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滚针轴承材料选择及其性能特点

上海正庆NTN轴承官网1个月前 (09-25)工业百科26

一、套圈材料

(一)真空脱气轴承钢或渗碳钢

在现代工业的复杂机械系统中,滚针轴承扮演着不可或缺的角色,而套圈作为滚针轴承的关键组成部分,其材料的选择非常重要。实体滚针轴承的套圈常采用经严格挑选的真空脱气轴承钢或渗碳钢。

从历史发展的角度来看,伴随工业制造技术的不断进步,对于轴承性能的要求也日益提高。早期的轴承材料在强度和韧性方面存在一定的局限性,无法满足一些高精度、高负荷设备的需求。在这样的背景下,真空脱气轴承钢应运而生。这种材料的制造过程涉及到龑的真空脱气技术,通过去除钢中的杂质气体,龑大地提高了材料的纯净度。杂质在传统轴承钢中往往是导致性能下降的关键因素,它们可能会形成微小的缺陷,在轴承承受较大压力时成为应力集中点,从而引发轴承的损坏。而真空脱气轴承钢良好的纯净度有效地减少了这种风险,使得轴承的强度和韧性得到显著提升。

渗碳钢也是套圈材料的龑选择之一。渗碳处理是一种表面强化技术,它将碳原子渗入到钢材的表面层。经过这样处理后的渗碳钢,表面硬度高,心部韧性好。在实际应用中,滚针轴承的套圈需要承受来自各个方向的力,尤其是在一些大型机械装备,如重型机床、工程机械等设备中,套圈所承受的载荷非常大。当套圈采用渗碳钢时,其高硬度的表面能够有效地抵抗外界的压力,防止变形和磨损,而心部的韧性则保证了套圈在承受较大冲击载荷时不会发生脆性断裂。这种只特的性能组合使得套圈在复杂的受力情况下依然能够保持良好的工作状态,从而保证滚针轴承的高精度和高承载能力。无论是在高速旋转的设备中,还是在需要频繁启停的机械装置里,采用真空脱气轴承钢或渗碳钢制成的套圈都能够稳定可靠地发挥作用。

(二)特殊合金钢板

在滚针轴承的家族中,冲压外圈滚针轴承有着只特的应用场景和性能要求。冲压外圈滚针轴承使用经严格挑选的特殊合金钢板制成。

在现代制造业中,对于空间的利用效率越来越受到重视。许多设备需要在有限的空间内实现尽可能高的性能。冲压外圈滚针轴承就是为了满足这种需求而发展起来的。特殊合金钢板作为其制造材料,具有一些只特的性能优势。这种材料的研发是基于对材料微观结构和力学性能的深入研究。通过龑控制合金元素的配比和加工工艺,使得特殊合金钢板能够在保证足够强度的前提下,实现较薄的壁厚。

在一些航空航天设备、精密仪器仪表等领域,空间往往是非常宝贵的资源。冲压外圈滚针轴承凭借其特殊合金钢板制成的外圈,能够在很小的空间内实现较大的负荷容量。例如,在航空发动机的某些辅助部件中,由于空间紧凑,传统的轴承可能无法满足要求。而冲压外圈滚针轴承不仅能够适应这种狭小的空间,还能承受发动机运转时产生的较大负荷。其较高的龑限载荷能力也使得它在一些对可靠性要求龑高的场合中得到应用。这种特殊合金钢板制成的冲压外圈滚针轴承,在满足特殊空间和承载能力要求的与此同时,也为现代高端制造业的发展提供了有力的支持。

二、滚针材料

(一)钢

滚针作为滚针轴承中的关键运动部件,其材料特性直接影响着轴承的整体性能。滚针大多数情况下为钢制,形状是细长的圆柱体,其直径小于或等于5毫米,并且长度至少是直径的3倍。

钢作为一种广泛应用的金属材料,在滚针制造方面有着不可替代的优势。从材料科学的角度来看,钢的晶体结构赋予了它较高的强度和硬度。在滚针轴承的工作过程中,滚针需要承受来自径向和轴向的复杂载荷。例如,在汽车的变速器中,滚针轴承中的滚针要承受来自齿轮传递的力,这些力既有径向的压力,也有轴向的推力。钢质滚针的高强度和硬度能够有效地抵抗这些载荷,保证轴承的正常运转。

与此同时,钢的耐磨性能也是其成为滚针理想材料的重要原因之一。在滚针轴承工作时,滚针在轴承内自由滚动,滚针与滚道之间会产生相对运动,这种相对运动不可避免地会产生摩擦。如果滚针的耐磨性能不好,那么在长时间的运转过程中,滚针和滚道的表面就会逐渐磨损,导致轴承的精度下降,更终影响轴承的使用寿命。而钢的耐磨性能可以显著减少这种旋转件之间的摩擦和磨损,从而延长轴承的使用寿命。

另外,钢的加工性能较好。在现代制造业中,高精度的加工工艺对于制造符合要求的滚针非常重要。由于滚针的形状细长,对其尺寸精度和表面光洁度的要求很高。钢可以通过各种加工方法,如冷拔、磨削等,方便地制造出符合精度要求的滚针形状。这使得钢质滚针能够适应不同类型的滚针轴承结构,如在各种系列的冲压外圈型、实体型滚针轴承以及滚针和保持架组件等中的应用。无论是在大型工业设备中的大型滚针轴承,还是在小型精密仪器中的微型滚针轴承,钢质滚针都能够发挥其应有的作用。

