zprávy

Trendy vývoje materiálů valivých ložisek

 

In valivé ložiskoVýroba a vlastnosti materiálů přímo určují životnost ložiska, jeho spolehlivost a příslušné provozní podmínky. V současné době se ložiskové díly stále vyrábějí převážně z vysoce uhlíkové chromové ložiskové oceli, jako je běžná GCr15 a GCr15SiMn. V posledních letech, s vývojem zařízení směrem k vyšším rychlostem, většímu zatížení, vyšším teplotám a složitějším provozním podmínkám, se ložiskové materiály neustále vylepšují, přičemž vývoj se ubírá zejména těmito směry:

 

1. Vysoce prokalitelná ložisková ocel

 

Aby bylo možné uspokojit potřeby velkých, silnostěnných ložiskových dílů, průmysl postupně vyvinul ložiskové oceli s vysokou kalitelností, jako jsou GCr15SiMo a GCr18Mo. Tyto materiály mohou dosáhnout rovnoměrné kalené struktury při větších rozměrech průřezu, čímž se zlepšuje celková pevnost a únavová životnost dílů, a jsou vhodné pro velká ložiska a těžká zařízení.

 

2. Povrchově kalená ložisková ocel

 

Povrchově kalená ocel GCr4 se běžně používá v těžkých zařízeních, jako jsou železniční vozidla a válcovny. Pomocí středněfrekvenčního indukčního ohřevu a rychlého ochlazování lze na povrchu součástí vytvořit kalené vrstvy určité tloušťky, což ložisku dodává jak vysokou povrchovou tvrdost, tak vysokou houževnatost jádra, a tím zlepšuje odolnost proti únavě a rázům.

 

3. Nové typy ložiskové oceli z nerezové oceli

Tradiční nerezové oceli jako 9Cr18 a 9Cr18Mo (440C) mají dobrou odolnost proti korozi, ale jsou náchylné k tvorbě hrubých karbidů, což ovlivňuje únavovou životnost a kvalitu povrchu. Martenzitická nerezová ocel 0.7C-13Cr, vyvinutá v posledních letech, dále zlepšuje kontaktní únavu, houževnatost a odolnost ložisek proti korozi snížením obsahu uhlíku a chromu a snížením obsahu eutektických karbidů. Běžně se používá v přesných ložiskách odolných proti korozi, jako jsou ložiska pevných disků a ložiska zdravotnických zařízení.

 

4. Vysokopevnostní legovaná ocel

 

Ložiskové oceli řady GT díky optimalizovanému složení slitiny zlepšují pevnost a houževnatost matrice a zvyšují stabilitu při popouštění. Jsou vhodné pro konstrukce těžkých i lehkých ložisek a mají dobrou životnost za čistých mazacích podmínek.

 

5. Ložisková ocel odolná vůči kontaminaci

 

V praktických aplikacích mohou prachové nebo otěrové částice v mazacím oleji vytvářet prohlubně na povrchu ložiska, což vede ke koncentraci napětí a předčasnému únavovému odlupování. Pro řešení tohoto problému vyvinulo Japonsko řadu ložiskových ocelí odolných vůči kontaminaci (jako například TF, HTF, STF, NTF atd.).

 

Optimalizací obsahu uhlíku a poměrů prvků slitiny se v materiálu tvoří více jemných karbidů a zvyšuje se množství zbytkového austenitu, čímž se snižuje koncentrace napětí na hranách vtlačků. Praktické zkušenosti ukazují, že ložiska vyrobená z ocelí řady TF mohou mít 4–10krát delší životnost za podmínek kontaminovaného mazání.

 

6. Kvazi-vysokoteplotní ložisková ocel

Pokud se běžná ložiska GCr15 používají v prostředí s teplotami od 100 °C do 200 °C, na podpovrchové vrstvě materiálu se snadno vytvoří „jasně bílá zóna“ s nízkou tvrdostí, čímž se zkrátí životnost ložiska. Pro řešení tohoto problému byly vyvinuty ložiskové oceli pro kvazi-vysokoteplotní ložiska, jako jsou NTJ2 a KUJ7. Vhodným zvýšením obsahu prvků, jako jsou Cr, Si a Mo, se potlačí tvorba jasně bílých zón, což umožňuje ložiskům udržet si dobrou životnost a rozměrovou stabilitu i při 150 °C.～180℃. Tyto materiály se široce používají v automobilových motorech, generátorech a zařízeních pro práci za tepla.

 

7. Ložisková ocel pro vysoké teploty

Ve vysokoteplotních a vysokorychlostních provozních podmínkách, jako je letecký průmysl, jsou tradiční materiály nedostatečné. Starší vysokoteplotní ložiskové oceli, jako jsou T1, T2, T10 a M50, sice disponují vysokou tvrdostí za vysokých teplot, ale mají vysoký obsah legujících prvků a vysokou cenu.

 

V posledních letech Evropa a Spojené státy vyvinuly novou generaci vysokoteplotních cementačních ocelí, jako jsou M50NiL, CBS1000 a RBD. Mezi nimi je M50NiL nejrozšířenější. Po cementaci se na povrchu tvoří jemné karbidy, které vytvářejí zbytkové tlakové napětí. Jeho jádrová houževnatost může dosáhnout 2,5krát vyšší než u M50, což má za následek delší únavovou životnost. V současné době se používá hlavně v oblastech špičkových zařízení, jako jsou ložiska hlavních hřídelí leteckých motorů. Celkově vývoj materiálů pro valivá ložiska neustále směřuje k vyšší pevnosti, vyšší spolehlivosti, odolnosti vůči znečištění, odolnosti proti korozi a výkonnosti při vysokých teplotách. S rozvojem leteckého průmyslu, nových energetických zařízení a špičkové výroby se bude výzkum a aplikace nových ložiskových materiálů i nadále prohlubovat a poskytovat silnější technickou podporu pro zlepšení výkonu ložisek.