Из сталей, легированных хромом, с учетом высокого комплекса механических свойств, особенной стойкости против износа от истирания, и сравнительно невысокой стоимости для изготовления деталей подшипников были выбраны стали группы ШХ: для шариков и роликов — ШХ6, ШХ9, ШХ12, для колец — ШХ15. В качестве исходной заготовки для изготовления колец использовали пруток или поковки (штамповки) из него.
До Великой Отечественной войны в общем объеме стали, используемой для выпуска подшипников, 99,5 % составляли стали типа ШХ и лишь 0,5 % — другие марки. Основными видами термической обработки были закалка и отпуск. Наружный диаметр подшипников не превышал 400 мм.
Однако уже в начале 50-х годов XX века потребовались подшипники с наружным диаметром до 1,4…2 м с усложненной конфигурацией колец, для закалки которых требовались горячие среды, закалочные устройства с вращающимися валками, штампы и другие приспособления. Кроме того, появилась необходимость в использовании такой трудоемкой операции химико-термической обработки, как цементация в твердом карбюризаторе. В это время уже использовали для изготовления подшипников около 10 % цементируемых и других сталей. Получили распространение трехслойные композиции для вкладышей из стали, пористого Cu-Ni сплава и свинцового сплава.
Крупногабаритные подшипники сначала изготовляли из стали ШХ15, однако вследствие появления на поверхности колец после закалки мягких трооститных пятен, все кольца диаметром более 200 мм изготовляют из стали ШХ15СГ.
Подшипники, работающие на износ, изготовляют из твердокалящийся стали, а подшипники, подвергающиеся, кроме износа, воздействию значительных ударных нагрузок, — из цементируемых сталей. Для цементации применяют городской газ состава: 90…95 % СН4; 1…3 % СО; 1 % С02; 1 % 02; остальное — азот. Одновременно с переходом на цементацию с использованием городского газа для деталей крупногабаритных подшипников был осуществлен процесс цементации с применением газообразного кабюризатора в печах с вращающейся ретортой (для колец небольших габаритов из стали 20Х2Н4А) и в толкательных печах типа Ц-160 и ТПЦА (для холодноштампованных колец из стали 18ХГТ). Для колец толщиной более 35 мм и роликов диаметром более 55 мм используют стали ШХ20СГ (ГОСТ 801-78), 95X18 и 8Х4В9Ф2. Для подшипников железнодорожного транспорта нашли применение баббиты БКА и Б16 (ГОСТ 1209-78).
Для изготовления наиболее точных и тяжелонагруженных подшипников используют стали типа ШХ15СГ-Ш, 95X18-Ш, 20Х2Н4А-Ш, получаемые методом электрошлакового переплава (ЭШП). В стали ЭШП отсутствуют строчечные грубые неметаллические включения; металл плотный и однородный по макроструктуре, имеет пониженную растравливаемость в горячем и холодном состояниях, обладает более высокими механическими свойствами по сравнению со сталью, полученной обычными методами выплавки.
Кольца и подшипники из коррозионно-стойкой стали 95X18-Ш после термической обработки в вакууме имеют светлую поверхность, при этом не наблюдается обезуглероживания, что позволило уменьшить припуски на шлифование или для некоторых поверхностей вообще отменить эту операцию.
Содержание
Теплостойкие подшипники
При изготовлении деталей подшипников из сталей ШХ15, ШХ15СГ и 95X18-Ш, предназначенных для работы при повышенных (до 100… 150 °С) температурах, применяют, как правило, специальную термическую обработку. При этом заготовки колец после ковки (или вытачивания из трубы или прутка) подвергают нормализации и ускоренному отжигу для получения структуры однородного мелкозернистого и точечного перлита. Совершенствование технологии термической обработки тел качения осуществлялось в двух направлениях: внедрение нагрева ТВЧ и применение контролируемых атмосфер при термической обработке.
Антифрикционные порошковые сплавы
Применение порошковых сплавов для изготовления антифрикционных изделий (подшипников, втулок, вкладышей и др.), работающих на малых частотах вращения вала и при удельной нагрузке не более 1000 МПа, вместо компактных антифрикционных сплавов имеет ряд преимуществ.
