novice

Trendi razvoja materialov kotalnih ležajev

 

In kotalni ležajProizvodnja in lastnosti materialov neposredno določajo življenjsko dobo ležaja, zanesljivost in ustrezne obratovalne pogoje. Trenutno so deli ležajev še vedno večinoma izdelani iz visokoogljičnega kromovega jekla za ležaje, kot sta običajna GCr15 in GCr15SiMn. V zadnjih letih se z razvojem opreme v smeri višjih hitrosti, večjih obremenitev, višjih temperatur in kompleksnejših obratovalnih pogojev nenehno nadgrajujejo tudi materiali ležajev, kar kaže predvsem na naslednje razvojne smeri:

 

1. Visoko kaljivo ležajno jeklo

 

Da bi zadostili potrebam po velikih, debelostenskih ležajnih delih, je industrija postopoma razvila ležajna jekla z visoko kaljivostjo, kot sta GCr15SiMo in GCr18Mo. Ti materiali lahko dosežejo enakomerno kaljeno strukturo pri večjih prečnih prerezih, kar izboljša splošno trdnost in utrujenostno življenjsko dobo delov, ter so primerni za velike ležaje in težko opremo.

 

2. Površinsko utrjeno ležajno jeklo

 

Površinsko kaljeno jeklo GCr4 se pogosto uporablja v težki opremi, kot so železniška vozila in valjarne. Z uporabo srednjefrekvenčnega indukcijskega segrevanja in hitrega hlajenja se lahko na površini delov oblikuje kaljena plast določene globine, kar ležaju daje tako visoko površinsko trdoto kot visoko žilavost jedra, s čimer se izboljša odpornost proti utrujenosti in udarcem.

 

3. Nove vrste ležajev iz nerjavečega jekla

Tradicionalna nerjavna jekla, kot sta 9Cr18 in 9Cr18Mo (440C), imajo dobro korozijsko odpornost, vendar so nagnjena k tvorbi grobih karbidov, kar vpliva na utrujenostno življenjsko dobo in kakovost površine. Martenzitno nerjavno jeklo 0,7C-13Cr, razvito v zadnjih letih, z zmanjšanjem vsebnosti ogljika in kroma ter zmanjšanjem evtektičnih karbidov dodatno izboljša kontaktno utrujenost, žilavost in korozijsko odpornost ležajev. Pogosto se uporablja v preciznih ležajih, odpornih proti rji, kot so ležaji trdih diskov in ležaji medicinske opreme.

 

4. Visoko trdno legirano jeklo

 

Ležajna jekla serije GT zaradi optimizirane sestave zlitin izboljšujejo trdnost in žilavost matrice ter povečujejo stabilnost pri popuščanju. Primerna so za težke ali lahke ležajne konstrukcije in imajo dobro življenjsko dobo v čistih pogojih mazanja.

 

5. Jeklo za ležaje, odporno proti kontaminaciji

 

V praktični uporabi lahko prah ali delci obrabe v mazalnem olju tvorijo vdolbine na površini ležaja, kar vodi do koncentracije napetosti in prezgodnjega utrujenostnega luščenja. Za rešitev te težave je Japonska razvila serijo ležajnih jekel TF, odpornih proti onesnaženju (kot so TF, HTF, STF, NTF itd.).

 

Z optimizacijo razmerij vsebnosti ogljika in elementov v zlitini material tvori več finih karbidov in povečuje količino zadržanega avstenita, s čimer se zmanjša koncentracija napetosti na robovih vdolbin. Praktične izkušnje kažejo, da imajo ležaji, izdelani iz jekel serije TF, lahko 4–10-krat daljšo življenjsko dobo v pogojih onesnaženega mazanja.

 

6. Kvazi-visokotemperaturno ležajno jeklo

Ko se navadni ležaji GCr15 uporabljajo v okoljih s temperaturami od 100 ℃ do 200 ℃, se na podpovršinski plasti materiala zlahka tvori "svetlo bela cona" z nizko trdoto, kar skrajša življenjsko dobo ležaja. Za rešitev te težave so bila razvita kvazi-visokotemperaturna jekla za ležaje, kot sta NTJ2 in KUJ7. Z ustreznim povečanjem vsebnosti elementov, kot so Cr, Si in Mo, se prepreči nastanek svetlo belih con, kar omogoča ležajem, da ohranijo dobro življenjsko dobo in dimenzijsko stabilnost tudi pri 150 ℃.～180 ℃. Ti materiali se pogosto uporabljajo v avtomobilskih motorjih, generatorjih in opremi za vročo obdelavo.

 

7. Visokotemperaturno ležajno jeklo

V visokotemperaturnih in visokohitrostnih obratovalnih pogojih, kot je vesoljska industrija, tradicionalni materiali niso zadostni. Zgodnja visokotemperaturna ležajna jekla, kot so T1, T2, T10 in M50, imajo sicer visoko trdoto pri visokih temperaturah, vendar visoko vsebnost legirnih elementov in visoke stroške.

 

V zadnjih letih sta Evropa in Združene države Amerike razvili novo generacijo visokotemperaturnih cementacijskih jekel, kot so M50NiL, CBS1000 in RBD. Med njimi je M50NiL najbolj razširjeno. Po cementaciji se na površini tvorijo drobni karbidi, ki ustvarjajo preostale tlačne napetosti. Njegova žilavost jedra lahko doseže 2,5-krat večjo od M50, kar ima za posledico daljšo utrujenostno dobo. Trenutno se uporablja predvsem na področjih vrhunske opreme, kot so ležaji glavnih gredi letalskih motorjev. Na splošno razvoj materialov za kotalne ležaje nenehno napreduje v smeri večje trdnosti, večje zanesljivosti, odpornosti proti onesnaženju, odpornosti proti koroziji in visokotemperaturne zmogljivosti. Z razvojem vesoljske industrije, nove energetske opreme in vrhunske proizvodnje se bodo raziskave in uporaba novih ležajnih materialov še naprej poglabljale, kar bo zagotovilo močnejšo tehnično podporo za izboljšanje delovanja ležajev.