Для уменьшения шума и вибраций могут использоваться композитные материалы.
Для сопротивления загрязнению отдельные сепараторы обрабатывают составами для снижения адгезии масел или грязи.
Элементы подшипников часто хромируют для улучшения эксплуатационных характеристик. На рынке встречается нанокерамика или ПТФЭ для снижения коэффициента трения, защиты от загрязнений. Популярны антикоррозийные составы для полимерного или оксидного покрытия металла.
В качестве смазок для снижения коэффициента трения используются минеральные и синтетические масла, рассчитанные на использование при высокой температуре/скоростях. Графит или дисульфид молибдена использую в условиях, где традиционные жидкости не подходят.
Эффективность подшипника во многом зависит от выбора марки стали для его элементов. Поэтому важно на этапе проектирования учитывать условия эксплуатации.
Международные аналоги подшипниковых сталей
У подшипниковых сталей есть аналоги, которые используются в разных странах и системах стандартизации. Например, в ЕС актуальна марка 100Cr6, также известная как AISI 52100 в американских стандартах. В США пользуется спросом сплав 52100, известная высоким содержанием углерода и хрома для лучшей износостойкости и долговечности подшипников.
Среди японских аналогов выделяется SUJ2 – сплав универсален и используется при производстве разных типов подшипников. На рынке встречается и китайский сплав для валиков и роликов под названием GCr15.
Эти и другие марки стали специально созданы под тяжелые условия эксплуатации, где требуется высокая прочность деталей и износостойкость. Купить качественный сплав или готовое изделие можно в нашем агрегаторе «Е-Металл». У нас каждый поставщик проходит строгий контроль, а умная система поиска поможет найти нужный сортамент за считанные минуты.
Популярные вопросы о подшипниковых сталях
Какая сталь лучше всего подходит для обычных подшипников?
Для универсальных тел качения подойдет 100Cr6 или аналог с высоким содержанием углерода/хрома.
Главное отличие в содержании легирующих элементов – у ШХ15 меньше серы и фосфора, а в составе ШХ15СГ есть добавки, увеличивающие износостойкость.
Как температура эксплуатации влияет на выбор марки стали?
Под температурный режим подбирается материал с соответствующей термической устойчивостью.
Почему вакуумная обработка улучшает качество стали?
Процедура улучшает качество стали за счет удаления примесей и газов, предотвращая образование внутренних дефектов, увеличивая надежность.
Какие подшипники делают из нержавеющей стали?
Из нержавейки типа AISI 440C и AISI 304 делают универсальный сортамент для использования в агрессивных средах.
Как увеличить срок службы подшипников?
В соответствии с ГОСТ, для повышения срока эксплуатации нужна правильная смазка шариков, тщательно подбирайте допуски установки, избегайте перегрузок и держите тела качения в чистоте.
Заказать звонок
Написать на почту
Telegram
0 комментариев