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現(xiàn)代機(jī)器要求
軸承在高載荷、高旋轉(zhuǎn)速度、高旋轉(zhuǎn)精度下,在寬的工作溫度范圍內(nèi),高可靠性地工作。因此制造滾動軸承時選擇材料是否適當(dāng)對其使用性能有很大影響。而對材料的基本要求是由軸承的破壞形式?jīng)Q定的。一般情況下,滾動軸承的主要破壞形式是在交變應(yīng)力作用下的疲勞剝落,以及因摩擦磨損而使軸承精度喪失。此外,還有裂紋、壓痕、銹蝕等。因而要求制造滾動軸承用鋼應(yīng)具備下列性能:一.有較高的接觸疲勞強(qiáng)度滾動軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時,滾動體在軸承內(nèi)、外圈的滾道間滾動,其接觸部分承受周期性交變載荷,多者每分鐘可達(dá)數(shù)十萬次,在周期性交變應(yīng)力的反復(fù)作用下,接觸表面金屬出現(xiàn)疲勞剝落,引起軸承振動、噪聲增大,工作溫度急劇上升,致使軸承最終損壞,稱為接觸疲勞破壞。接觸疲勞破壞是軸承正常破壞的主要形式。而材料的接觸疲勞強(qiáng)度高意味著其抗疲勞能力強(qiáng),因此要求滾動軸承用鋼,應(yīng)具有較高的接觸疲勞強(qiáng)度。二.有良好的耐磨性滾動軸承工作時,除了發(fā)生滾動磨擦外,同時也發(fā)生滑動磨擦,發(fā)生滑動摩擦的主要部位是:滾動體與滾道之間、滾動體和保持架兜孔之間、保持架和套圈引導(dǎo)擋邊之間以及滾子端面與套圈引導(dǎo)擋邊之間等。無論是宏觀還是微觀的滑動摩擦都會帶來接觸表面磨損,滾動軸承中滑動摩擦的存在不可避免地使軸承零件產(chǎn)生磨損。如果軸承鋼的耐磨性差,滾動軸承便會因磨損而過早地喪失精度或因旋轉(zhuǎn)精度下降而使軸承振動增加、壽命降低。因此,要求軸承鋼應(yīng)具有良好的耐磨性。三.有較高的彈性極限由于滾動體與套圈滾道之間接觸面積很小,軸承在載荷作用下,特別是在較大載荷作用下,接觸表面接觸壓力很大。為了防止在高接觸壓力下發(fā)生過大的塑性變形,使軸承精度喪失或發(fā)生表面裂紋,因此要求軸承鋼應(yīng)具有較高的彈性極限。四.有適宜的硬度硬度對接觸疲勞強(qiáng)度、耐磨性、彈性極限,都有直接的影響關(guān)系,因此,滾動軸承的硬度也直接影響著滾動軸承的各種壽命。滾動軸承鋼的硬度并非越高越好,大小要適宜,過大或過小都會影響接觸疲勞強(qiáng)度、耐磨性、彈性極限,從而影響軸承使用壽命。滾動軸承在國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定:當(dāng)軸承套圈和滾子用GCr15軸承鋼制造時,其硬度應(yīng)為HRC61~65;用GCr15SiMn制造時,應(yīng)為HRC60~64,大量試驗(yàn)表明,在上述硬度范圍內(nèi),材料的接觸疲勞強(qiáng)度、耐磨性和彈性極限都是高的。五.有一定的韌性材料的硬度體現(xiàn)著抵抗沖擊載荷的能力,很多滾動軸承在使用中都會承受一定的沖擊載荷,因此要求軸承鋼具有一定的韌性,以保證軸承不因沖擊而破壞。六.有良好的尺寸穩(wěn)定性滾動軸承是精密的機(jī)械零件,其精密度是以微米(µm)來計量的。在長期的保管和使用中,因材料內(nèi)在組織發(fā)生變化而引起零件尺寸的變化,會使軸承喪失精度,因此,為保證軸承的尺寸精度,軸承鋼應(yīng)具有良好的尺寸穩(wěn)定性。七.有一定的防銹性能滾動軸承的生產(chǎn)工序繁多,生產(chǎn)周期較長,有的成品還需較長時間的存放,因此,軸承在生產(chǎn)過程中和成品保存中都極易發(fā)生銹蝕,特別是在潮濕的空氣中,所以,要求軸承鋼具有一定的防銹性能。八.有良好的工藝性能滾動軸承在生產(chǎn)中,其零件要經(jīng)過多道冷、熱加工工序。這就要求軸承鋼應(yīng)具有良好的工藝性能,如冷、熱成型性能、切削、磨削及熱處理性能等,以適應(yīng)大批量、高效率、低成本和高質(zhì)量生產(chǎn)的需要。此外,對于特殊工作條件下使用的軸承,對其用鋼還必須提出相應(yīng)的特殊性能要求,如耐高溫、高速性能、抗腐蝕以及防磁性能等。