Изготовление крупногабаритных колец шарикоподшипников

На кольца и элементы качения подшипников воздействует высокое повторяющееся давление при малом объеме скольжения. Сепараторы подвергаются растяжению, сжатию и контактному скольжению с элементами качения, и либо с одним, либо с двумя кольцами подшипника. Поэтому материалы, используемые для изготовления колец, элементов качения и сепараторов, должны обладать разными свойствами.

Свойства материалов тел качения и колец подшипника:

• Высокая контактная усталостная прочность при качении

• Высокая жесткость

• Высокая износоустойчивость

• Высокая размерная стабильность

• Высокая механическая прочность

Для изготовления колец и элементов качения подшипников, в основном, используют высокоуглеродистую хромистую сталь. Однако, если подшипники должны противостоять большим ударным нагрузкам, часто применяют низкоуглеродистые сплавы стали. Такие стали после науглероживания на соответствующую глубину обладают достаточной поверхностной прочностью, являются более ударопрочными, чем обычные закаленные стали, так как имеют более мягкий внутренний слой, поглощающий энергию.

Материалы для изготовления сепараторов

Основными материалами для изготовления сепараторов подшипников являются низкоуглеродистые стали. В зависимости от особенностей эксплуатации подшипника используются латунь или нержавеющая сталь. Для сепараторов, обрабатываемых механическим путем, применяются углеродистая сталь, высокопрочная латунь или синтетические смолы.

Свойства материалов для изготовления сепараторов:

• Высокая износоустойчивость

• Высокая размерная стабильность

• Высокая механическая прочность

Материалы применяемые при производстве отечественных подшипников

Наименование, марка	Основное свойства	Применение
Хромистая сталь ШХ15	Высокоуглеродистая хромистая, T≤120°C	Подавляющее большинство колец и тел качения, кольца толщиной менее 10 мм, ролики до 22 мм
Хромистая сталь ШХ15СТ	Повышенная прокаливаемость, содержит больше кремния и марганца	Кольца толщиной менее 30 мм и ролики диаметром более 22 мм
Хромистая сталь ШХ20СТ	Содержит еще больше кремния и марганца, чем ШХ15СТ	Кольца толщиной более 30 мм
Хромистая сталь ШХ4	Индукционная закалка	Железнодорожные подшипники
Хромистые стали ШХ15-Ш, ШХ15ШД	Уменьшенное содержание неметаллических включений	Подшипники повышенной долговечности и надежности
Цементуемая сталь 18ХГТ	Поверхностный сплав повышенной твердости и мягкая сердцевина после термической обработки	Кольца роликовых подшипников
Цементуемая сталь 20Х2Н4А	Поверхностный сплав повышенной твердости и мягкая сердцевина после термической обработки	Кольца и ролики крупногабаритных подшипников
Цементуемые стали 15Г1, 15Х, 08, 10	Позволяют проводить химико-термическую обработку деталей	Штампованные кольца роликовых игольчатых подшипников
Низколегированная сталь 55ХФА	Содержание углерода 0.45 - 0.55%, закалка рабочих поверхностей токами сверхвысокой частоты	Кольца поворотных опор, кранов и экскаваторов
Сталь 95Х18-Ш	Коррозионно-стойкая, T≤350°C	Тела качения средних и крупных размеров
Сталь 110Х18М-ШД	Коррозионно-стойкая, с уменьшенным содержанием неметаллических включений	Приборные подшипники
Сталь 08кп, 08пс, 10кп, 10пс	Низкоуглеродистые	Штампованные сепараторы подшипников общего применения
Стали 12Х18Н9Т, 12Х18Н10Т	Коррозионно-стойкие, теплопрочные	Для изготовления теплостойких и коррозийностойких подшипников
Латуни ЛС59-1, ЛС59-1Л	-	Массивные сепараторы для подшипников
Бронзы БрАЖМЦ10-3-1,5, БрАЖН10-4,4	-	Массивные сепараторы
Алюминиевые сплавы Д1, Д6 и АК4	-	Массивные сепараторы
Текстолит и полиамид	-	Массивные сепараторы
Стали 15 и 20	-	Заклепки, распорки сепараторов
Нитрид кремния Si3N4	Повышенная теплопрочность и контактная долговечность	Шарики для подшипников высокоскоростных узлов

ШХ15СГ (0,95—1,05% С; 1,30—1,65% Сг; 0,9—1,2% Мп; 0,40—0,65%о 31) - в стали содержится не более 0,02% 3 и 0,027% Р. После ковки структура стали — пластинчатый перлит и тонкая разорванная карбидная сетка, твердость НВ 255—340, обрабатываемость стали с такой структурой и твердостью затруднена.

Для снижения твердости до НВ 178—207 и получения структуры зернистого перлита, обеспечивающей хорошую обрабатываемость, заготовки подвергают отжигу при 780—800° С с последующим медленным охлаждением (15—25° С/ч) в интервале температур приводит к образованию крупнозернистого перлита; такая структура обладает низкой твердостью, но неблагоприятна для последующей закалки. Нормальной структурой после отжига является структура мелкозернистого перлита. При недогреве при отжиге сохраняется часть тонкопластинчатого перлита, а при перегреве образуется структура крупнопластинчатого и зернистого перлита.

На процесс закалки подшипниковых деталей влияет хром. Хром увеличивает количество избыточных карбидов в структуре стали и уменьшает чувствительность к перегреву. Вследствие присадки хрома уменьшается критическая скорость закалки и увеличивается прокаливаемость. Небольшая критическая скорость закалки необходима для того, чтобы можно было детали закаливать в масле. При закалке в масле происходит частичный отпуск мартенсита, что снижает напряжения. С увеличением содержания хрома критическая скорость закалки значительно понижается

Марка: ШХ15СГ (заменители: ХВГ,ШХ15,9ХС,ХВСГ)Вид поставки: сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 801-78,ГОСТ 2590-2006,ГОСТ 2591-2006. Калиброванный пруток:ГОСТ 7417-75.Шлифованный пруток и серебрянка:ГОСТ 14955-77. Полоса:ГОСТ 103-2006. Проволока:ГОСТ 4727-83.Класс: Сталь конструкционная подшипниковая Использование в промышленности: крупногабаритные кольца шарико- и роликоподшипников со стенками толщиной более 20—30 мм, шарики диаметром более 50 мм; ролики диаметром более 35 мм.