產(chǎn)品參數(shù) | |
新型號 | 3018 |
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品牌 | NSK |
分類 | 深溝球軸承 |
東莞市西力軸承有限公司
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質(zhì)包括非金屬夾雜物和有害元素(酸溶)含量,它們對鋼性能的危害往往是相互助長的,如氧含量越高,氧化物夾雜物就越多。鋼中雜質(zhì)對力學(xué)性能和制件抗失效能力的影響與雜質(zhì)的類型、性質(zhì)、數(shù)量、大小及形狀有關(guān),但通常都有降低韌性、塑性和疲勞壽命的作用。
隨著夾雜物尺寸的增大,疲勞強度隨之而降低,而且鋼的抗拉強度越高,降低趨勢加大。鋼中含氧量增高(氧化物夾雜增多),彎曲疲勞和接觸疲勞壽命在高應(yīng)力作用下也隨之降低。因此,對于在高應(yīng)力下工作的軸承零件,降低制造用鋼的含氧量是必要的。一些研究表明,鋼中的MnS夾雜物,因形狀呈橢球狀,而且能夠包裹危害較大的氧化物夾雜,故其對疲勞壽命降低影響較小甚至還可能有益,故可從寬控制。
2 影響軸承壽命的材料因素的控制
為了使上述影響軸承壽命的材料因素處于佳狀態(tài),首先需要控制淬火前鋼的原始組織,可以采取的技術(shù)措施有:高溫(1050℃)奧氏體化速冷至630℃等溫正火獲得偽共析細珠光體組織,或者冷至420℃等溫處理,獲得貝氏體組織。也可采用鍛軋余熱快速退火,獲得細粒狀珠光體組織,以保證鋼中的碳化物細小和均勻分布。這種狀態(tài)的原始組織在淬火加熱奧氏體化時,除了溶入奧氏體中的碳化物外,未溶碳化物將聚集成細粒狀。
當(dāng)鋼中的原始組織一定時,淬火馬氏體的含碳量(即淬火加熱后的奧氏體含碳量)、殘留奧氏體量和未溶碳化物量主要取決于淬火加熱溫度和保持時間,隨著淬火加熱溫度增高(時間一定),鋼中未溶碳化物數(shù)量減少(淬火馬氏體含碳量增高)、殘留奧氏體數(shù)量增多,硬度則先隨著淬火溫度的增高而增加,達到峰值后又隨著溫度的升高而降低。當(dāng)淬火加熱溫度一定時,隨著奧氏體化時間的延長,未溶碳化物的數(shù)量減少,殘留奧氏體數(shù)量增多,硬度增高,時間較長時,這種趨勢減緩。當(dāng)原始組織中碳化物細小時,因碳化物易于溶入奧氏體,故使淬火后的硬度峰移向較低溫度和出現(xiàn)在較短的奧氏體化時間。
綜上所述,GCrl5鋼淬火后未溶碳化物在7%左右,殘留奧氏體在9%左右(隱晶馬氏體的平均含碳量在0.55%左右)為佳組織組成。而且,當(dāng)原始組織中碳化物細小,分布均勻時,在可靠地控制上述水平的顯微組織組成時,有利于獲得高的綜合力學(xué)性能,從而具有高的使用壽命。應(yīng)該指出,具有細小彌散分布碳化物的原始組織,淬火加熱保溫時,未溶的細小碳化物會聚集長大,使其粗化。因此,對于具有這種的原始組織軸承零件淬火加熱時間不宜過長,采用快速加熱奧氏體化淬火工藝,將可獲得更高的綜合力學(xué)性能。
為了使軸承零件淬回火后表面殘留較大的壓應(yīng)力,可在淬火加熱時通入滲碳或滲氮的氣氛,進行短時間的表面滲碳或滲氮。由于這種鋼淬火加熱時奧氏體實際含碳量不高,遠低于相圖上示出的平衡濃度,因此可以吸碳(或氮)。當(dāng)奧氏體含有較高的碳或氮后,其Ms降低,淬火時表層較內(nèi)層和心部后發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變,產(chǎn)生了較大的殘留壓應(yīng)力。GCrl5鋼以滲碳氣氛和非滲碳氣氛加熱淬火(均經(jīng)低溫回火)處理后,經(jīng)接觸疲勞試驗可以看出,表面滲碳的壽命比未滲碳的提高了1.5倍。其原因就是滲碳的零件表面具有較大的殘留壓應(yīng)力。
