Изготовление обоймы для подшипников

Как делают подшипники.

Подшипник качения.

С того момента, как человеку стало необходимо перемещать вещи, он стал использовать круглые ролики, чтобы облегчить свою работу. Первыми роликами являлись бревна, Египтяне использовали их, чтобы перемещать огромные блоки для пирамид. Спустя время, были изобретены первые транспортные средства с круглыми колесами, а в XVIII веке запатентована первая конструкция подшипников.

Существуют тысячи размеров, видов и форм подшипников качения. Шариковые, роликовые, конические роликовые и игольчатые основные виды из них. Размеры варьируются от совсем малых, для миниатюрных двигателей, до очень больших, для установки которых потребуется воспользоваться краном.

Материалы для изготовления подшипников.

Одна из основных характеристик подшипников — износостойкость. Добиться высоких показателей прочности можно, используя для изготовления запчастей подшипниковую сталь (ГОСТ 801-78 – Сталь подшипниковая. Технические условия). При приемке сырья проводится поверка материала на соответствие требованиям ГОСТ.

Подшипниковая сталь это сталь с концентрацией углерода от 0,95 до 1,15 % и при обязательном присутствии хрома 0,6. 1,5 %. Это высококачественная износостойкая сталь, способная сопротивляться большим контактным нагрузкам. Повышенная концентрация углерода обеспечивает подшипниковым сталям высокую твердость и износостойкость, а наличие хрома увеличивает глубину прокаливания. В системе маркировки конструкционных легированных сталей подшипниковые стали составляют исключение: маркировка начинается с буквы «Ш», а цифра, стоящая после «Х», указывает на концентрацию хрома в десятых долях процента. Например, ШХ6, ШХ15СГ. Чем выше концентрация хрома, тем крупнее можно изготавливать подшипники. К недостаткам подшипниковых сталей следует отнести пониженную обрабатываемость резанием.

Это стали, идущие для изготовления любых подшипников качения: шариковых, роликовых и игольчатых. Они, прежде всего, должны обладать высокой сопротивляемостью контактной усталости, высокой износостойкостью и твёрдостью. Кроме этого, подшипниковые стали должны легко закаливаться (обладать низкой критической скоростью закалки). Исходя из этих требований, к сталям этой группы следует отнести заэвтектоидные стали, легированные хромом.

Материал поступает на предприятие партиями в виде мотков, прутков, полос. Все они должны быть одного размера, иметь одинаковую температуру плавления. Метод получения материала одной партии должен быть одинаков. Почти все части подшипников изготовлены из высокоуглеродистых, хромистых сталей. Материалы, из которых изготовлены кольца и шарики подшипника должны иметь высокие показатели следующих параметров:

• жесткость
• прочность
• контактная усталостная прочность при качении
• износоустойчивость
• размерная стабильность

Сепараторы подшипников изготавливаются из латуни, стали, легких сплавов, полимеров или текстолита. Этот материал должен обладать высокими показателями следующих параметров:

• износоустойчивость
• прочность
• размерная стабильность

Производство подшипника

Производственный цикл включает процессы производства колец, шариков, сепараторов. Особенности технологического процесса производства подшипников качения

Длительность процесса производства зависит от особенностей конструкции подшипника. Чтобы собрать готовую деталь, необходимо изготовить:

В зависимости от сложности заказа в целом производственный цикл запчасти занимает от 1 недели до 1 месяца. Типовые, наиболее востребованные запчасти всегда должны быть в наличии на складе. При организации бесперебойного производства следует уделить внимание состыковке производственных процессов с учетом разницы в сроках исполнения запчастей.

Внешние и внутренние кольца подшипника.

Каждое из колец изготавливают почти одинаковыми способами. Процесс изготовления начинается со стальной трубы соответствующего размера. Автоматы нарезают основную форму колец с припуском, так как в результате термообработки материал деформируется. Нужные размеры кольца получают после термической обработки механическим путем.

