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轴承材料的选择

2009/2/28      
轴承材料的选择是设计师依据轴承工况和轴承零件的功能要求进行的。滚动轴承主要由套圈,滚动体,保持架和其他一些零件所组成,其零件材料可划分为:
    (1)套圈与滚动体材料;
    (2)保持架材料;
    (3)其他零件如铆钉,防尘盖,密封圈等材料。
    上述零件所使用的材料多种多样,由于它们的理化和机械性能不同,因而各具有不同的特性,以适应各种不同工况和环境下工作的要求。轴承材料选择恰当与否直接关系到能否满足机构的功能与使用要求,对轴承工作性能和疲劳寿命具有决定性的影响。通常在材料选择正确的情况下,只要配合与安装、润滑与维护保养正常,轴承就会获得良好的工作性能和满足可靠性要求。
    这里扼要叙述轴承套圈、滚动体和保持回材料的应用情况。
    1.套圈和滚动体用材料
    (1)高碳铬轴承钢
    绝大多数轴承套圈和滚动体都彩用专用钢材制造。用高碳铬轴承钢(GCr15和GCr15SiMn与ZGCr15和ZGCr15SiMn)制造套圈和滚动体,其零件硬度如下:
    用GCr15和ZGCr15材料制造的套圈和滚子为HRc61~65,钢球为HRc62~66;
    用GCr15SiMn和ZGCr15SiMn材料制造的套圈和滚子为HRc60~64,钢球为HRc60~66。
    用高碳钢铬轴承钢制造的轴承一般适用于工作温度为-40~130度范围,油与脂润滑正常。可满足一般机械的要求。
    高碳铬轴承钢轴承零件经高温回过火后,其适应工作温度可高达250度。
    随着冶炼技术的进步,高碳铬轴承钢可以采用不同的冶炼方法,如真空冶炼技术等可使钢材的内在质量大大改革,尢其是钢中含氧量及其所形成的非金属夹杂物有明显的减少。用这种高碳铬轴承钢制造的轴承,其疲劳寿命能成倍的增长。
    根据大量试验对比数据表明,不同冶炼方法所获得GCr15、GCr15SiMn、ZGCr15、ZGCr15SiMn轴承钢制造轴承。
    (2)渗碳轴承钢
    用渗碳轴承钢等制造的套圈和滚动体,其硬度为:套圈和滚动体为HRc60~64,一般适和于工作温度为-40~140摄氏度范围,油与脂润滑正常,能在较大冲击振动条件下使用,如机车车辆及轧钢机用轴承等,但该钢种的热处理工艺比较复杂。
    (3)耐热轴承钢
    用耐热轴承钢制造的套圈的滚动体,其硬度:套圈和滚子为HRc60~64,钢球为HRc61~65,在润滑正常的情况下,适用于工作温度为120~250摄氏度,如航空发动机、燃气涡轮机等主轴工作条件。
    (4)耐腐蚀轴承钢
    用耐腐蚀轴承钢制造套圈和滚动体,其硬度为:套圈和滚动体不应低于HRc58,适用于水、硝酸、化学试剂等腐蚀性介质,温度为-253~350摄氏度。
    2.保持架用材料
    (1)绝大多数轴承都采用钢质保持架,应用最广泛的是低碳钢板冲压浪形、筐形、盒形等保持架,适用于用高碳铬轴承钢的轴承工况和环境;用中碳不锈钢板冲压的保持架适用于用耐腐蚀轴承钢的轴承工况及环境。
    (2)用有色金属优良光洁的表面质量。在高温条件下工作,可采用硅青铜制造实体保持架,工作温度可达315摄氏度;由于铝材的强度比黄铜低,比重轻,因而常用铝代黄铜制造实体保持架,主要适用于转速较高、比重较轻、耐腐蚀等工况。
    (3)用工程塑料制造保持架,近年来又有较大发展,主要是因为它具有一定的耐腐蚀性能,自润滑性能好,摩擦阻力小,取材方便,价格便宜,制造容易等优点,但易“老化”。目前所采用的增强尼龙66应用最广泛,它能持续工作的温度范围为-40~120摄氏度。
    聚四氟乙烯强度较高,自润滑性能好,持续工作温度可达300摄氏度,酚醛胶布有很高的机械强度,良好的耐磨耐热性能,但成本昂贵,适用于高速旋围,工作温度为-40~150摄氏度,瞬时可高达180摄氏度。
 
 
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