Подшипники играют важную роль в современной технике, обеспечивают эффективную передачу движения с минимальными потерями энергии. Главное, правильно подобрать материал, из которого делают подшипники. Рассмотрим подробнее, почему обычная сталь для них не подходит, какими особенностями обладает подшипниковая сталь, как она обрабатывается и какие ее марки пользуются наибольшей популярностью среди производителей. Максимальная долговечность и надежность подшипников достигаются путем тщательного выбора материалов и технологий их обработки, состоящих из последовательных этапов, которые напрямую определяют рабочие характеристики изделия на высоких скоростях и значительных нагрузках.

Почему обычная сталь не подходит для подшипников

Она не выдерживает высокие нагрузки, которым подвергаются подшипники. Недостаточная твердость и износостойкость материала ведут к быстрому износу механизма. Подшипники часто делают для сложных условий, со значительными контактными напряжениями, ударами и вибрациями. В подобных случаях обычные марки стали не обеспечивают необходимых показателей твердости, износостойкости и сопротивления усталости, что неизбежно приводит к снижению срока службы изделий. Высококачественные подшипники соответствуют строгим ГОСТам, гарантирующим минимальные отклонения от заданных стандартов даже при работе металлических конструкций в условиях с высокими нагрузками и сильными ударными воздействиями.

Простая сталь плохо переносит воздействие агрессивной внешней среды: повышенной влажности, различных кислот и щелочей. Каждый из упомянутых факторов приводит к коррозии и разрушению деталей. Именно поэтому подшипники делают из специальных марок стали, обладающих уникальными свойствами.

Радиальные подшипники широко применяются в машиностроении, используются на опорах вращающихся валов и благодаря своей способности выдерживать значительные осевые и радиальные нагрузки, представляют оптимальное решение для многих технических задач.

Состав подшипниковой стали

Идеальный баланс механических характеристик подшипниковых сталей определяется оптимальным сочетанием содержания углерода и легирующих элементов, которые представляют собой сложную систему взаимосвязанных составляющих. К основным легирующим элементам материала относятся хром, марганец, кремний. Несколько реже используются другие. Хром в сплаве придает стали особую твердость и прочность. Например, подшипниковая сталь марки ШХ15 содержит около 1,5% хрома и 1% углерода, что обеспечивает высокий уровень твердости и износоустойчивости. Другим примером служит подшипниковая сталь 100Cr6, распространенная в Европе. Пропорции элементов в ней примерно такие же.

Виды обработки подшипниковой стали

Процесс изготовления подшипников включает несколько этапов обработки, направленных на достижение оптимальных свойств материала. Основные методы, с помощью которых изготавливают изделия, являются:

  • Закалка. Быстрое охлаждение разогретой детали для формирования необходимой структуры и повышения твердости;
  • Отпуск. Последующий небольшой нагрев закаленной детали для снятия внутренних напряжений и улучшения пластичности;
  • Поверхностное упрочнение. Использование таких методов, как индукционное нагревание или лазерная закалка, позволяет повысить прочность поверхности металла без изменения внутренней структуры. Одним из преимуществ методов поверхностного упрочнения на современном оборудовании является возможность обработки деталей любых толщин и форм;
  • Цементация. Процедура насыщения верхнего слоя детали углеродом для повышения твердости.

Описанные методы позволяют достичь той твердости, которая требуется, чтобы сделать подшипники износостойкими и долговечными.

Популярные марки подшипниковых сталей

Самыми известными у нас марками подшипниковых сталей являются:

  • ШХ15. Российская марка, содержащая 1,5% хрома и 1% углерода. Характеризуется отличной стойкостью к износу и пригодна для большинства подшипников;
  • 100Cr6. Европейская аналогичная марка. Соответствует российским стандартам;
  • SUJ2. Японская марка. Используется в большинстве промышленных подшипников;
  • AISI 52100. Американская марка. Обладает сходными характеристиками.

Каждая из указанных марок обладает особыми свойствами, позволяющими выбрать подходящий материал для конкретного применения. В частности, высокоуглеродистые стали с карбидными включениями предназначены для изготовления крупногабаритных подшипников специального назначения.

Термическая обработка

Она способствует повышению точности диаметральных размеров колец и шариков, обеспечивает их минимальное отклонение от заданных размеров. Также она играет решающую роль в обеспечении долговечности изделий. Способность подшипников, которые сейчас делают для промышленности, переносить значительные нагрузки во многом зависит именно от нее. Важнейшие этапы обработки включают:

  • Нагрев до определенной температуры (820-860°C для ШХ15) с последующим быстрым охлаждением;
  • Низкий отпуск (примерно 150 –180°C) для снятия внутренних напряжений;
  • Холодную обработку для сохранения стабильности размеров.

Данные процедуры помогают стабилизировать геометрические параметры деталей и повысить их эксплуатационные характеристики.  Отдельно отметим, что применение электрошлаковых переплавов повышает качество традиционной стали, позволяет изготавливать подшипники с улучшенной прокаливаемостью для высокоскоростных железнодорожных вагонов.

Из чего сделаны разные детали подшипника

Их делают из различных материалов, каждый из которых выбирается исходя из особенностей эксплуатации. Вот основные компоненты подшипника и материалы, используемые для их изготовления:

  • Кольца. Делают из подшипниковых сталей (ШХ15, 100Cr6), отличающихся высокой твердостью и износостойкостью;
  • Тела качения (шарики и ролики). Работают на принципе минимизации сил трения и уменьшают скольжение. Их делают из аналогичных материалов, чтобы детали выдерживали максимальные нагрузки.

В современных конструкциях используются сепараторы. Они выполняют функцию разделения тел качения и могут быть выполнены из металлов (латуни, нержавеющей стали) или полимеров (полиамида, полиэфирэфиркетона). Некоторые производители выпускают специальные магнитные втулки, которые используют эффект притяжения и отталкивания магнитных полей для снижения износа и увеличения ресурса подшипникового узла.

Заключение

Правильное сочетание материалов и технологий дает возможность создать надежные и долговечные подшипники, способные эффективно функционировать в широком диапазоне условий эксплуатации.

Использование специализированной подшипниковой стали и современные методы обработки позволяют производителям выпускать продукцию, соответствующую международным стандартам и требованиям потребителей. Компании в Москве и других крупных городах демонстрируют повышенный интерес к высококачественным подшипникам отечественного производства. Независимость от иностранных производителей в столь важном вопросе жизненно важна, ведь без подшипников сейчас никуда, они используются везде и всюду.