Изготовление колец — это ряд последовательных действий:

1. Нарезка. Из труб нарезаются заготовки.>
2. Формовка, придание кольцам нужной формы и толщины. После формовки внутреннее кольцо вставляют во внешнее.
3. Шлифовка. Деталь в автоматизированном режиме передается на шлифовальный станок. Здесь происходит стачивание лишних миллиметров, и заготовка приобретает нужную ширину.
4. Контроль ширины колец.
5. Разделение внутреннего и внешнего колец. Это необходимо для автономного шлифования запчастей изнутри и снаружи.
6. Обработка внешнего кольца. Во время шлифования внешнее кольцо становится идеально гладким снаружи, приобретает заданный диаметр. В процессе оно нагревается, поэтому на металл воздействует охлаждающая жидкость. На выходе размер кольца проверяется калибровочным аппаратом.
7. Обработка внутреннего кольца. Наружное кольцо шлифуется аппаратом при непрерывном воздействии охлаждающего масла.
8. Полировка изделий. Сияющий внешний вид деталям придают камни, используемые для полировки.
9. Промывка. После шлифовки на кольцах остается толстый слой масла, частички пыли и прочих абразивных материалов. Для очистки используются специальные технические жидкости.

Кольца помещают в печи с температурой около 850 градусов по Цельсию в течение нескольких часов, затем погружают в масляную ванну, чтобы охладить их, в результате чего твердость поверхностного слоя кольца становиться очень высокой 50-60 HRC. Но этот шаг делает кольца достаточно хрупкими. Кольца снова помещают в печь с температурой около 150 градусов , а затем охлаждают на воздухе. Весь этот процесс термообработки позволяет кольцам быть твердыми и прочными.

После термообработки кольца готовы к отделке. Но они имеют высокую твердость, что не позволяет так просто обработать поверхность режущим инструментом. За дело берется шлифовальный круг, который оставляет после себя очень гладкую и точную поверхность. Затем кольца полируются до зеркального блеска. На этом этапе кольца готовы к встрече с шариками.

Тела качения: Шарики и ролики.

Изготовить шарики немного сложнее, даже учитывая простую форму. Производство шариков начинается с прутка стали, который автоматически нарезается на мелкие кусочки, а затем с обоих концов сжимают. Этот процесс называется холодной высадкой. Теперь шарики выглядят, как планета Сатурн, с кольцом вокруг, которое называют орбитой. На следующем этапе шарики подаются в пазы между двумя дисками, один из которых вращается, а другой неподвижен, в результате этого удаляется орбита, оставляя припуск около 0.02 мм на дальнейшую обработку.

Процесс термообработки для шариков аналогичен процессу при изготовлении колец. После термообработки шарики помещают в машину, которая работает аналогично той, что удаляет орбиты, только вместо стальных дисков абразивные. Эти круги шлифуют шары так, что они в допуске на 0,0001 мм от их необходимого размера. Затем шарики полируются от 8 до 10 часов, в зависимости от того насколько точные подшипники производят.

Этапы производственного цикла изготовления шариков. Для этого оборудуется отдельный цех, где происходит следующее:

1. Проволока заданного диаметра вставляется в аппарат, режущий ее на мелкие куски.
2. Неоформленные куски сдавливаются с помощью пресса и принимают шарикообразную форму.
3. Шарики с неровной поверхностью направляются в шлифовальный станок. После обработки они становятся гладкими, блестящими.
4. Обжиг шариков. Воздействие высокой температуры необходимо для придания шарикам прочности.
5. Очистка в растворителе.
6. Проверка качества. После того, как сотрудник ОТК удостоверится в соответствии продукции Госстандартам, она отправляется в накопители.
7. Накопители, представляющие собой большие ящики, устанавливают на автомат для сборки. В автоматическом режиме шарики перемещаются в трубки.

Сепаратор

Еще один необходимый элемент — сепаратор.

Стальной сепаратор состоит из двух одинаковых частей, которые стыкуются между собой. Стальные сепараторы изготавливают из довольно тонкого листового материала, режутся, а затем изгибаются, принимая окончательную форму.

