Jaké jsou speciální požadavky na běžně používané procesy přesného obrábění při výrobě oběžných drah ložisek z nerezové oceli

Ložiska z nerezové oceli , zejména ložiska z martenzitické nerezové oceli, jako je AISI 440C, jsou ceněna pro svou kombinovanou odolnost proti korozi a tvrdost. Výroba těchto oběžných drah ložisek však vyžaduje vysoce přesné procesy obrábění, jako je broušení a superfinišování. Vzhledem k inherentním metalurgickým vlastnostem nerezové oceli kladou tyto kroky obrábění ještě přísnější požadavky na parametry procesu a přesnost zařízení než u běžné ložiskové oceli.

1. Zvláštní požadavky na broušení: Zabránění tepelnému poškození a mechanickému zpevnění

Broušení je kritickým procesem pro tvarování geometrie oběžné dráhy a dosažení rozměrové a toleranční přesnosti. Vzhledem k vysoké tvrdosti a nízké tepelné vodivosti nerezové oceli 440C musí být proces broušení přísně kontrolován, aby se zabránilo vnesení povrchových defektů, které by mohly ovlivnit životnost ložisek.

1. Přísná kontrola teploty broušení

Akumulace tepla: Vzhledem k nízké tepelné vodivosti nerezové oceli 440C je brusné teplo vznikající při broušení obtížné rychle odvádět, což vede k přechodně vysokým teplotám na povrchu obrobku. Tato vysoká teplota může způsobit popouštění změkčení povrchu oběžné dráhy, snížení tvrdosti oběžné dráhy a výrazné zkrácení kontaktní únavové životnosti.

Strategie chladicí kapaliny: Pro robustní chlazení je nutné použít chladicí kapalinu s vysokým průtokem a vysokým tlakem. Výběr brusné kapaliny s vynikajícími mazacími a chladicími vlastnostmi je zásadní pro zajištění účinné regulace teploty v brusné zóně a pro zabránění vytvoření vrstvy tepelného poškození.

Nízký posuv, vysoká rychlost: Ke snížení brusných sil a tvorby tepla je obecně vyžadován nízký radiální posuv a vhodná rychlost brusného kotouče. Samoostřící vlastnosti brusného kotouče by měly být také optimalizovány, aby se zachovala ostrá řezná hrana a zabránilo se otupení, které může způsobit náhlý nárůst tepla.

2. Potlačení pracovního zpevnění a zbytkového napětí

Tendence mechanického zpevnění 440C: Během řezání nebo broušení jsou povrchová zrna martenzitické nerezové oceli náchylná k plastické deformaci, což má za následek mechanické zpevnění. Tato vytvrzená vrstva zvyšuje obtížnost následného řezání a může zhoršit drsnost povrchu.

Kontrola zbytkového napětí: Nesprávné parametry broušení mohou snadno způsobit zbytkové tahové napětí na povrchu oběžné dráhy. Napětí v tahu výrazně snižuje únavovou pevnost materiálu a odolnost proti korozi pod napětím. Kvalifikované přesné broušení by mělo generovat příznivé zbytkové tlakové napětí na povrchu, které je klíčové pro zlepšení únavové životnosti ložisek.

II. Speciální požadavky na superfinišování: Dosažení vysoké integrity povrchu

Superfinišování, známé také jako honování, je posledním krokem při obrábění oběžných drah ložiska. Jeho cílem je eliminovat zvlnění povrchu a chybu kruhovitosti zanechanou broušením a dosáhnout extrémně nízké drsnosti povrchu.

1. Řízení vlnitosti a topografické přesnosti

Odstranění stop po broušení: Jádro superfinišování spočívá v použití brusného kamene k oscilaci oběžné dráhy při nízkém tlaku, vysoké frekvenci a krátkých zdvihech, čímž se účinně odstraní mikroskopické špičky zanechané broušením. U materiálů s vysokou tvrdostí, jako je 440C, vyžaduje výběr kamene (např. velikost částic, pojivo) a řízení tlaku ještě přesnější kontrolu, aby bylo zajištěno, že budou odstraněny pouze vrcholy bez narušení makroskopické geometrie oběžné dráhy.

Kulatost a přesnost profilu drážky: Ultra-finiš výrazně zlepšuje chyby tvaru profilu oběžné dráhy. Vysoce přesná ložiska z nerezové oceli vyžadují kulatost oběžné dráhy a zakřivení drážky na mikronové nebo dokonce submikronové úrovně, což vyžaduje maximální tuhost a přesnost řízení pohybu ultrafinišovacího zařízení.

2. Drsnost povrchu a mazací film

Extrémně nízké Ra: Ultra-finiš může snížit drsnost povrchu (Ra) oběžných drah z nerezové oceli na Ra 0,02 mikronu nebo dokonce nižší. Tento ultra hladký povrch pomáhá vytvářet stabilní hydrodynamický mazací film, snižuje tření a tvorbu tepla, což je rozhodující pro výkon při vysokých rychlostech.

Optimalizace integrity povrchu: Během procesu ultradokončování se řízením tlaku olejového kamene a řezné kapaliny vytvoří na povrchu oběžné dráhy stejnoměrná studená plastická deformační vrstva se zbytkovým tlakovým napětím. Tato vrstva zlepšuje odolnost proti opotřebení a odlupování oběžné dráhy a je rozhodující pro spolehlivost ložisek z nerezové oceli.

3. Požadavky na čistotu a ochranu před znečištěním

Ložiska z nerezové oceli vyžadují zvláštní pozornost na čistotu, protože jejich aplikační prostředí je často citlivé na kontaminaci.

Odstraňování otřepů a čištění: Po broušení a superfinišování je nezbytné důkladné odstranění otřepů a umytí. Dokonce i drobné kovové částice nebo zbytky brusiva, dokonce i na úrovni mikronů, mohou způsobit sekundární poškození oběžných drah při vysokých rychlostech, což vede k hluku a předčasnému selhání.

Prevence koroze a pasivace: Na rozdíl od běžných ložiskových ocelí ložiska z nerezové oceli obvykle vyžadují pasivaci po obrábění, aby se odstranily zbytky volného železa a kontaminantů na povrchu, podpořila se tvorba ochranného filmu oxidu chromitého a zajistila se odolnost proti korozi splňující konstrukční požadavky.