تماس : ۰۲۱۹۱۰۹۰۰۸۳
Info@Pinion.ir
صنعت بلبرینگ از مواد و متریال مختلفی برای تولید اجزای مختلف بلبرینگ استفاده می‌کند. عموماٌ متریال‌های بلبرینگ با هدف دستیابی به خواص مطلوب‌تر و جهت افزایش کارایی و عمر بلبرینگ (بیرینگ) پردازش و فرآوری می‌شوند. گروه پینیون در زمینه فروش انواع قطعات مکانیکی و قطعات برق صنعتی از جمله فروش انواع بلبرینگ صنعتی فعالیت دارد. برای انتخاب نوع بلبرینگ مورد نظر خود مقالات پینیون را مطالعه فرمایید و یا با مشاوران ما تماس بگیرید.
جنس بلبرینگ‌ها به مواد سخت شده (که عمدتاً برای بلبرینگ‌ها استفاده می‌شود) و مواد سخت‌کاری شده (که عمدتاً برای رولبرینگ‌ها استفاده می‌شود) طبقه‌بندی می‌شوند. کاربردهای مهم نیز نیاز به فولادهای فرآوری شده با خلاء دارند.
متداول‌ترین ماده مورد استفاده در تولید مؤلفه‌های حمل بار (رینگ‌های داخلی و خارجی، ساچمه‌ها و رولرها) در بلبرینگ‌های دقیق، رولبرینگ‌ها و رولبرینگ‌های مخروطی، فولادی کرومی 52100 است. صنعت بلبرینگ از سال 1920 از فولاد SAE 52100 به‌عنوان یک متریال استاندارد استفاده کرده است. ترکیب شیمیایی این فولاد دارای کربن بالا و حدود 1.5٪ کروم و مقادیر کمی منگنز و سیلیکون است.
سختی سطحی یا جنس بلبرینگ ساخته شده از این ماده از 60 تا 64 در مقیاس سختی راکول (Rc) است. SAE 52100 نوعی فولاد کروم اندود شده با کربن و کیفیت بالا است. به دلیل سختی عالی و مقاومت در برابر سایش، عمر خستگی خوبی در مؤلفه‌های غلتکی بلبرینگ‌ها دارد. با این وجود، مقاومت در برابر خوردگی فولاد کروم به دلیل کم بودن میزان کروم ضعیف است. بنابراین جهت رفع این مشکل، سطوح بلبرینگ‌ها باید با یک پوشش ضدزنگ به منظور جلوگیری از فرآیند اکسیداسیون، محافظت شوند. همانطور که در جدول زیر مشاهده می‌شود، ترکیب شیمیایی فولاد کروم بسته به کشوری که در آن تولید می‌شود متفاوت خواهد بود.
| نوع | کشور | درصد کربن | درصد سیلیکون | درصد منگنز | درصد فسفر | درصد کروم | درصد مولیبدن | درصد نیکل | درصد سولفور |
| AISI 52100 | ایالات متحده آمریکا | 0.95-1.1 | 0.15-0.35 | حداکثر 0.5 | حداکثر 0.012 | 1.3-1.6 | حداکثر 0.08 | حداکثر0.25 | حداکثر0.25 |
| 100CR6 | آلمان | 0.95-1.1 | 0.15-0.35 | 0.25-0.45 | حداکثر 0.03 | 1.35-1.65 | حداکثر 0.1 | – | حداکثر0.2 |
| SUJ2 | ژاپن | 0.95-1.1 | 0.15-0.35 | حداکثر 0.5 | حداکثر 0.025 | 1.3-1.6 | حداکثر0.8 | حداکثر0.25 | حداکثر0.25 |
| GCR15 | چین | 0.95-1.05 | 0.15-0.35 | 0.25-0.45 | حداکثر 0.027 | 1.4-1.65 | حداکثر 0.1 | حداکثر0.23 | حداکثر0.2 |
از مواد فولادی ضدزنگ نیز در ساخت قطعات بلبرینگ استفاده می‌شود. به دلیل داشتن مقدار بیشتری کروم (18٪ ~) و نیکل اضافه، در برابر خوردگی سطحی مقاوم‌تر است. کروم با اکسیژن واکنش نشان می‌دهد تا لایه‌ای از اکسید کروم بر روی سطح ایجاد شود و یک فیلم منفعل ایجاد کند.
