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Quali sono i requisiti di base per i materiali dei cuscinetti?

 

Il materiale più comune percuscinettiè acciaio per cuscinetti. La struttura interna, l'uniformità della composizione chimica, le inclusioni non metalliche, la dimensione e la distribuzione delle particelle di carburo e il grado di decarburazione dicuscinettihanno requisiti molto severi. In caso contrario, questi difetti ridurranno significativamente la durata del cuscinetto e l'applicabilità del materiale.

 

1. Purezza diCuscinettoAcciaio: La scheggiatura da fatica delle parti dei cuscinetti è correlata alle inclusioni non metalliche presenti nell'acciaio, in particolare agli ossidi. Questo accade perché, quando un cuscinetto volvente ruota, le superfici di contatto delle parti del cuscinetto sono soggette a carichi impulsivi. Le inclusioni non metalliche causano un'interruzione localizzata della continuità della struttura della matrice dell'acciaio, con conseguente concentrazione di stress, deformazione plastica attorno alle inclusioni non metalliche e formazione di microfratture.

 

Inoltre, il contenuto di gas (ossigeno, azoto, idrogeno) nell'acciaio per cuscinetti è un importante indicatore di purezza. L'ossigeno disciolto nell'acciaio precipita al diminuire della temperatura e forma inclusioni di ossido con elementi come alluminio, calcio, silicio e manganese. L'azoto forma inclusioni di nitruro di alluminio altamente disperse e inclusioni di nitruro di titanio e carbonitruro di titanio relativamente grossolane nell'acciaio. Quando gli atomi di idrogeno aggregati si combinano per formare molecole di idrogeno, generano un'enorme pressione. Una volta che questa pressione supera il limite di resistenza dell'acciaio, si verificano cricche interne, che formano macchie bianche. Ridurre il contenuto di gas è un passaggio cruciale per migliorare la purezza dell'acciaio per cuscinetti.

 

Negli ultimi anni, molti importanti produttori di acciaio per cuscinetti nel mio paese hanno costruito e messo in funzione forni ad arco elettrico ad altissima potenza, impiegando una tecnologia avanzata di spillatura eccentrica del focolare per la raffinazione secondaria. Ciò riduce il contenuto di ossigeno nell'acciaio a circa 10 × 10⁻⁶, con alcuni casi specifici che raggiungono valori fino a (4~3) × 10⁻⁶. Anche il rapporto di raffinazione secondaria raggiunge il 100%. Pertanto, il numero di inclusioni nell'acciaio è ben controllato.

 

2. Uniformità diCuscinettoAcciaio

 

L'uniformità dell'acciaio per cuscinetti si riferisce all'uniformità della sua composizione chimica e dei carburi. La struttura, il peso, la temperatura di colata e il metodo di colata dei lingotti di acciaio influenzano la distribuzione della composizione chimica nell'acciaio. Il processo di riscaldamento dei lingotti e delle billette di acciaio prima della lavorazione a caldo, la temperatura di fine lavorazione a caldo e i successivi metodi di raffreddamento, così come i processi di ricottura di sferoidizzazione, influenzano l'uniformità dei carburi. In base alla forma, alla distribuzione e alle cause di formazione dell'eterogeneità dei carburi nella microstruttura dell'acciaio per cuscinetti, i carburi possono essere classificati in carburi liquidi, carburi a bande e carburi reticolati. La nocività dei carburi liquidi è equivalente a quella delle inclusioni nell'acciaio. I carburi a bande di grado 3-4 possono ridurre la durata a fatica dell'acciaio del 30%. Un aumento di un grado dei carburi reticolati può ridurre la durata del cuscinetto di un terzo. La dimensione delle particelle di carburo influisce direttamente o indirettamente sulla durata del cuscinetto. La classificazione dei carburi liquidi, dei carburi a bande e dei carburi reticolati è un indicatore dell'uniformità dei carburi.

 

3. Precisione dimensionale e qualità superficiale dell'acciaio

 

Il miglioramento della precisione dimensionale dell'acciaio non solo aumenta il tasso di utilizzo dei materiali per cuscinetti, ma riduce anche le operazioni di lavorazione non necessarie. Alcune acciaierie hanno adottato laminatoi ad alta rigidità con linee di sollecitazione ridotte, riducendo significativamente la deviazione dimensionale delle sezioni trasversali dell'acciaio. Per l'acciaio tondo con un diametro inferiore a 30 mm, la deviazione del diametro può essere ridotta fino a 0,3 mm.

 

La durata e l'affidabilità dei cuscinetti dipendono da fattori quali la progettazione strutturale, i materiali utilizzati, le tecniche e le attrezzature di lavorazione a caldo e a freddo, l'installazione e le condizioni operative. Tra questi, i materiali e il trattamento termico sono tra i principali fattori che influenzano la durata e l'affidabilità dei cuscinetti. A causa dell'influenza dei materiali e dei processi di trattamento termico, fattori come la bassa resistenza del materiale, la scarsa purezza, l'orientamento anomalo delle fibre nei materiali metallici, la bassa durezza, i rapporti di forgiatura inadeguati e le elevate tensioni residue possono facilmente causare danni ai cuscinetti. All'estero, l'impatto della qualità dell'acciaio sulla durata dei cuscinetti era pari a circa il 50% negli anni '50 e '60, per poi ridursi a un terzo negli anni '80. Attualmente, nel mio Paese, a causa dell'influenza dei processi e delle attrezzature, la qualità dell'acciaio per cuscinetti incide per circa il 60% sulla durata dei cuscinetti stessi. Pertanto, per i produttori di cuscinetti, la selezione di materiali di alta qualità e qualificati è un fattore chiave per migliorare la durata dei cuscinetti.