Из чего делают подшипники

Производство подшипников

Технология изготовления подшипников в современном мире активно меняется вместе с постоянно растущими требованиями по качеству с уменьшением сроков производства. Как сделать подшипник быстро, не затратно, чтобы он отвечал всем стандартам и техническим требованиям? Такие вопросы решает современное подшипникостроение, представляющее собой интегральную отрасль. Подшипники применяются во всех индустриальных сферах.

Производство подшипников в мире за последнее время приобрело следующие тенденции:

уменьшение издержек за счет автоматизации технологических процессов;
межконтинентальное перераспределение мощностей;
повышение экологичности заводов;
внедрение перспективных производственных ниш (например — подшипники с перекрестными роликами, подшипники из различных материалов (гибридные), подшипниковые узлы).

Производство подшипников скольжения

Известная технология производства подшипников скольжения имеет две основные ступени изготовления: корпусов и антифрикционных частей.

Заготовки корпусов для подшипников скольжения изготавливаются

методом литья из сталей для отливок (15Л, 20Л, 25Л, 20ГЛ), затем проходят закаливание
штамповкой из пластичных сталей (СтО, СтЗ).

Обработка корпусов проводится на высокоточном токарном и фрезерном оборудовании: доводятся до нужного класса точности торцы, поверхности скольжения, заплечики, бурты, крепежные пазы и прочие конструктивные элементы.

В подготовленные корпусы встраиваются элементы из баббитов (сплав на основе олова, вылитый в формах), биметаллические вкладыши, полимерные или композитные втулки, у каждого из которых собственная технология производства.

Вкладыши и втулки чаще запрессовываются в корпусы с термоподготовкой. Встраивание заливок имеет более длительный процесс с применением нагревания/охлаждения с последующей механической доводкой.

Если конструкция подшипника скольжения (сферический) подразумевает второе кольцо, в завершении технологической цепи изделие проходит сборку.

Производство подшипников качения

Технология изготовления подшипников качения полна собственных особенностей и нюансов ввиду большого разнообразия типов и специализаций изделий. Производство шариковых подшипников исторически сложилось раньше, поэтому считается классической технологической моделью, в которой четыре ступени производства:

Изготовление тел качения;
Изготовление сепараторов;
Изготовление колец;
Сборка и упаковка.

В зависимости от формы тел качения и конструктивного устройства подшипников качения, этапы технологии у каждой из деталей могут меняться. Основными видами обработки при производстве деталей подшипников являются: ковка, отрезка, токарная, термическая, шлифовальная и доводочные операции, а также окончательная — сборка и контроль. Производство отдельных элементов также имеет свои технологические особенности в виду разновидностей и типоразмеров. Например, упорные роликовые или игольчатые подшипники могут выполняться вообще без колец. А в производстве бессепараторных шариковых/роликовых подшипников отсутствет операции обработки сепаратора.

Технологический процесс изготовления подшипника требует высочайшей точности и является показателем достижений современной мировой промышленности. Казалось бы технология отточена до предела, но все же подшипники бывают далеко не идеальны. Иногда негативными причинами являются перенасыщенность рынка в условиях глобализации экономики, зависимость производства от прибыли и как следствие оптимизация показателей качества в сторону снижения.

Российская отрасль подшипникостроения за последнее десятилетие, к сожалению, показывает не лучшую динамику с небольшой долей на мировом рынке. Конечно, это сказывается и на технологическом оснащении подшипников, а также других изделий машиностроения.

Материал изготовления подшипников

За последние десятилетия технологии мировой подшипникостроительной индустрии стремительно развивались и включали в себя новые материалы, повышающие эксплуатационные характеристики. Однако, основной доступный производственный материал подшипников качения ― это по-прежнему сталь.