میزان کربن موجود در فولادهای ضدزنگ سری 400 به اندازه کافی بالاست، بنابراین می‌توان با استفاده از روش‌های استاندارد عملیات حرارتی آن را تا Rc58 را سخت کرد. به دلیل سختی پایین‌تر، ظرفیت حمل بار در بلبرینگ‌های ساخته شده از این ماده در مقایسه با بلبرینگ‌هایی از جنس فولاد کروم 52100، 20% پایین‌تر است. هنگامی که مواد 440C در معرض آب شیرین و مواد شیمیایی خفیف قرار می‌گیرند، از مقاومت خوبی در برابر خوردگی برخوردارند. این متریال در ابتدا توسط تولیدکنندگان آمریکایی بلبرینگ ایالات مورد استفاده واقع می‌شد.
بنابراین، برای محیط‌های خورنده باید از فولاد ضدزنگ 440C استفاده کرد. اما بلبرینگ‌های ساخته شده از فولاد 440C به اندازه بلبرینگ‌های ساخته شده از فولاد SAE 52100 از ظرفیت پویایی بالا برخوردار نیستند.
بسیاری از تولیدکنندگان بلبرینگ‌های مینیاتوری، رینگ‌ها و ساچمه‌های خود را با یک ماده از جنس فولاد ضدزنگ با کربن و کروم کمی پایین‌تر از AISI 440C که تحت نامهای مختلفی از جمله ACD34 / KS440 / X65Cr13 شناخته شده است، می‌سازند. پس از عملیات حرارتی، این ماده از کاربیدهای کمتر و خردتری بهره‌مند می‌گردد.
بنابراین بلبرینگ ضمن داشتن مقاومت در برابر خوردگی برابر با 440C، از ویژگی‌های عالی دیگری همچون نویز کم برخوردار است. برای بلبرینگ‌های تولید شده از این ماده، برخی از تولیدکنندگان نرخ بار مشابهی را با فولاد کروم منتشر می‌کنند. این به دلیل استفاده از روش‌های تصفیه حرارتی محکم است که منجر به سختی تا Rc60 می‌شود. اگرچه این نیز یکی از فولادهای ضدزنگ مورد استفاده برای بلبرینگ‌ها است، اما هیچ یک از مشخصه‌های AISI را ندارد.
فولاد ضدزنگ مارتنزیتی SV30 با کاهش مقدار کربن و معرفی نیتروژن به عنوان عنصر آلیاژی، می‌تواند در طول پردازش فولاد خام اصلاح شود. نیتروژن به جای کاربیدهای کروم، اشباع کروم که به نیتریدهای کروم تبدیل می‌شود را افزایش می‌دهد. نتیجه این امر، استحکام بالای فولاد با ریزساختار برتر است که عمر خستگی را تا 100٪ (دو برابر) در کاربردهای خاص افزایش می‌دهد. این ماده همچنین مقاومت در برابر خوردگی را تا 5 برابر بهتر از 440C و ACD34 ارائه می‌دهد. جداول زیر ترکیب شیمیایی آلیاژهای فولاد ضدزنگ را که در بالا مورد بحث قرار گرفته است را نشان می‌دهد.
