В процессе эксплуатации части подшипников подвергаются различным механическим воздействиям. На кольца действуют большие динамические нагрузки, на сепараторы – сжимающие и растягивающие усилия, а на тела качения – серьезное давление. Вместе с этим на все детали опор качения и скольжения действуют силы трения, химические и температурные факторы. Все эти условия требуют особого подхода к материалам, из которых изготавливаются подшипники.
Материалы для изготовления колец и тел качения
Кольца и тела качения производят из материалов, к которым предъявляют целый ряд особых требований. Они должны иметь высокую степень контактной усталостной прочности при качении, хорошую стойкость к износу, механическую прочность и размерную стабильность. Кроме этого, нужно обеспечить деталям еще и стойкость к коррозии.
Удовлетворяет все эти требования высокоуглеродистая хромистая сталь. Но не всегда этот сплав идеален для изготовления опор. Для подшипников, работающих в условиях ударных нагрузок, гораздо лучшим решением будет использование низкоуглеродистых сплавов, которые не такие хрупкие. Обычно детали науглероживают на некоторую глубину, сообщая поверхности необходимую прочность и стойкость к истиранию, но не затрагивая глубокие слои детали. Внутренняя часть элементов подшипника при этом остается достаточно мягкой для того, чтобы эффективно поглощать удары и вибрации.
Материалы для сепараторов
Чаще всего для изготовления сепараторов подшипников качения используют низкоуглеродистую сталь. Далее по частоте использования идут нержавеющая сталь и латунь. Детали, подвергающиеся механической обработки, могут быть отлиты из углеродистой стали, особо прочной латуни или полимерных материалов. Любые сплавы и синтетические смолы, из которых производят сепараторы, должны соответствовать следующим требованиям:
Иметь высокую стойкость к износу;
Предоставлять размерную стабильность;
Обладать механической прочностью.
Антикоррозийные свойства материалов сепараторов не менее важны, чем в случае с кольцами или телами качения. В последнее время растет популярность деталей из полиамида. По прочности и долговечности этот полимер сопоставим со сталью, но при этом имеет меньший вес и не боится ржавчины. К сожалению, материал имеет строгие ограничения по температуре – его нельзя охлаждать ниже -40 и нагревать выше +90 градусов в присутствии масел.
Специальные материалы для подшипников
Кроме сплавов металлов и полимеров при изготовлении подшипников используют керамические материалы. Опора может как полностью состоять из них, так и являться гибридной – из стали и керамики. Этот материал имеет ряд важных свойств, которые могут быть незаменимы в особых условиях эксплуатации. Керамические элементы не намагничиваются и не проводят электричество, им не страшна радиация и перепады температур. Также важно, что эти материалы не боятся ни химической, ни электрохимической коррозии и могут использоваться в самых агрессивных средах.