aktualności

Trendy rozwojowe materiałów łożysk tocznych

 

In łożysko toczneW procesie produkcji, właściwości materiału bezpośrednio wpływają na żywotność, niezawodność i warunki pracy łożyska. Obecnie elementy łożysk są nadal wykonywane głównie z wysokowęglowej stali łożyskowej chromowej, takiej jak powszechnie stosowane GCr15 i GCr15SiMn. W ostatnich latach, wraz z rozwojem urządzeń w kierunku wyższych prędkości, większych obciążeń, wyższych temperatur i bardziej złożonych warunków pracy, materiały łożyskowe są stale udoskonalane, co wskazuje głównie na następujące kierunki rozwoju:

 

1. Stal łożyskowa o wysokiej hartowności

 

Aby sprostać potrzebom dużych, grubościennych części łożyskowych, przemysł stopniowo opracowywał stale łożyskowe o wysokiej hartowności, takie jak GCr15SiMo i GCr18Mo. Materiały te pozwalają uzyskać jednorodną, ​​utwardzoną strukturę przy większych wymiarach przekroju poprzecznego, poprawiając ogólną wytrzymałość i trwałość zmęczeniową części, i nadają się do dużych łożysk i ciężkiego sprzętu.

 

2. Stal łożyskowa hartowana powierzchniowo

 

Stal GCr4 o utwardzonej powierzchni jest powszechnie stosowana w ciężkim sprzęcie, takim jak pojazdy szynowe i walcownie. Dzięki zastosowaniu nagrzewania indukcyjnego o średniej częstotliwości i szybkiego chłodzenia, na powierzchni elementów może utworzyć się warstwa utwardzona o określonej głębokości, zapewniając łożysku zarówno wysoką twardość powierzchni, jak i wysoką wytrzymałość rdzenia, a tym samym poprawiając odporność na zmęczenie i uderzenia.

 

3. Nowe rodzaje stali nierdzewnej – łożyska

Tradycyjne stale nierdzewne, takie jak 9Cr18 i 9Cr18Mo (440C), charakteryzują się dobrą odpornością na korozję, ale są podatne na tworzenie grubych węglików, co wpływa na trwałość zmęczeniową i jakość powierzchni. Opracowana w ostatnich latach martenzytyczna stal nierdzewna 0,7C-13Cr, dzięki redukcji zawartości węgla i chromu oraz węglików eutektycznych, dodatkowo poprawia odporność łożysk na zmęczenie stykowe, wytrzymałość i odporność na korozję. Jest ona powszechnie stosowana w precyzyjnych łożyskach nierdzewnych, takich jak łożyska dysków twardych i łożyska sprzętu medycznego.

 

4. Stal stopowa o wysokiej wytrzymałości

 

Stale łożyskowe serii GT, dzięki zoptymalizowanemu składowi stopu, poprawiają wytrzymałość i udarność osnowy oraz stabilność odpuszczania. Nadają się do łożysk o dużej wytrzymałości lub lekkich konstrukcji i charakteryzują się dobrą żywotnością w warunkach czystego smarowania.

 

5. Stal łożyskowa odporna na zanieczyszczenia

 

W zastosowaniach praktycznych pył lub cząstki ścierne zawarte w oleju smarowym mogą tworzyć wgniecenia na powierzchni łożyska, prowadząc do koncentracji naprężeń i przedwczesnego odpryskiwania zmęczeniowego. Aby rozwiązać ten problem, Japonia opracowała serię TF stali łożyskowych odpornych na zanieczyszczenia (takich jak TF, HTF, STF, NTF itp.).

 

Dzięki optymalizacji zawartości węgla i proporcji pierwiastków stopowych, materiał tworzy drobniejsze węgliki i zwiększa ilość austenitu szczątkowego, zmniejszając w ten sposób koncentrację naprężeń na krawędziach wgłębień. Doświadczenie praktyczne pokazuje, że łożyska wykonane ze stali serii TF mogą mieć 4-10 razy dłuższą żywotność w warunkach zanieczyszczonego smarowania.

 

6. Stal łożyskowa quasi-wysokotemperaturowa

W przypadku standardowych łożysk GCr15 użytkowanych w temperaturach od 100°C do 200°C, na warstwie podpowierzchniowej materiału łatwo tworzy się „jasnobiała strefa” o niskiej twardości, co skraca żywotność łożyska. Aby rozwiązać ten problem, opracowano stale łożyskowe quasi-wysokotemperaturowe, takie jak NTJ2 i KUJ7. Odpowiednie zwiększenie zawartości pierwiastków takich jak Cr, Si i Mo zapobiega powstawaniu jasnobiałych stref, co pozwala łożyskom zachować dobrą żywotność i stabilność wymiarową nawet w temperaturze 150°C.～180℃. Materiały te są szeroko stosowane w silnikach samochodowych, generatorach i sprzęcie do pracy na gorąco.

 

7. Stal łożyskowa wysokotemperaturowa

W warunkach pracy w wysokich temperaturach i przy dużych prędkościach, takich jak w przemyśle lotniczym i kosmicznym, tradycyjne materiały są niewystarczające. Wczesne stale łożyskowe do wysokich temperatur, takie jak T1, T2, T10 i M50, charakteryzują się wysoką twardością w wysokich temperaturach, ale charakteryzują się wysoką zawartością pierwiastków stopowych i są drogie.

 

W ostatnich latach w Europie i Stanach Zjednoczonych opracowano nową generację stali do nawęglania wysokotemperaturowego, takich jak M50NiL, CBS1000 i RBD. Spośród nich M50NiL jest najszerzej stosowana. Po nawęglaniu na powierzchni tworzą się drobne węgliki, generujące szczątkowe naprężenia ściskające. Wytrzymałość rdzenia stali M50NiL może być 2,5-krotnie większa niż M50, co przekłada się na większą trwałość zmęczeniową. Obecnie jest ona stosowana głównie w zaawansowanych technologicznie urządzeniach, takich jak łożyska wału głównego silników lotniczych. Ogólnie rzecz biorąc, rozwój materiałów na łożyska toczne stale zmierza w kierunku wyższej wytrzymałości, niezawodności, odporności na zanieczyszczenia, odporności na korozję i wydajności w wysokich temperaturach. Wraz z rozwojem przemysłu lotniczego, nowych urządzeń energetycznych i produkcji wysokiej klasy, badania i zastosowania nowych materiałów łożyskowych będą się nadal pogłębiać, zapewniając silniejsze wsparcie techniczne dla poprawy wydajności łożysk.