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.

Dr Jan Żelazny napisał(a):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.

Witam serdecznie. Chciałbym się dowiedzieć dlaczego tutaj powstają drobne ziarna cementytu? Zazwyczaj literatura podaje przy takich temperaturach tylko węglik Fe2C, cementyt powyżej 300 oC.
Pozdrawiam