| نوع | نام کشور | درصد کربن | درصدسیلیکون | درصد منگنز | درصد فسفر | درصد کروم | درصد مولیبدن | درصد نیکل | درصد سولفور |
| AISI 440C | ایالات متحده آمریکا | 0.95- 1.2 | حداکثر 1.0 | حداکثر 1.0 | حداکثر 0.04 | 16-18 | حداکثر 0.75 | حداکثر 0.25 | حداکثر 0.3 |
| SUS440C | ژاپن | 0.95- 1.2 | حداکثر 1.0 | حداکثر 1.0 | حداکثر 0.04 | 16-18 | حداکثر 0.75 | حداکثر 0.25 | حداکثر 0.3 |
| 9Cr18 | چین | 0.95- 1.05 | حداکثر 0.75 | حداکثر 0.75 | حداکثر 0.35 | 16-19 | حداکثر 0.75 | حداکثر 0.23 | حداکثر 0.3 |
| فولاد ضدزنگ تقویت شده 440- ACD34 | |||||||||
| نوع | نام کشور | درصد کربن | درصدسیلیکون | درصد منگنز | درصد فسفر | درصد کروم | درصد مولیبدن | درصد نیکل | درصد سولفور |
| KS440 | ژاپن | 0.6-0.7 | حداکثر 1.0 | حداکثر 1.0 | حداکثر 0.03 | 12-13.5 | حداکثر 0.25 | – | حداکثر 0.1 |
| GCR15 | چین | 0.6-0.7 | حداکثر 1.0 | حداکثر 1.0 | حداکثر 0.04 | 12-14 | حداکثر 0.75 | – | حداکثر 0.3 |
اجزای بلبرینگ ساخته شده از مواد فولادی ضدزنگ سری 300 از مقاومت بیشتری در برابر خوردگی برخوردارند و به دلیل کم بودن میزان کربن، غیرمغناطیسی هستند. با این حال، این مواد را نمی‌توان سخت کرد، بنابراین بلبرینگ‌های ساخته شده با این مواد، فقط در صورت کم و سبک‌بودن بار و سرعت، قادر به فعالیت‌اند. در بلبرینگ‌هایی از این جنس، سطح بلبرینگ با اکسیژن، طی فرآیندی به نام فرآیند غیرفعال شدن واکنش شیمیایی می‌دهد. به این ترتیب، فیلم منفعل تولید شده روی سطح، بلبرینگ را از خوردگی محافظت می‌کند. مقاومت بلبرینگ‌های ساخته شده از این مواد، در صورتی که در مایع غوطه‌ور نباشند (مانند کاربردهای زیر آب)، بیش‌تر می‌گردد. این دسته از بلبرینگ‌ها معمولاً سفارشی و گران‌قیمت هستند.
پوشش، واشر و نگهدارنده ساچمه بلبرینگ‌ها گاهی اوقات از جنس فولاد ضدزنگ AISI303 یا AISI304 میباشد زیرا از مقاومت متوسطی در برابر خوردگی برخوردارند و برای شکل‌گیری در اشکال مختلف مناسبترند.
از متریال فولاد کربنی برای تولید اجزای مختلف بلبرینگ استفاده می‌گردد و دو نوع اساسی دارد: فولاد با آلیاژ کربن متوسط در مقابل فولاد آلیاژی کم‌کربن.
بلبرینگ یا بیرینگ‌های ساخته‌شده از مواد فولادی آلیاژی با کربن متوسط یا کم، معمولاً بلبرینگ‌های «نیمه دقیق» یا «تجاری درجه» خوانده می‌شوند. متریال بلبرینگ، فولادهای AISI8620 یا AISI4320می‌باشند. بلبرینگ های ساخته‌شده با این مواد نمی‌توانند بار زیادی را تحمل کنند یا با سرعت بالایی کار کنند و در برابر خوردگی مقاومت ندارند و معمولاً کم‌هزینه نیز هستند.
از فولاد کم کربن در تولید قفسه‌های (cage) بلبرینگ‌ها، سپرها و واشرهای فلزی که اطراف آن‌ها از لاستیک برای آب‌بندی، ساخته شده است استفاده می‌شود. از جمله این متریال‌ها می‌توان به دو نوع متداول AISI C1008 و C1010 اشاره کرد. این ماده با پوشش روغن/ گریس (قفسه) یا با آبکاری (سپر) از خوردگی محافظت می‌شود.
گاهی اوقات از مواد پلاستیکی نیز برای ساخت قفسه‌های بلبرینگ استفاده می‌شود. متداول‌ترین نوع آن پلاستیک نایلون است اما از پلی استال (POM) نیز استفاده می‌شود. البته از پلیمرهای دیگر هم در انواع خاصی از بلبرینگ‌ها که در آن‌ها الزامات عملکردی خاص مانند سرعت بالا، گشتاور کم یا نویز کم مطرح می‌شود، استفاده می‌گردد. قفسه‌های ساخته شده از مواد فنولیک (فنول- فرمالدهید) در بلبرینگ‌های سرعت بالا که در اسپیندل ماشین ابزارها مورد استفاده قرار می‌گیرند رایج هستند. قفسه‌های فنولی سبک هستند و از مقاومت بالایی برخوردارند اما هزینه پردازش این ماده باعث شده است تا از پلاستیک استفاده بیشتری گردد.
