Широкий ассортимент материалов и способов обработки, применяемых при производстве подшипников качения, позволяет оптимизировать их характеристики для конкретной ситуации и продлить срок их службы. Особенно это касается применения в промышленности, где из-за тяжелых условий работы к оборудованию зачастую предъявляются высокие требования.
В последнее время значительно увеличилась потребность в подшипниках качения, которые способны долго и хорошо работать в экстремальных условиях, таких как недостаток смазки, коррозионные среды и высокие температуры.
Однако выбор подходящего материала или метода термообработки подшипников качения часто требует консультации со специалистом, обычно от производителя подшипников. Выбор зависит от области применения и условий работы. Это означает, что необходимо учесть множество факторов, таких как механические, химические и температурные воздействия, а также условия смазывания, особенно при работе без смазки.
Ключевую роль здесь играют типы материалов, из которых изготовлены различные детали подшипника (кольца, тела качения, сепаратор и т.д.) и то, как они взаимодействуют друг с другом. Чаще всего это стандартные подшипниковые стали, но иногда производителю приходится специально разрабатывать специальные покрытия или технологии обработки для того, чтобы придать материалам определенные характеристики, необходимые в конкретном случае.
Стандартные подшипниковые стали
Для большинства отраслей промышленности вполне подходит стандартная сталь 100Cr6 сквозной закалки. Этот универсальный материал проходит термообработку (мартенситная закалка и низкий отпуск), которая обеспечивает высокую твердость (62…64 HRC) по всей окружности и в поперечном сечении. Основные качества этого материала – это высокая твердость и устойчивость к износу, в том числе, при воздействии твердых частиц.
В зависимости от толщины стенок деталей, может потребоваться применение сплавов более высокого качества, с учетом способности к закалке. Такие материалы допускают рабочие температуры до 120 °C, а некоторые сорта стали – до 200°C. Обычно они применяются в прокатных станах и компактных двигателях внутреннего сгорания.
Сталь 100Cr6 бейнитной закалки несколько отличается от обычной. Этот материал позволяет значительно повысить устойчивость к образованию трещин, даже при поверхностных повреждениях. Они используются, например, в подшипниках колесных пар роторных экскаваторов и трамваев.
Сталь поверхностной закалки St4 имеет хорошую обрабатываемость, имеет высокую твердость и износостойкость. Этот материал хорошо подходит для небольших массово выпускаемых деталей, например, карданных шарниров и роликоподшипников с цельнотянутым наружным кольцом.
Если велика вероятность попадания в подшипник твердых частиц или возникновения проблем со смазкой (холодильные компрессоры, строительная и сельскохозяйственная техника), лучшим выбором будет использование нитроцементированной стали, например 100CrMnSi6-4. Этот материал проходит термообработку, обеспечивающую отличную устойчивость к деформации и поверхностную твердость до 66 HRC за счет остаточных аустенитных включений. Результатом является высокая устойчивость к износу и поверхностным разрушениям, позволяющая продлить срок службы подшипника, особенно в условиях плохой смазки и загрязнений.