Кольца и тела качения изготавливаются из высокоуглеродных хромистых сталей. В обозначениях системы отечественных стандартов это стали марки ШХ с цифровым индексом, указывающим процентное содержание (десятые доли %) хрома. Для изготовления тел качения подходят стали ШХ6, ШХ9, ШХ15, колец ― ШХ9, ШХ15, ШХ15СГ. Кольца крупногабаритных подшипников качения выполняются из стали 20Х2Н4А с поверхностным цементирующим слоем 5-6 мм. Процесс цементации требует дополнительной длительной термообработки. Перед механической обработкой заготовки проходят отжиг в соответствующем температурном режиме. Коррозионноустойчивые модели подшипников, работающих в агрессивных средах, изготавливаются из стали 95Х18 со специальным составом, и проходят закалку в горячем масле.

Альтернативный материал подшипников

Полимерные подшипники качения обладают минимальной массой, не требуют постоянного смазывания, сопоставимы по стоимости с металлическими, однако значительно уступают по грузоподъемности, износоустойчивости, термостойкости. Применяются такие лёгкие подшипники в особых условиях без постоянной нагрузки: на пищевых производственных линиях, в химической промышленности, в приборостроении, электронике.

Подшипники качения из армированных композитных материалов обладают достаточной прочностью, малым весом, химической стойкостью, противокоррозионными свойствами, но часто стоят дороже классических и устанавливаются в дорогостоящем аэрокосмическом, медицинском оборудовании, точном приборостроении. Основой композита часто служат углеродные волокна, дополняемые графитом, PP (полипропиленом) PTFT (полиэстером), PTS, стекловолокном, PAI, POM (полиоксиметиленом).

Для производства сепараторов, помимо стали и латуни, используются несколько разновидностей полиамида, сочетающего отличную упругость и прочность, полиэфирэфиркетон, обладающий термической и химической устойчивостью, текстолит, выдерживающий высокую радиальную нагрузку.

Наибольших практических результатов добились производители подшипников качения с комбинированным составом. В них для достижения определенных характеристик могут сочетаться традиционные стали, сплавы, с полимерами, композитами, керамическими и нитрид-кремниевыми деталями, специальными смазочными материалами. Такие подшипники превосходят стальные по многим параметрам и уже применяются серийно в производстве авто-, мото- транспорта, машиностроении, станкостроении, роботизированной технике.

Лидерство мировой подшипниковой индустрии по серийному выпуску подшипников с применением инновационных материалов удерживают компании SKF, NSK, INA.
Специалисты SKF постоянно проводят изыскания и научные разработки по части материаловедения, которые затем внедряются в серийное производство подшипников качения.

SKF выпускают целиком полимерные шарикоподшипники, подшипники с пластиковыми корпусами и стальными шариками, стальными кольцами и шариками из нитрида кремния.

Одним из продуктовых сегментов NSK является выпуск целиком керамических шарикоподшипников и подшипников из фторсодержащих полимеров. Такие модели устойчивы к химически агрессивным средам и совершенно не поддаются коррозии.

Компания INA разрабатывает детали подшипников из разновидностей пропиленов с металлическим армированием.

Промышленные подшипники: что это такое, какие бывают, где купить

Назначение и особенности промышленных подшипников

Неотъемлемой частью разных видов оборудования являются промышленные подшипники. Детали производятся в многочисленных вариациях, в зависимости от конкретных целей использования. Сфера применения комплектующих широкая и включает автомобилестроение, металлургию, энергетику.

Что это такое

Используемые в ряде промышленных областей подшипники — важный составной элемент множества механизмов. Предназначение деталей заключается в снижении силы трения между вращающейся и статичной частями. Часто промышленные подшипники покупают компании, занимающиеся производством, переработкой цветных металлов, созданием медицинского оборудования. Понять, что такое промышленные подшипники, поможет знание основных требований, которые к ним предъявляются. Это высокие показатели выносливости и прочности и способность претерпевать постоянные нагрузки.

Как они работают

Комплектующие применяются как часть опоры (упора) для удержания вала, оси, а также других подвижных конструкций с заданным уровнем жесткости. Механизм работы основан на принятии и передаче нагрузки от подвижного узла на остальные элементы. Также деталь фиксирует положение в пространстве, обеспечивает линейное движение, качение или вращение с малым сопротивлением.

