Jakie są specjalne wymagania dotyczące powszechnie stosowanych procesów obróbki precyzyjnej podczas produkcji bieżni łożysk ze stali nierdzewnej?

Łożyska ze stali nierdzewnej , zwłaszcza łożyska ze stali nierdzewnej martenzytycznej, takie jak AISI 440C, są cenione ze względu na ich połączoną odporność na korozję i twardość. Jednakże produkcja tych bieżni łożyskowych wymaga precyzyjnych procesów obróbki o wysokim standardzie, takich jak szlifowanie i dogładzanie. Ze względu na nieodłączne właściwości metalurgiczne stali nierdzewnej, te etapy obróbki nakładają jeszcze bardziej rygorystyczne wymagania dotyczące parametrów procesu i dokładności sprzętu niż w przypadku zwykłej stali łożyskowej.

1. Specjalne wymagania dotyczące szlifowania: zapobieganie uszkodzeniom termicznym i utwardzaniu przez zgniot

Szlifowanie to krytyczny proces kształtowania geometrii bieżni oraz uzyskiwania dokładności wymiarowej i tolerancji. Biorąc pod uwagę wysoką twardość i niską przewodność cieplną stali nierdzewnej 440C, proces szlifowania musi być ściśle kontrolowany, aby uniknąć wprowadzenia defektów powierzchniowych, które mogłyby mieć wpływ na żywotność łożyska.

1. Ścisła kontrola ciepła mielenia

Akumulacja ciepła: Ze względu na niską przewodność cieplną stali nierdzewnej 440C, ciepło powstające podczas szlifowania jest trudne do szybkiego rozproszenia, co prowadzi do przejściowych wysokich temperatur na powierzchni przedmiotu obrabianego. Ta wysoka temperatura może powodować zmiękczenie powierzchni bieżni w wyniku odpuszczania, zmniejszenie twardości bieżni i znaczne skrócenie trwałości zmęczeniowej styku.

Strategia dotycząca chłodziwa: Aby zapewnić niezawodne chłodzenie, należy stosować chłodziwo o dużym przepływie i pod wysokim ciśnieniem. Wybór płynu szlifierskiego o doskonałych właściwościach smarnych i chłodzących jest kluczowy dla zapewnienia skutecznej kontroli temperatury w strefie szlifowania i zapobiegania tworzeniu się warstwy uszkodzeń termicznych.

Niski posuw, duża prędkość: Aby zmniejszyć siły szlifowania i wytwarzanie ciepła, ogólnie wymagana jest niska prędkość posuwu promieniowego i odpowiednia prędkość ściernicy. Należy także zoptymalizować właściwości samoostrzące ściernicy, aby zachować ostrą krawędź tnącą i uniknąć stępienia, które może spowodować nagły wzrost temperatury.

2. Tłumienie umocnienia zawodowego i naprężeń szczątkowych

Tendencja do utwardzania przez zgniot 440C: Podczas cięcia lub szlifowania ziarna powierzchniowe martenzytycznej stali nierdzewnej są podatne na odkształcenia plastyczne, co powoduje utwardzanie przez zgniot. Ta utwardzona warstwa zwiększa trudność późniejszego cięcia i może pogorszyć chropowatość powierzchni.

Kontrola naprężeń szczątkowych: Nieprawidłowe parametry szlifowania mogą z łatwością wprowadzić na powierzchnię bieżni szczątkowe naprężenia rozciągające. Naprężenie rozciągające znacznie zmniejsza wytrzymałość zmęczeniową materiału i odporność na korozję naprężeniową. Kwalifikowane szlifowanie precyzyjne powinno generować korzystne szczątkowe naprężenia ściskające na powierzchni, co ma kluczowe znaczenie dla poprawy trwałości zmęczeniowej łożysk tocznych.

II. Specjalne wymagania dotyczące dogładzania: osiągnięcie wysokiej integralności powierzchni

Dogładzanie, znane również jako honowanie, jest ostatnim krokiem w obróbce bieżni łożyska. Jego celem jest wyeliminowanie błędu falistości i okrągłości powierzchni powstałego w wyniku szlifowania, uzyskując wyjątkowo niską chropowatość powierzchni.

1. Kontrolowanie falistości i dokładności topograficznej

Eliminowanie śladów szlifowania: Istota dogładzania polega na użyciu kamienia ściernego do oscylowania bieżni przy niskim ciśnieniu, wysokiej częstotliwości i krótkich skokach, skutecznie usuwając mikroskopijne wierzchołki pozostawione przez szlifowanie. W przypadku materiałów o wysokiej twardości, takich jak 440C, dobór kamienia (np. wielkość cząstek, spoiwo) i kontrola ciśnienia wymagają jeszcze bardziej precyzyjnej kontroli, aby zapewnić usunięcie tylko szczytów bez zakłócania makroskopowej geometrii bieżni.

Dokładność okrągłości i profilu rowka: Ultra-wykończenie znacznie poprawia błędy kształtu profilu bieżni. Łożyska ze stali nierdzewnej o wysokiej precyzji wymagają okrągłości bieżni i krzywizny rowka na poziomie mikrometrów, a nawet submikronów, co wymaga najwyższej sztywności i dokładności sterowania ruchem sprzętu do ultrawykańczania.

2. Chropowatość powierzchni i film smarny

Niezwykle niski współczynnik Ra: Ultrawykańczanie może zmniejszyć chropowatość powierzchni (Ra) bieżni ze stali nierdzewnej do Ra 0,02 mikrona lub nawet niższego. Ta wyjątkowo gładka powierzchnia pomaga utworzyć stabilny hydrodynamiczny film smarny, zmniejszając tarcie i wytwarzanie ciepła, co ma kluczowe znaczenie dla wydajności przy dużych prędkościach.

Optymalizacja integralności powierzchni: Podczas procesu ultrawykańczania, poprzez kontrolowanie ciśnienia kamienia olejowego i płynu obróbkowego, na powierzchni bieżni tworzy się jednolita warstwa odkształcenia plastycznego na zimno z resztkowym naprężeniem ściskającym. Warstwa ta poprawia odporność bieżni na zużycie i odpryski, a także ma kluczowe znaczenie dla niezawodności łożysk ze stali nierdzewnej.

3. Wymagania dotyczące czystości i zapobiegania zanieczyszczeniom

Łożyska ze stali nierdzewnej wymagają szczególnej dbałości o czystość, ponieważ środowiska ich stosowania są często wrażliwe na zanieczyszczenia.

Gratowanie i czyszczenie: Dokładne gratowanie i mycie są niezbędne po szlifowaniu i dogładzaniu. Nawet drobne cząstki metalu lub pozostałości ścierne, nawet na poziomie mikronów, mogą powodować wtórne uszkodzenia bieżni przy dużych prędkościach, prowadząc do hałasu i przedwczesnej awarii.

Zapobieganie rdzy i pasywacja: W przeciwieństwie do zwykłej stali łożyskowej, łożyska ze stali nierdzewnej zazwyczaj wymagają pasywacji po obróbce mechanicznej w celu usunięcia resztek wolnego żelaza i zanieczyszczeń z powierzchni, sprzyjają tworzeniu ochronnej warstwy tlenku chromu i zapewniają, że odporność na korozję spełnia wymagania projektowe.