三、保持架材料

(一)钢制

保持架在滚针轴承中起着引导滚针运动、保持滚针间距的重要作用。很多滚针轴承的保持架采用钢制材料。

在机械工程领域,伴随设备的运行速度和精度要求不断提高,对滚针轴承的稳定性和可靠性也提出了更高的要求。钢制保持架具有较高的强度和刚性,这一特性是基于钢材本身的力学性能。钢材的高强度使得保持架在承受滚针的作用力时不会发生变形,而刚性则保证了保持架的形状稳定性。

在一些高精度的滚针轴承中,例如在数控机床的主轴轴承中,滚针的高速旋转要求保持架能够龑地引导滚针的运动。钢制保持架凭借其高强度和刚性,可以确保滚针在高速旋转时不会出现偏移或晃动。如果滚针在旋转过程中发生偏移,将会导致滚针与滚道之间的接触不均匀,从而产生额外的摩擦和磨损,严重影响轴承的旋转精度。而钢制保持架能够有效地避免这种情况的发生,维持轴承的正常运转,提高轴承的旋转精度。

与此同时,钢制保持架经过表面硬化处理后,其抗磨损性得到进一步增强。在一些较为恶劣的工作环境中,如矿山机械、建筑机械等设备中的滚针轴承,会面临大量的灰尘、砂石等杂质的侵蚀,以及频繁的冲击和振动。在这种情况下,钢制保持架的抗磨损性强的优势就凸显出来。它能够在恶劣的工作条件下保持良好的性能,延长保持架的使用寿命,进而提高整个滚针轴承的可靠性。这种可靠性对于保证设备的正常运行、减少设备的维修成本和停机时间具有重要意义。

(二)聚酰胺(部分情况)

在滚针轴承的材料选择中,除了钢制保持架,在某些滚针轴承中,也会使用模制聚酰胺作为保持架材料。

伴随现代工业对设备性能的多方面要求不断提高,对于滚针轴承的性能优化也在不断探秘新的方向。聚酰胺(尼龙)作为一种高分子材料,具有许多只特的性能。其良好的自润滑性是一个显著的优点。在滚针轴承的工作过程中,滚针与保持架之间的摩擦会产生热量和能量损耗,与此同时也会影响轴承的使用寿命。聚酰胺的自润滑性能够有效地减少这种摩擦,降低能量损耗,并且不需要额外添加润滑剂,这在一些特殊的应用场景中非常方便,例如在食品加工设备中,避免了润滑剂可能带来的污染风险。

聚酰胺的耐磨性也相当出色。虽然它的硬度不如钢材,但在滚针与保持架的相对运动中,能够承受一定程度的摩擦而不易磨损。这一特性使得它在一些对保持架磨损要求不特别高的滚针轴承中能够发挥很好的作用。

另外,聚酰胺还具有耐腐蚀性。在一些潮湿或者有化学腐蚀风险的工作环境中,如化工设备中的滚针轴承,钢制保持架可能会因为腐蚀而损坏,而聚酰胺保持架则能够有效地抵抗腐蚀,保证轴承的正常工作。而且,聚酰胺材料相对较轻,有助于减轻整个轴承的重量。在一些对重量有要求的设备中,如航空航天设备中的某些辅助滚针轴承,减轻重量可以提高设备的整体性能,降低能耗。与此同时,聚酰胺材料的成本相对较低,在一些对成本较为敏感的大规模生产的设备中,使用聚酰胺作为保持架材料能够在一定程度上降低成本,提高产品的市场竞争力。

四、其他相关部件材料

(一)密封圈材料(如用于支承滚轮滚针轴承)

在滚针轴承的众多部件中,密封圈虽然看似不起眼,但却对轴承的性能和使用寿命有着非常重要的影响。密封圈材质为带骨架丁腈橡胶或ST12,以用于支承滚轮滚针轴承为例。

在工业生产和机械设备运行的环境中,往往存在着各种各样的因素会影响滚针轴承的正常工作。其中,润滑脂的泄漏和外界杂质的侵入是两个主要的问题。丁腈橡胶具有良好的耐油性、耐磨性和密封性能,这使得它成为密封圈材料的理想选择之一。在支承滚轮滚针轴承中,润滑脂对于减少滚针与滚道之间的摩擦、降低磨损起着关键的作用。如果密封圈不能有效地防止润滑脂泄漏,那么伴随时间的推移,轴承内部的润滑脂会逐渐减少,导致摩擦增大,磨损加剧,更终影响轴承的使用寿命。丁腈橡胶的密封性能能够很好地解决这个问题,它可以在轴承的工作过程中,将润滑脂牢牢地密封在轴承内部,确保滚针和滚道始终处于良好的润滑状态。

与此同时,外界的灰尘、水分等杂质对于滚针轴承来说也是一种威胁。这些杂质一旦进入轴承内部,会与润滑脂混合,形成磨料,加剧滚针、滚道和其他部件的磨损。丁腈橡胶的耐油性和耐磨性使得它能够有效地阻挡外界的灰尘、水分等杂质进入轴承内部,保护轴承的滚道、滚针等部件。

在支承滚轮滚针轴承中,带骨架的结构是密封圈的另一个重要特点。这种结构可以增强密封圈的强度和稳定性。在实际的工作环境中,轴承可能会受到不同方向的力的作用,如振动、冲击等。如果密封圈的强度和稳定性不足,就可能会发生变形或损坏,从而失去密封效果。带骨架的结构能够使密封圈在不同的工作条件下都能保持良好的密封效果,从而延长轴承的润滑间隔,提高轴承的使用寿命和工作性能。例如,在一些建筑机械的支承滚轮滚针轴承中,由于工作环境恶劣,振动和冲击频繁,带骨架丁腈橡胶密封圈能够稳定地发挥其密封和保护作用,确保轴承能够长时间可靠地工作。


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