متداول‌ترین مواد مورد استفاده در ساخت آببندها لاستیک نیتریل یا لاستیک بونا است که خواص مکانیکی خوبی دارد، می‌تواند در طیف وسیعی از دماها مورد استفاده قرار گیرد، در برابر بسیاری از مواد شیمیایی مقاوم و مهم‌تر از همه، کم‌هزینه است. موادی مانند وایتون و سیلیکون الاستومرهایی گران‌قیمت هستند که معمولاً در کاربردهای خاص به کار میروند.
متداول‌ترین نوع بلبرینگ ساخته‌شده با مواد سرامیکی، بلبرینگ هیبریدی است که معمولاً دارای رینگ‌های استیل ضدزنگ و ساچمه‌های سرامیکی میباشد و متداول‌ترین ماده سرامیکی مورد استفاده سیلیکون نیترید است. ساچمه‌های ساخته شده از این ماده تا Rc78 سختی دارند و دارای سطح بسیار صافی می‌باشند. اما بلبرینگ‌های هیبریدی از تمام بلبرینگ‌های ساخته شده از فولاد ضدزنگ، گران‌تر هستند که به آن‌ها بلبرینگ سرامیکی می‌گویند.
صرفنظر از متریال و جنس بلبرینگ‌ها، حداقل سختی مورد قبول برای اجزای بلبرینگ (بیرینگ) Rc58 است. از آنجا که با افزایش دما، سختی کاهش می‌یابد، فولادهای بلبرینگ معمولی مانند 440C و SAE 52100 را نمی‌توان در دماهای بالاتر از 350 درجه فارنهایت استفاده کرد. از طریق سخت‌کاری سطحی و عمقی مواد، تلاش زیادی برای تولید فولادهای مناسب برای بلبرینگ‌های دمای بالا (بلبرینگ‌های حرارتی) صورت گرفته است که بدین منظور از آلیاژهایی با نسبت‌های مختلف مولیبدن، تنگستن، کروم، وانادیوم، آلومینیوم و سیلیکون برای تولید سختی در دماهای بالا استفاده می‌شود.
چندین مقیاس و معیار استاندارد برای اندازه‌گیری سختی مواد وجود دارد از جمله Rockwell ،Brinell ،Vickers و Shore. برای بلبرینگ‌ها، عموماً معیار سختی راکول (Rockwell) مورد استفاده قرار می‌گیرد. با این حال، حتی در آزمایش سختی راکول نیز چندین مقیاس مختلف وجود دارد که برای مشخص کردن سختی مواد مختلف استفاده می‌شود. به طور معمول، از «مقیاس C» راکول برای اندازه‌گیری سختی بلبرینگ یا تعیین جنس بلبرینگ استفاده می‌گردد زیرا بلبرینگ‌ها معمولاً از مواد بسیار سخت ساخته می‌شوند.
عمر بلبرینگ به تعداد ساعات کارکرد مفید بلبرینگ یا تعداد کل چرخش و دوران کامل بلبرینگ تا زمان پوسته پوسته شدن و پدیدار شدن علائم خستگی و فرسودگی تعریف می‌شود. پیدایش علائم خستگی به معنای فرسودگی و از کار افتادگی کامل بلبرینگ نیست، بلکه فرآیند پوسته پوسته شدن و ترک خوردگی یک فرآیند زمانبر است که زیر سطوح رینگ‌های داخلی و خارجی شروع شده و به تدریج به روی سطح منتقل می‌شود.
کم کم در کل قسمت‌های بلبرینگ گسترده می‌شود. در شرایط محیطی و کاری مختلف، عواملی مانند سایش، خوردگی و… می‌تواند منجر به کوتاه شدن عمر بلبرینگ گردد اما با روانکاری مناسب و کافی، مراقبت‌های دورهای، نصب و تعمیر مناسب بلبرینگ و استفاده از آب‌بندهای استاندارد می‌توان اثرات سوء را تا حدودی به حداقل رساند و سبب افزایش عمر بلبرینگ شد.
برای هر چه بهتر شدن پینیون در ارائه خدمات و اطلاعات لطفا دیدگاه و امتیاز خود را وارد کنید.
