Каковы особые требования к обычно используемым процессам точной обработки при изготовлении дорожек качения подшипников из нержавеющей стали?

Подшипники из нержавеющей стали , особенно подшипники из мартенситной нержавеющей стали, такие как AISI 440C, ценятся за их комбинированную коррозионную стойкость и твердость. Однако изготовление этих дорожек качения подшипников требует высокоточных процессов механической обработки, таких как шлифование и суперфинишная обработка. Из-за присущих нержавеющей стали металлургических свойств эти этапы обработки предъявляют еще более строгие требования к параметрам процесса и точности оборудования, чем для обычной подшипниковой стали.

1. Особые требования к шлифовке: предотвращение термического повреждения и наклепа.

Шлифование является критически важным процессом для формирования геометрии дорожек качения и достижения точности размеров и допусков. Учитывая высокую твердость и низкую теплопроводность нержавеющей стали 440C, процесс шлифования необходимо строго контролировать, чтобы избежать появления поверхностных дефектов, которые могут повлиять на срок службы подшипников.

1. Строгий контроль температуры при шлифовании

Накопление тепла: из-за низкой теплопроводности нержавеющей стали 440C тепло, выделяемое во время шлифования, трудно быстро рассеивать, что приводит к кратковременным высоким температурам на поверхности заготовки. Такая высокая температура может привести к размягчению поверхности дорожки качения при отпуске, снижению твердости дорожек качения и значительному сокращению усталостной долговечности при контакте.

Стратегия использования охлаждающей жидкости: для надежного охлаждения необходимо использовать охлаждающую жидкость с высоким расходом и высоким давлением. Выбор шлифовальной жидкости с отличными смазывающими и охлаждающими свойствами имеет решающее значение для обеспечения эффективного контроля температуры в зоне шлифования и предотвращения образования слоя термического повреждения.

Низкая подача, высокая скорость: для снижения усилий шлифования и выделения тепла обычно требуется низкая скорость радиальной подачи и соответствующая скорость шлифовального круга. Свойства самозатачивания шлифовального круга также должны быть оптимизированы, чтобы поддерживать острую режущую кромку и избегать затупления, которое может привести к внезапному увеличению нагрева.

2. Подавление наклепа и остаточного напряжения.

Склонность стали 440C к наклепу: во время резки или шлифования поверхностные зерна мартенситной нержавеющей стали склонны к пластической деформации, что приводит к наклепу. Этот закаленный слой увеличивает сложность последующей резки и может ухудшить шероховатость поверхности.

Контроль остаточного напряжения: Неправильные параметры шлифования могут легко привести к возникновению остаточного растягивающего напряжения на поверхности дорожки качения. Растягивающее напряжение значительно снижает усталостную прочность материала и устойчивость к коррозии под напряжением. Квалифицированное прецизионное шлифование должно создавать благоприятные остаточные сжимающие напряжения на поверхности, что имеет решающее значение для увеличения усталостной долговечности подшипников в контакте качения.

II. Особые требования к суперфинишной обработке: достижение высокой целостности поверхности

Суперфинишная обработка, также известная как хонингование, является заключительным этапом обработки дорожек качения подшипника. Его цель — устранить волнистость поверхности и ошибки округлости, возникающие в результате шлифования, и добиться чрезвычайно низкой шероховатости поверхности.

1. Управление волнистостью и топографической точностью

Устранение следов шлифования. Суть суперфинишной обработки заключается в использовании абразивного камня для раскачивания дорожки качения при низком давлении, высокой частоте и коротких ходах, эффективно удаляя микроскопические выступы, оставшиеся после шлифования. Для материалов высокой твердости, таких как 440C, выбор камня (например, размер частиц, связующее вещество) и контроль давления требуют еще более точного контроля, чтобы гарантировать удаление только выступов без нарушения макроскопической геометрии дорожки качения.

Точность округлости и профиля канавки. Ультрачистовая обработка значительно снижает погрешности формы профиля дорожки качения. Высокоточные подшипники из нержавеющей стали требуют округлости дорожек качения и кривизны канавок до микронного или даже субмикронного уровня, что требует максимальной жесткости и точности управления движением оборудования для ультрачистовой обработки.

2. Шероховатость поверхности и смазочная пленка

Чрезвычайно низкий Ra: Ультрачистовая обработка может снизить шероховатость поверхности (Ra) дорожек качения из нержавеющей стали до Ra 0,02 микрона или даже ниже. Эта сверхгладкая поверхность помогает сформировать стабильную гидродинамическую смазочную пленку, уменьшая трение и выделение тепла, что имеет решающее значение для высоких скоростей.

Оптимизация целостности поверхности: во время процесса ультрачистовой обработки за счет контроля давления каменного камня и смазочно-охлаждающей жидкости на поверхности дорожки качения формируется равномерный слой холодной пластической деформации с остаточным сжимающим напряжением. Этот слой повышает износостойкость дорожек качения и устойчивость к растрескиванию, а также имеет решающее значение для надежности подшипников из нержавеющей стали.

3. Требования к чистоте и предотвращению загрязнения.

Подшипники из нержавеющей стали требуют особого внимания к чистоте, поскольку среда их применения часто чувствительна к загрязнению.

Удаление заусенцев и очистка: Тщательное удаление заусенцев и промывка необходимы после шлифования и суперфинишной обработки. Даже мельчайшие металлические частицы или остатки абразива, даже на микронном уровне, могут вызвать вторичное повреждение дорожек качения на высоких скоростях, что приведет к шуму и преждевременному выходу из строя.

Предотвращение ржавчины и пассивация. В отличие от обычных подшипниковых сталей, подшипники из нержавеющей стали обычно требуют пассивации после механической обработки, чтобы удалить остаточное свободное железо и загрязнения с поверхности, способствовать образованию защитной пленки оксида хрома и обеспечить соответствие коррозионной стойкости проектным требованиям.