Forum www.stalnierdzewna.com

Czy stale nierdzewne nadają się na łożyska? Jakie inne materiały wykorzystujemy do łożysk i ze względu na jakie własności się z nich korzysta? Proszę o jakiś przykład. Z góry dziękuję za odpowiedź.

Witam pana serdecznie. Tak naprawdę temat o materiałach na łożyska jest bardzo szeroki. Postaram się jednak opisać po części te materiały jakie stosuje się na łożyska. Przed decyzją o wyborze materiału na łożyska należy dokonać wyboru rodzaju łożyska, tzn. czy projektowane łożysko będzie tocznym (np. kulkowym) czy ślizgowym. Rodzaj łożysk zależy w głównej mierze od charakteru konstrukcji, w których są one stosowane.

Stal nierdzewna jest wykorzystywana na łożyska – zwłaszcza kulkowe. Ogólnie mówiąc stale stosowane do wytwarzania łożysk tocznych powinny cechować się bardzo dużą twardością, jednorodnością struktury, wysokim stopniem czystości oraz hartownością zapewniającą uzyskanie struktury martenzytycznej bez austenitu szczątkowego w całym przekroju. W stanie obrobionym cieplnie powinny być odporne na ścieranie, wykazywać dużą wytrzymałość zmęczeniową i statyczną oraz mieć odpowiednią ciągliwość.

Dużą odporność na ścieranie zapewnia stalom łożyskowym stężenie ok. 1 % C. Jednorodna struktura bez skupień i pasmowej segregacji węglików, wysoka czystość gwarantują wytrzymałość zmęczeniową. Hartowność zapewnia dodatek ok. 1,1 % Mn i 0,6 % Si. Łożyska toczne wytwarza się w półwyrobów hutniczych wyżarzonych zmiękczająco, o strukturze drobnoziarnistego równomiernie rozmieszczonego cementytu kulkowego w ferrytycznej osnowie (w znacznej mierze decyduje to o żywotności łożysk). Elementy łożysk hartuje się z temp. 820 – 840 oC w oleju, po czym odpuszcza w temp. 180 oC przez 1 - 2 godzin. Po takiej obróbce cieplnej stale łożyskowe mają strukturę niskoodpuszczonego martenzytu drobnolistwowego z równomiernie rozmieszczonymi drobnymi ziarnami cementytu i wykazują twardość większą od 62 HRC.

Wśród stali na łożyska toczne możemy wyróżnić również stale:
• do nawęglania (do 0,25 % C),
• do hartowania indukcyjnego (0,5 - 0,7 % C),
• do pracy w wysokich temperaturach – stale szybkotnące.

Materiałom na łożyska ślizgowe stawia się troszkę inne, następujące wymagania:
• wysoka wytrzymałość mechaniczna na obciążenia statyczne i dynamiczne,
• odpowiednia odporność na zatarcie i korozję,
• mały współczynnik tarcia,- odpowiednia rozszerzalność cieplna
• dobre przewodzenie ciepła, dobra odkształcalność i obrabialność
• zdolność dopasowywania się.

W celu uzyskania założonych własności stosuje się stopy wielofazowe złożone z miękkiej i plastycznej osnowy w której zawarte są twarde kryształy dające odporność na ścieranie, lub z miękkiego składnika w twardej osnowie.
A mianowicie:

I.Stopy na osnowie miedzi – do ich umocnienia stosuje się Sn (tzw. umocnienie roztworowe) Pb-zmniejsza tarcie ale także wytrzymałość. Wykorzystuje się je ze względu na własności:
• brązy bez Pb - dobrze przenoszą obciążenie ale mają wysoki współczynnik tarcia.
• brązy cynowe - (odtleniane fosforem) dobra wytrzymałość i odporność na zużycie, słabe własności powierzchniowe.
• stopy Cu – Pb (Pb 25 – 50 %) są odlewane w sposób ciągły lub wytwarzane metalurgią proszków. W mikrostrukturze widoczne dendryty Cu prostopadłe do podłoża i fazy Pb. Wytrzymałość stopów na osnowie Cu jest większa od babbitów. Wadą jest korozja Pb w silnikach, oraz mała odporność na zatarcie.

II.Stopy aluminium - obecnie stosuje się Al. z dodatkiem 7 % Sn jednak mają one małą odporność na zatarcia. Poprawia to zwiększenie Sn do 20 % ale cyna wydziela się na granicach ziarn . Unika się tego walcując stopy na zimno. Stopy Al nanoszone są na podłoża stalowe. Łożyska te są przeważnie dwuwarstwowe z warstwą wierzchnia Al z dodatkiem Sn lub Pb. Są one najlepsze na korozję. Dodanie pierwiastków takich jak: Si, Cu, Ni, Cd, Mg, powoduje umocnienie roztworowe i wydzieleniowe. Regulują one odporność na zmęczenie, dopasowywanie się wchłanianie twardych cząstek.

III.Łożyska samosmarujące produkuje się je metodą metalurgii proszków. Stosuje się spieki na osnowie żelaza i brązu, ich istotą jest porowaty szkielet metalowy nasycony olejem.
Można także napiekać warstwy ślizgowe na taśmę stalową – łożyska bimetalowe. Są one wytwarzane np. z brązu ołowiowego (10 – 14 % Pb, ewentualnie 4 – 10 % Sn). Taśmę najpierw pokrywa się elektrolitycznie warstwą miedzi, spieka luźno zasypaną warstwę proszku, walcuje, ponownie spieka i walcuje. Taśmę tnie się i wygina otrzymując półpanewki łożysk do silników spalinowych. Wytwarza się też łożyska bimetalowe ze stopu Al - Pb, napieczone na taśmę stalową z pośrednią warstwą Al.