• из стального листа вырезают заготовки;
• в заготовках пробиваются отверстия, соответствующие телу качания;
• детали придается нужная форма и размер;
• сверлятся отверстия для заклепок, проводится шлифовка.

Полимерные сепараторы изготавливаются методом литья под давлением. Также производят армированные тканью сепараторы из текстолита, но только для подшипников высоко точности. Полимерные сепараторы отличаются оптимальным сочетанием прочности и упругости. Высокое качество поверхностей сепаратора и скольжения полимерного материала по смазанным стальным поверхностям, находящихся в контакте с телами качения, способствует низкому трению, благодаря этому тепловыделение и износ подшипника минимальны.

Латунные массивные сепараторы изготавливают путем механической обработки.

Далее происходит соединение колец и шариков. Скорость подачи и количество контролируется агрегатом для сборки.

Чтобы шарики оставались в желобах, в деталь вставляется сепаратор. Сначала деталь движется к станку, устанавливающему половину сепаратора. В нем есть отверстия для заклепок. Во втором станке производится установка второй половины сепаратора, имеющей заклепки. На станке подшипник вращается, при этом происходит проверка детали. Если повороты элементов происходят беспрепятственно, заклепки сепаратора смыкаются.

После окончательной сборки подшипник промывают в специальном растворе и направляют в прибор для измерения шума и вибрации для проверки качества.

Если необходимо, подшипник смазывают смазкой для уменьшения изнашиваемости. Процесс происходит с задействованием автоматического распрыскивателя масла. Вязкая жидкость поступает в желоба подшипника, после чего внешняя сторона закрывается резиновой заглушкой.

Далее запчасти конвейером направляются на автоматические весы. Прибор автоматически отбраковывает детали, вес которых не соответствует норме.

Сборка и контроль качества

Теперь, когда этапы пройдены, подшипник готов к сборке. Внутреннее и наружное кольцо размещают соответственно, требуемое количество шариков размещается на дорожках качения, и равномерно распределяются по подшипнику. В этот момент устанавливается сепаратор, чтобы держать шары отдельно друг от друга на одинаковом расстоянии. Пластиковые сепараторы, как правило, просто защелкиваются. Теперь, когда подшипник собран, он покрывается антикоррозийным составом и упаковывается для транспортировки.

Первые испытания проводят на образцах стали поступающей на завод, чтобы убедиться, что данный материал имеет право в будущем стать подшипником. При выборе поставщика необходимо удостовериться, что у завода-изготовителя сырья имеется отдел контроля качества. В обязанности производителя входит проверка товара. Контролеры должны проверить, что в 10% отгружаемой партии длина и кривизна прутков равны; макроструктура, излом, прокаливаемость и прочие параметры сырья в норме. Тесты на прочность и твердость также проводят на всех этапах термической и механической обработок. Чтобы убедиться в том, что размеры и формы являются правильными, проводятся инспекции в течение всего производственного цикла. Поверхности шаров и дорожек качения должны быть абсолютно гладкими и иметь зеркальный блеск.

Источник

Производство подшипников: как и из чего делают, описание технологии

Узел вращения – это важная деталь, обеспечивающая движение при качении или линейном перемещении, она служит опорой или упором для подвижной конструкции. На территории РФ все больше строится заводов-производителей подшипников. Это становится прибыльным делом, так как такие детали применяются во всех отраслях народного хозяйства (тяжелая и легкая промышленность, корабле и автомобилестроение, сельское хозяйство).

Способы и этапы производства

Существует два основных типа: скольжение и качения. Мы рассмотрим изделия из стали, где элементами, облегчающими вращения, являются шарики. Это самый востребованный в настоящее время вид. Они подразделяются на радиальные и упорные. Разница заключается в том, что первые компенсируют нагрузки, направленные перпендикулярно валу, а вторые отвечают за осевое смещение.

Деталь состоит из внешней и внутренней обоймы, металлических элементов и устройства, обеспечивающего правильное их распределение по периметру. Для узлов, работающих в условиях повышенного загрязнения, с одной или с обеих сторон устанавливается шайба-пыльник. Она препятствует попаданию извне абразивных частиц и ограничивает пространство, в котором находится смазка.