3 結(jié)論
影響高碳鉻鋼滾動軸承零件使用壽命的主要材料因素及控制程度為:
(1)鋼在淬火前的原始組織中的碳化物要求細小、彌散??刹捎酶邷貖W氏體化630℃、或420℃高溫,也可利用鍛軋余熱快速退火工藝來實現(xiàn)。
(2)對于GCr15鋼淬火后,要求獲得平均含碳量為0.55%左右的隱晶馬氏體、9%左右Ar和7%左右呈勻、圓狀態(tài)的未溶碳化物的顯微組織??衫么慊鸺訜釡囟群蜁r間來控制得到這種顯微組織。
(3)零件淬火低溫回火后要求表面殘留有較大的壓應(yīng)力,這有助于疲勞抗力的提高。可采用在淬火加熱時進行表面短時間滲碳或滲氮的處理工藝,使得表面殘留有較大的壓應(yīng)力。
(4)制造軸承零件用鋼,要求具有較高的純凈度,主要是減少O2、N2、P、氧化物和磷化物的含量??刹捎秒娫厝郏婵找睙挼燃夹g(shù)措施使材料含氧量≤15PPM為宜。確定軸承尺寸參數(shù)
在許多場合,軸承的內(nèi)孔尺寸已經(jīng)由機器或裝置的結(jié)構(gòu)具體所限定。不論工作壽命,靜負荷安全系數(shù)和經(jīng)濟性是否都達到要求,在終選定軸承其余尺寸和結(jié)構(gòu)形式之前,都必須經(jīng)過尺寸演算。該演算包括將軸承實際載荷跟其載荷能力進行比較。
滾動軸承的靜負荷是指軸承加載后是靜止的(內(nèi)外圈間無相對運動)或旋轉(zhuǎn)速度低。在這種情況下,演算滾道和滾動體過量塑性變形的安全系數(shù)。
大部分軸承受動負荷,內(nèi)外圈做相對運動,尺寸演算校核滾道和滾動體早期疲勞損壞安全系數(shù)。
只有在特殊情況時,才根據(jù)DIN ISO 281對實際可達到的工作壽命做名義壽命演算。對注重經(jīng)濟性能的設(shè)計來說,要盡可能充分的利用軸承的承載能力。要想越充分的利用軸承,那么對軸承尺寸選用的演算性就越重要。
·靜負荷軸承
計算靜負荷安全系數(shù)Fs有助于確定所選軸承是否具有足夠的額定靜負荷。
FS =CO/PO
其中FS靜負荷安全系數(shù),CO額定靜負荷[KN],PO當(dāng)量靜負荷[KN]
靜負荷安全系數(shù)FS是防止?jié)L動零件接觸區(qū)出現(xiàn)性變形的安全系數(shù)。對于必須平穩(wěn)運轉(zhuǎn)、噪音特低的軸承,就要求FS的數(shù)值高;只要求中等運轉(zhuǎn)噪聲的場合,可選用小一些的FS;一般推薦采用下列數(shù)值:
FS=1.5~2.5適用于低噪音等級
FS=1.0~1.5適用于常規(guī)噪音等級
FS=0.7~1.0適用于中等噪音等級
額定靜負荷CO[KN]已在表中為每一品種規(guī)格的軸承列出。該負荷(對向心軸承來說是徑向力,對推力軸承而言則是軸向力),在滾動體和滾道接觸區(qū)域的中心產(chǎn)生的理論壓強為:
-4600 N/MM2 自調(diào)心球軸承
-4200 N/MM2 其它類型球軸承
-4000 N/MM2 所有滾子軸承
在額定靜負荷CO的作用下,在滾動體和滾道接觸區(qū)的大承載部位,所產(chǎn)生的總塑性變形量約為滾動體直徑的萬分之一。當(dāng)量靜負荷PO[KN]是一個理論值,對向心軸承而言是徑向力,對推力軸承來講是軸向和向心力。PO在滾動體和滾道的大承載接觸區(qū)域中心所產(chǎn)生的應(yīng)力,與實際負荷組合所產(chǎn)生得應(yīng)力相同。
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