Типы подшипников

по типу нагрузки: упорные, радиальные, комбинированные;
по числу рядов качения: одно-, двух-, многорядные;
по виду тела качения: шариковые, роликовые.

В зависимости от конструктивных особенностей выделяют детали скольжения и качения. Данная классификация является основной, поэтому рекомендуется подробно изучить характеристики каждого варианта.

Назначение и особенности промышленных подшипников

Подшипники скольжения: особенности, разновидности, назначение

Модель скольжения выполнена в форме корпуса с цилиндрическим отверстием, в него помещена втулка. Пространство между отверстием втулки и валом обеспечивает свободное вращение вала. Трение происходит при скольжении сопряженных поверхностей.

К особенностям деталей относятся:

возможность работы при ударном или вибрационном воздействии;
экономичность при большом диаметре вала;
высокая скорость вращения.

Разные модификации деталей различаются формой отверстия, количеством масляных клапанов, возможностью регулирования. Чаще всего модели скольжения используют в машиностроении, подбирая нужные варианты по всем параметрам.

Подшипники качения: особенности, разновидности, назначение

Данная модификация комплектующих состоит из 2 колец, сепаратора, тел качения. Сепаратор удерживает тела на заданном расстоянии, направляя их движение по дорожкам качения. Главное отличие заключается в уменьшенном износе за счет сокращенных потерь энергии на трение.

Роликовый и шариковый подшипник качения — основные разновидности в данной подгруппе. Шариковые комплектующие подходят для использования в условиях малой нагрузки, а при большом диаметре лучше взять роликовую деталь.

Для чего нужна смазка

Смазка создает масляную пленку между металлическими компонентами, предотвращая их контакт. Нанесение смазочного вещества повышает износостойкость деталей и уменьшает уровень шума во время работы. Дополнительным преимуществом смазки является антикоррозийное действие.

Для обработки комплектующих используют пластичную смазку. Она обеспечивает защиту от внешних факторов и имеет длительный срок службы. В условиях нормальной работы допускается однократное смазывание, а при тяжелых условиях с высокой нагрузкой смазка подлежит периодической замене.

Как выбрать

Изучая каталог подшипников SKF и других поставщиков, нужно учитывать правила выбора товара. Важные критерии выбора — прямое назначение узла и характер предполагаемой нагрузки. Прежде чем выбрать промышленный подшипник, клиенту стоит определить масштаб и направление нагрузки, после чего оценить степень давления на узел.

Компания Европодшипник М предлагает купить промышленные подшипники с любыми характеристиками. Найти комплектующие можно в каталоге товаров. Сделать выбор помогут наши специалисты. Звоните: 8 (800) 511-82-91!

Какие материалы используют для изготовления подшипников

Подшипники нужны в любых узлах, в которых используется вращательное движение. Есть множество их типоразмеров, а основными видами считаются шариковые, роликовые и роликовые конические. Подшипники работают в разных условиях, поэтому и материалы для их изготовления могут различаться химическим составом и характеристиками.

Подшипники

Подшипники разных видов и размеров

Как устроены подшипники

Подшипники состоят из пары колец (наружного и внутреннего), между которыми размещены тела качения: ролики или шарики. Во время работы они двигаются по дорожкам качения (желобам), выполненным на поверхности колец. Чтобы ролики или шарики не смещались с дорожек качения и сохранялось расстояние между ними, тела качения помещают в специальные обоймы (сепараторы). Такую конструкцию имеет большинство подшипников, но некоторые типы работают без сепараторов (они отличаются большим количеством тел качения и высокой грузоподъемностью, но низкой максимальной частотой вращения).

Подшипник

Из этих деталей состоит подшипник: 1 – корпус, 2 – тела качения, 3 – обойма (сепаратор), 4 – желоб для тел качения, 5 – внутреннее кольцо

Какие общие требования предъявляют к материалам

У сепараторов, колец и тел качения разные задачи, поэтому и требования к ним предъявляют разные. Так, сепараторы должны быть прочными, износоустойчивыми, хорошо выдерживать вибрационные и ударные нагрузки, иметь низкий коэффициент трения и высокую размерную стабильность. Для их изготовления чаще всего используют низкоуглеродистые или нержавеющие стали, латунь или полимерные материалы.

