správy

Trendy vývoja materiálov valivých ložísk

 

In valivé ložiskoVýroba a vlastnosti materiálu priamo určujú životnosť ložiska, jeho spoľahlivosť a príslušné prevádzkové podmienky. V súčasnosti sa ložiskové časti stále vyrábajú prevažne z vysoko uhlíkovej chrómovej ložiskovej ocele, ako je bežná GCr15 a GCr15SiMn. V posledných rokoch sa s vývojom zariadení smerom k vyšším rýchlostiam, vyšším zaťaženiam, vyšším teplotám a zložitejším prevádzkovým podmienkam neustále vylepšujú aj ložiskové materiály, pričom vývoj sa uberá najmä nasledujúcimi smermi:

 

1. Ložisková oceľ s vysokou kaliteľnosťou

 

Aby sa splnili potreby veľkorozmerných, hrubostenných ložiskových dielov, priemysel postupne vyvinul ložiskové ocele s vysokou kaliteľnosťou, ako napríklad GCr15SiMo a GCr18Mo. Tieto materiály dokážu dosiahnuť rovnomernú kalenú štruktúru pri väčších prierezových rozmeroch, čím sa zlepšuje celková pevnosť a únavová životnosť dielov, a sú vhodné pre veľké ložiská a ťažké zariadenia.

 

2. Povrchovo kalená ložisková oceľ

 

Povrchovo kalená oceľ GCr4 sa bežne používa v ťažkých zariadeniach, ako sú železničné vozidlá a valcovacie trate. Použitím strednofrekvenčného indukčného ohrevu a rýchleho ochladzovania je možné na povrchu súčiastok vytvoriť kalené vrstvy určitej hrúbky, čo ložisku dodáva vysokú povrchovú tvrdosť aj vysokú húževnatosť jadra, čím sa zlepšuje odolnosť proti únave a rázu.

 

3. Nové typy ložiskovej ocele z nehrdzavejúcej ocele

Tradičné nehrdzavejúce ocele ako 9Cr18 a 9Cr18Mo (440C) majú dobrú odolnosť voči korózii, ale sú náchylné na tvorbu hrubých karbidov, čo ovplyvňuje únavovú životnosť a kvalitu povrchu. Martenzitická nehrdzavejúca oceľ 0,7C-13Cr, vyvinutá v posledných rokoch, ďalej zlepšuje kontaktnú únavu, húževnatosť a odolnosť ložísk voči korózii znížením obsahu uhlíka a chrómu a znížením obsahu eutektických karbidov. Bežne sa používa v presných ložiskách odolných voči hrdzi, ako sú ložiská pevných diskov a ložiská zdravotníckych zariadení.

 

4. Vysokopevnostná legovaná oceľ

 

Ložiskové ocele série GT vďaka optimalizovanému zloženiu zliatin zlepšujú pevnosť a húževnatosť matrice a zvyšujú stabilitu pri popúšťaní. Sú vhodné pre ťažké alebo ľahké ložiská a majú dobrú životnosť za čistých podmienok mazania.

 

5. Ložisková oceľ odolná voči kontaminácii

 

V praktických aplikáciách môžu prachové alebo opotrebované častice v mazacom oleji vytvárať preliačiny na povrchu ložiska, čo vedie ku koncentrácii napätia a predčasnému únavovému odlupovaniu. Na riešenie tohto problému vyvinulo Japonsko ložiskové ocele série TF odolné voči kontaminácii (ako napríklad TF, HTF, STF, NTF atď.).

 

Optimalizáciou obsahu uhlíka a pomerov prvkov legovania materiál tvorí viac jemných karbidov a zvyšuje množstvo zadržaného austenitu, čím sa znižuje koncentrácia napätia na okrajoch vtlačkov. Praktické skúsenosti ukazujú, že ložiská vyrobené z ocelí radu TF môžu mať 4 až 10-krát dlhšiu životnosť v podmienkach kontaminovaného mazania.

 

6. Ložisková oceľ s kvázi vysokou teplotou

Keď sa bežné ložiská GCr15 používajú v prostrediach s teplotou od 100 ℃ do 200 ℃, na podpovrchovej vrstve materiálu sa ľahko vytvorí „jasná biela zóna“ s nízkou tvrdosťou, čím sa skracuje životnosť ložiska. Na riešenie tohto problému boli vyvinuté ložiskové ocele odolné voči vysokým teplotám, ako napríklad NTJ2 a KUJ7. Vhodným zvýšením obsahu prvkov, ako sú Cr, Si a Mo, sa potlačí tvorba jasných bielych zón, čo umožňuje ložiskám udržiavať dobrú životnosť a rozmerovú stabilitu aj pri teplote 150 ℃.～180 ℃. Tieto materiály sa široko používajú v automobilových motoroch, generátoroch a zariadeniach na prácu za tepla.

 

7. Ložisková oceľ odolná voči vysokým teplotám

V prevádzkových podmienkach pri vysokých teplotách a vysokých rýchlostiach, ako je napríklad letecký priemysel, sú tradičné materiály nedostatočné. Rané vysokoteplotné ložiskové ocele, ako napríklad T1, T2, T10 a M50, majú síce vysokú tvrdosť pri vysokých teplotách, ale vysoký obsah legujúcich prvkov a vysokú cenu.

 

V posledných rokoch Európa a Spojené štáty vyvinuli novú generáciu vysokoteplotných cementačných ocelí, ako napríklad M50NiL, CBS1000 a RBD. Medzi nimi je M50NiL najpoužívanejšou. Po cementácii sa na povrchu tvoria jemné karbidy, ktoré vytvárajú zvyškové tlakové napätie. Jeho jadrová húževnatosť môže dosiahnuť 2,5-násobok húževnatosti M50, čo vedie k dlhšej únavovej životnosti. V súčasnosti sa používa hlavne v oblastiach špičkových zariadení, ako sú ložiská hlavných hriadeľov leteckých motorov. Celkovo vývoj materiálov pre valivé ložiská neustále napreduje smerom k vyššej pevnosti, vyššej spoľahlivosti, odolnosti voči znečisteniu, odolnosti voči korózii a výkonnosti pri vysokých teplotách. S rozvojom leteckého priemyslu, nových energetických zariadení a špičkovej výroby sa výskum a aplikácia nových ložiskových materiálov bude naďalej prehlbovať, čo poskytne silnejšiu technickú podporu pre zlepšenie výkonu ložísk.