اخبار

روندهای توسعه مواد یاتاقان‌های غلتشی

 

In بلبرینگ نورددر تولید، خواص مواد به طور مستقیم طول عمر، قابلیت اطمینان و شرایط عملیاتی قابل اجرا برینگ را تعیین می‌کنند. در حال حاضر، قطعات برینگ هنوز عمدتاً از فولاد برینگ کروم پرکربن، مانند GCr15 و GCr15SiMn رایج، ساخته می‌شوند. در سال‌های اخیر، با توسعه تجهیزات به سمت سرعت‌های بالاتر، بارهای سنگین‌تر، دماهای بالاتر و شرایط عملیاتی پیچیده‌تر، مواد برینگ نیز به طور مداوم در حال ارتقا هستند که عمدتاً جهت‌های توسعه زیر را نشان می‌دهند:

 

1. فولاد بلبرینگ با سختی پذیری بالا

 

برای رفع نیاز قطعات یاتاقان با دیواره ضخیم و اندازه بزرگ، صنعت به تدریج فولادهای یاتاقان با سختی‌پذیری بالا مانند GCr15SiMo و GCr18Mo را توسعه داده است. این مواد می‌توانند ساختار سخت‌شده یکنواختی را در ابعاد مقطع بزرگتر به دست آورند، استحکام کلی و عمر خستگی قطعات را بهبود بخشند و برای یاتاقان‌های بزرگ و تجهیزات سنگین مناسب هستند.

 

۲. فولاد بلبرینگ سخت‌کاری‌شده سطحی

 

فولاد سخت‌کاری سطحی GCr4 معمولاً در تجهیزات سنگین مانند وسایل نقلیه راه‌آهن و کارخانه‌های نورد استفاده می‌شود. با استفاده از گرمایش القایی با فرکانس متوسط ​​و سرمایش سریع، می‌توان یک لایه سخت‌شده با عمق مشخص روی سطح قطعات تشکیل داد که به یاتاقان هم سختی سطحی بالا و هم چقرمگی هسته بالا می‌دهد و در نتیجه مقاومت در برابر خستگی و مقاومت در برابر ضربه را بهبود می‌بخشد.

 

۳. انواع جدید فولاد بلبرینگ ضد زنگ

فولادهای ضد زنگ سنتی مانند 9Cr18 و 9Cr18Mo (440C) مقاومت خوبی در برابر خوردگی دارند، اما مستعد تشکیل کاربیدهای درشت هستند که بر عمر خستگی و کیفیت سطح تأثیر می‌گذارد. فولاد ضد زنگ مارتنزیتی 0.7C-13Cr که در سال‌های اخیر توسعه یافته است، با کاهش محتوای کربن و کروم و کاهش کاربیدهای یوتکتیک، عملکرد خستگی تماسی، چقرمگی و مقاومت در برابر خوردگی یاتاقان‌ها را بیشتر بهبود می‌بخشد. این فولاد معمولاً در یاتاقان‌های ضد زنگ دقیق، مانند یاتاقان‌های هارد دیسک و یاتاقان‌های تجهیزات پزشکی استفاده می‌شود.

 

۴. فولاد آلیاژی با استحکام بالا

 

فولادهای یاتاقان سری GT، از طریق ترکیب آلیاژی بهینه شده، استحکام و چقرمگی ماتریس را بهبود بخشیده و پایداری تمپر را افزایش می‌دهند. این فولادها که برای طراحی یاتاقان‌های سنگین یا سبک مناسب هستند، در شرایط روانکاری تمیز، عمر مفید خوبی دارند.

 

۵. فولاد یاتاقان مقاوم در برابر آلودگی

 

در کاربردهای عملی، گرد و غبار یا ذرات سایش در روغن روان‌کننده می‌توانند روی سطح یاتاقان فرورفتگی ایجاد کنند و منجر به تمرکز تنش و پوسته پوسته شدن زودرس ناشی از خستگی شوند. برای حل این مشکل، ژاپن سری TF از فولادهای یاتاقان مقاوم در برابر آلودگی (مانند TF، HTF، STF، NTF و غیره) را توسعه داده است.

 

با بهینه‌سازی میزان کربن و نسبت عناصر آلیاژی، این ماده کاربیدهای ریزتری تشکیل می‌دهد و آستنیت باقیمانده را افزایش می‌دهد و در نتیجه تمرکز تنش در لبه‌های فرورفتگی را کاهش می‌دهد. تجربه عملی نشان می‌دهد که یاتاقان‌های ساخته شده با فولادهای سری TF می‌توانند در شرایط روانکاری آلوده، طول عمر ۴ تا ۱۰ برابر بیشتری داشته باشند.

 

۶. فولاد یاتاقان شبه دمای بالا

وقتی یاتاقان‌های معمولی GCr15 در محیط‌هایی با دمای بین ۱۰۰ تا ۲۰۰ درجه سانتیگراد استفاده می‌شوند، یک "ناحیه سفید روشن" با سختی کم به راحتی روی لایه زیرسطحی ماده تشکیل می‌شود و در نتیجه عمر یاتاقان را کاهش می‌دهد. برای رفع این مشکل، فولادهای یاتاقان شبه دما بالا مانند NTJ2 و KUJ7 توسعه یافته‌اند. با افزایش مناسب محتوای عناصری مانند Cr، Si و Mo، تشکیل مناطق سفید روشن سرکوب می‌شود و به یاتاقان‌ها اجازه می‌دهد تا حتی در دمای ۱۵۰ درجه سانتیگراد نیز طول عمر خوب و پایداری ابعادی خود را حفظ کنند.～۱۸۰ درجه سانتیگراد. این مواد به طور گسترده در موتورهای خودرو، ژنراتورها و تجهیزات گرم‌کاری استفاده می‌شوند.

 

۷. فولاد بلبرینگ مقاوم در برابر دمای بالا

در شرایط عملیاتی با دمای بالا و سرعت بالا مانند هوافضا، مواد سنتی کافی نیستند. فولادهای یاتاقان دما بالای اولیه مانند T1، T2، T10 و M50، اگرچه سختی دمای بالا بالایی دارند، اما دارای محتوای عناصر آلیاژی بالا و هزینه بالایی هستند.

 

در سال‌های اخیر، اروپا و ایالات متحده نسل جدیدی از فولادهای کربن‌دهی شده در دمای بالا، مانند M50NiL، CBS1000 و RBD را توسعه داده‌اند. در میان آنها، M50NiL پرکاربردترین است. پس از کربن‌دهی، کاربیدهای ریز روی سطح تشکیل می‌شوند و تنش فشاری پسماند ایجاد می‌کنند. چقرمگی هسته آن می‌تواند به 2.5 برابر M50 برسد که منجر به عمر خستگی بالاتر می‌شود. در حال حاضر، عمدتاً در زمینه‌های تجهیزات پیشرفته مانند یاتاقان‌های شفت اصلی موتور هواپیما استفاده می‌شود. به طور کلی، توسعه مواد یاتاقان‌های غلتشی به طور مداوم به سمت استحکام بالاتر، قابلیت اطمینان بالاتر، مقاومت در برابر آلودگی، مقاومت در برابر خوردگی و عملکرد در دمای بالا در حال پیشرفت است. با توسعه هوافضا، تجهیزات انرژی جدید و تولید پیشرفته، تحقیق و کاربرد مواد یاتاقان جدید همچنان عمیق‌تر خواهد شد و پشتیبانی فنی قوی‌تری را برای بهبود عملکرد یاتاقان فراهم می‌کند.