- Увеличивается долговечность и надежность работы подшипников за счет низкого коэффициента трения (0,04…0,07), а также содержания в сплаве графита и пор (15…30 %), заполненных маслом. Благодаря этому подшипники могут работать в тяжелых условиях, а в отдельных случаях в течение длительного времени (2…3 года) без введения дополнительной смазки при наличии масляных карманов.
- Износ подшипников из пористых сплавов в 7…8 раз меньше износа подшипников из литых сплавов, причем такие подшипники почти не изнашивают шейки вала.
- Изделия получаются с повышенной точностью размеров, без дальнейшей механической обработки, что снижает себестоимость подшипников и других антифрикционных деталей в 2…3 раза.
При изготовлении подшипников из порошковых антифрикционных материалов уменьшается расход дорогих цветных материалов и сплавов.
Антифрикционные детали чаще изготовляют из следующих пористых сплавов:
- железографитовых с содержанием 92…99,5 % Fe, до 5% Cu, 0,5…3 % графита;
- бронзографитовых с содержанием 86…88 % Си, 9… 10 % Sn, 2 — 3 % С;
- бронзографитовых с содержанием 57,5…69,5 % Сu, 30…40 % Рb, до 1 % Sn, 0,5…1,5% С;
- алюминиево-свинцовых с содержанием до 40 % РЬ, до 7 %Sn, алюминий — остальное и др.
Для улучшения антифрикционных свойств эти сплавы пропитывают серой и другими добавками.
На основе цветных металлов и графита созданы также ингредиентные материалы для втулок и других антифрикционных деталей. Из порошков латуни с добавкой большого количества графита изготовляют направляющие втулки клапанов двигателей внутреннего сгорания, которые работают без смазки при температуре 430 °С свыше 500 ч, коррозионно-стойкие конденсаторные трубки для судостроения и детали с дифференцированными свойствами для электро- и химического машиностроения. Использование ингредиентных пористых материалов — перспективное направление в производстве ККМ.
Баббиты
Антифрикционные сплавы на основе олова и свинца Б88 и Б83 состоят из мягкой основы а-раствора сурьмы в олове и р’-фазы твердых включений SnSb. Они применяются для изготовления подшипников, работающих при скоростях скольжения до 50 м/с и удельных давлениях до 20 МПа.
Подшипники из свинцовых баббитов Б16, БН и БС6Д могут работать при скоростях скольжения до 30 м/с, но допускают удельное давление до 100 МПа; их используют в механизмах подвижного состава на железнодорожном транспорте.
В машиностроении расширяется использование кальциевых баббитов, содержащих 0,3… 1,5 % кальция и 0,1… 1,2 % кадмия и имеющих более высокие характеристики прочности (δв > 95 МПа) и коррозионной стойкости.
Перспективным направлением использования баббитов является изготовление биметаллических деталей с повышенными антифрикционными свойствами.
Антифрикционные цинковые сплавы
В машиностроении используются в основном два антифрикционных цинковых сплава: ЦАМ 10-5 и ЦАМ 9,5-1,5. Кроме алюминия и меди, они содержат 0,03… 0,06 % Mg. Из сплава ЦАМ 10-5 чаще изготовляют отливки втулок, ползунов, монометаллических вкладышей и т.д. Сплав ЦАМ 9,5-1,5 используют для получения биметаллических полос и деталей совместно со сталью и алюминиевыми сплавами методом проката. В деформированном виде ЦАМ 9,5-1,5 используют для биметаллических полос со сталью и алюминиевыми сплавами методом проката и последующей штамповки вкладыша.
Вследствие высоких антифрикционных свойств и достаточной прочности эти сплавы могут заменять бронзы для узлов трения, температура которых не превышает 100 °С.
Вам также могут быть интересны статьи:
Способы химико-термической и термомеханической обработки Сложнолегированные эвтектические композиционные материалы на металлической матрицей Дисперсно-упрочненные материалы с металлической матрицей Технология обработки поверхностей хвостовой части турбинных лопаток Технология обработки поверхностей рабочей части и переходных поверхностей лопаток турбин Особенности плавки и внепечной обработки расплавов для отливок
(Пока оценок нет)
Загрузка...