Кольца и тела качения должны быть твердыми, прочными, износоустойчивыми, сохранять свои размеры при эксплуатации, иметь высокую размерную стабильность, хорошо выдерживать ударные нагрузки. Материал для их изготовления подбирают с учетом условий эксплуатации.

Как изготавливают подшипники

Меньше всего по времени занимает изготовление сепараторов: до 5 дней. Для этого используют разные способы:

Стальные чаще всего получают штамповкой (исключение составляют сепараторы для крупногабаритных подшипников, которые изготавливают механической обработкой). Для этого из листа вырезают заготовки, пробивают в них отверстия для тел качения, затем с помощью штампа придают нужную форму и шлифуют.
Полимерные сепараторы получают литьем под давлением. Их главный плюс – сочетание упругости и прочности.
Латунные сепараторы получают в результате механической обработки заготовки. Их достоинства – способность работать в тяжелых условиях или при высоких температурах.

Тела качения, в зависимости от точности исполнения, изготавливают до 25 дней. При этом шарики изготавливать сложнее, чем ролики. Сначала стальной пруток разрезают на части, затем заготовки обрабатывают с помощью пресса для придания им шарообразной формы, потом шлифуют и термообрабатывают.

На изготовление колец может уйти до 1 месяца. Для этого сначала нарезают стальную трубу для получения заготовок, затем их формуют, термообрабатывают, шлифуют и полируют.

Что ухудшает характеристики подшипников

Наиболее заметно характеристики подшипников ухудшают сера, фосфор и кислород. Они могут попадать в стали из руды или огнеупорных материалов плавильных печей и затем остаются в материале, вступая в реакцию с компонентами металла. Чтобы вывести вредные включения, подшипниковые стали подвергают дополнительной обработке. В этом плане хорошо себя проявили вакуумный или электрошлаковый переплавы.

Из каких материалов изготавливают подшипники

Выбор материала зависит от назначения и условий эксплуатации подшипников. При этом основного внимания требуют кольца и тела качения:

Для эксплуатации при температуре до +120 °С в неагрессивных средах оптимальный вариант – высокоуглеродистые хромистые стали. Для повышения твердости их подвергают поверхностной или объемной закалке. Так, шарики всех размеров, кольца толщиной до 10 мм и ролики диаметром до 22 мм изготавливают из стали ШХ15.

Для получения колец большей толщины или роликов большего диаметра используют сталь ШХ15СГ или ШХ20СГ. Отдельно следует выделить железнодорожные подшипники: они подвергаются индукционной закалке и для их изготовления используют сталь ШХ4.

Если температура эксплуатации незначительно превышает +120 °С, стальную деталь понадобится подвергнуть специальной термообработке: стабилизации. Она позволяет избежать снижения твердости и изменения размеров деталей.

Для подшипников, подвергающихся ударным нагрузкам, удобны низкоуглеродистые стали с поверхностной цементацией, имеющие вязкую сердцевину. К ним относятся, например, хромистая сталь 20Х, хромомолибденовая 20ХМ и никельхромомолибденовые 20ХН2М, 20Х2Н4А или 18Х2Н4МА.
Для подшипников, эксплуатирующихся при температуре +150…500°С, важна способность сохранять свои свойства и размеры. Такими характеристиками обладают стали с высоким содержанием кремния, вольфрама и молибдена. Например, 8Х4М4В2Ф1-Ш или 8Х4В9Ф2-Ш. Вполне подойдет стальной нержавеющий жаропрочный круг.
Для подшипников, эксплуатирующихся в агрессивных средах, необходимо использовать коррозионностойкие стали с высоким содержанием хрома. Например, 95Х18.
Для изготовления подшипников с повышенными требованиями к надежности и долговечности используют стали, содержащие минимальное количество неметаллических включений. Например, ШХ15-Ш или ШХ15-ШД.