Новости

Как изготавливают шарики для шарикоподшипников?

A шарикоподшипник Состоит из одного или нескольких рядов шариков, которые с помощью сепаратора удерживаются между внутренним и внешним кольцом, называемым дорожкой качения, а также ряда других элементов, включая уплотнения для защиты смазки и винты для фиксации подшипника на месте. В этой статье будут рассмотрены только основные компоненты подшипника, а именно: дорожка качения, шарики и сепаратор.

Большинство подшипников и их компонентов изготавливаются из стали, чаще всего используется подшипниковая сталь SAE 52100 - хромистая сталь, легированная углеродом 1% и хромом 1,5%. Этот материал устойчив при температурах свыше 120°C. Обычно сепараторы изготавливаются из полиамидного пластика, который менее дорог в производстве, но не подходит для использования в жестких условиях, особенно при высоких температурах.

Внутренняя и внешняя дорожки качения изготавливаются по очень схожему технологическому процессу: с помощью автоматизированных станков стальная труба разрезается по основной форме дорожки качения, оставляя небольшое количество дополнительного материала для устранения коробления в процессе нагрева, а на внешнее кольцо наносится номер подшипника и информация о производителе.

Затем кольца закаляются в печи для термообработки и нагреваются до температуры около 1550 градусов по Фаренгейту (840 градусов Цельсия) в течение времени от 20 минут до нескольких часов, в зависимости от размера детали, затем охлаждаются в масле и закаливаются во второй печи при температуре около 300 градусов по Фаренгейту (148 градусов Цельсия) - процесс, который делает гоночные трассы одновременно твердыми и прочными.

Каждая часть дорожки качения должна быть отшлифована, чтобы обеспечить правильную ширину, радиус, посадочное место и геометрию подшипника, а для некоторых подшипников (например, радиально-упорных) требуется дополнительная шлифовка на более поздних этапах процесса, чтобы обеспечить точность размеров колец.

Шарики подшипников изготавливаются по очень точной технологии. Идеально круглый и гладкий шарик сводит к минимуму трение внутри подшипника, который начинается как проволока или стержень, содержащий необходимый материал для формирования готового шарика, а затем подвергается процессу, называемому "холодной высадкой", в ходе которого концы проволоки сталкиваются друг с другом для формирования шарика. Во время этого процесса концы проволоки сталкиваются друг с другом, образуя шар.

Затем шар многократно подается в канавку между двумя чугунными дисками, один из которых вращается, а другой остается неподвижным. Грубая канавка эффективно срывает кромку фреттинга, делая шарик достаточно круглым, но слегка увеличенным для последующей шлифовки. Затем шарики подвергаются термической обработке, напоминающей гоночную трассу, для повышения прочности перед шлифовкой до нужного размера и округлости.

Наконец, шары перемещают в шлифовальный станок, где их полируют мягким чугунным диском, аналогично процессу галтовки, но с меньшим давлением, и используют полировочную пасту, чтобы сделать поверхность абсолютно гладкой без необходимости дальнейшего удаления материала, и оставляют шары в шлифовальном станке на 8-10 часов, чтобы получить абсолютно гладкие шары.

Сепаратор является частью подшипника и может быть изготовлен из различных материалов: для стальных или металлических сепараторов сепаратор штампуется из тонкого куска металла и помещается в форму, которая изгибает сепаратор в нужную форму, затем сепаратор извлекается и готов к сборке; для пластиковых сепараторов используется процесс, называемый "литьем под давлением", когда расплавленный металл вдавливается в сепаратор для создания гладкой поверхности без дальнейшего удаления материала. Для пластиковых клеток используется процесс, называемый "литьем под давлением", когда расплавленный пластик впрыскивается в форму, а затем затвердевает, принимая нужную форму.

После вышеописанного процесса все детали подшипника готовы, и можно приступать к его сборке. Сначала внутренняя дорожка качения помещается внутрь наружной, затем вставляются шарики и равномерно распределяются между дорожками, наконец, устанавливаются сепараторы для удержания шариков на месте, пластиковые сепараторы легко защелкиваются, в то время как стальные сепараторы обычно нужно скреплять заклепками, и, наконец, подшипник покрывается ингибитором ржавчины или другим специальным средством обработки поверхности для конкретного применения и упаковывается для отгрузки.

Шарикоподшипники недороги в производстве и используются уже несколько веков, однако существуют более эффективные конструкции шарикоподшипников, такие как магнитно-левитационные подшипники, использующие магниты или сжатый воздух для предотвращения полного контакта двух объектов, которые имеют нулевое трение из-за отсутствия прямого контакта между конструкциями и поэтому могут выдерживать сверхвысокие скорости вращения, даже если возможно вращение со скоростью света, но они слишком дороги в производстве и эксплуатации, и поэтому в основном не используются.

Шары также имеют очень фантастический процесс производства, например, изготовление "космического шара", шара подшипника в космическом шаттле, расплавленная сталь свободно плавает в невесомости, образуя полную и совершенную сферу, однако, этот метод производства также более дорогой, чем шлифовка литьем.