Технология производства подшипников начинается с подготовки необходимого сорта стали. На завод поступает металл определенной марки в виде круглых прутков.

Первоначально рассмотрим вопрос изготовления обойм:

• • Круглый прокат нарезается автоматической линией по размерам, необходимым для данного типа.
• • Прессом в цилиндрической заготовке делается отверстие. В результате получается грубая шайба.
• • После этого следует процесс раскатки. При этом деталь приобретает параметры и форму, грубо похожее на конечное изделие.
• • Следующим этапом являются токарные работы. На станке с числовым программным управлением формируется внешняя и боковые поверхности, канавка, по которой будут двигаться элементы качения.
• • Далее, следует фаза придания заготовке необходимых физических качеств. В большинстве случаев это осуществляется методом закалки. Сначала происходит нагрев до 850 градусов, затем резкое охлаждение до температуры от 40 до 50 °С и отпуск. В специальной камере разогревают деталь до 170 и дают ей медленно остыть.
• • Доведение до необходимых размеров методом шлифовки. На станках в автоматическом режиме все параметры дорабатываются до точности, соответствующей ГОСТу.
• • Последний этап – это полировка всех поверхностей до класса четкости 0,06.

Материалы

Важным вопросом для производства является, из какой стали делают обоймы подшипников? Наиболее распространенный материал имеет марку:

Они отличаются содержанием технологических присадок. В состав входит магний, кремний, углерод, хром в размерах до 2 процентов и примеси серы, фосфора, никеля, меди в очень ограниченном количестве. Твердость приобретается методом термической обработки.

Для изделий, выдерживающих большие нагрузки, необходимо иметь прочную поверхность соприкосновения и пластичную середину. В этом случае используются стали марки:

Плоскости подвергаются цементации. При этом достигается прочность от 59 до 66 HRCэ. Сердцевина остается более мягкой с показателем около 36. Производственный процесс немного отличается от предыдущего.

В промышленности требуются узлы для работы в агрессивных средах. Для производства в этом случае применяются стали марок 95Х18Ш и 110Х18МШД.

В литейных цехах, в агрегатах термической обработке, нужны продукты из термостойкого материала. В России используют 8Х4В9Ф2Ш и 8Х4М4В2Ф1Ш.

Как делают шарики для подшипников на заводе, видео

Изготовление такого материала является высокоточным производством. Необходимо достичь определенных параметров, при которых трение будет сведено к минимуму. Обычно это является отдельной отраслью, которая обеспечивает элементами качения сборочные цеха. Следует учесть, что материалом становится не только сталь разных марок, но и керамика, Si3N4. Это совершенно иной промышленный цикл. Они применяются в узлах с большими скоростями вращения, потому что обладают меньшей массой, не подвержены деформации при высоких температурах, и пара (сталь, нитрид кремния) имеют лучшие показатели по скольжению.

Технология изготовления шариков для подшипников:

• • Берется пруток большего диаметра и нарезается цилиндрами необходимой длины.
• • В холодно-выставочном автомате придается форма шара с характерным пояском. Заготовка имеет размеры, немного превышающие требуемым. Поверхность обладает достаточно грубой конфигурацией.
• • Следующий этап – это обкатка между двумя вращающимися дисками. Будущий элемент качения приобретает почти идеальную форму с некоторым припуском.
• • Потом детали обрабатываются в шарошке. При помощи абразивных материалов с поверхности удаляются окалины и заусенцы.
• • Далее, происходит обкатывание между двумя чугунными планшайбами. При этом достигаются размеры, близкие к требуемым.
• • Пока мягкие элементы требуют придания твердости. Они подвергаются термической обработке или цементации. Это зависит от того, из какого металла делают подшипники.
• • Финишным этапом производства является шлифовка. Между двумя дисками непрерывно перекатываются заготовки, автоматически перемешиваясь. На выходе получается продукт, имеющий допуск 10 микрон. При необходимости точность можно поднять еще выше.
• • Завершающая фаза – промывка специальными растворителями, проверка качества автоматическим способом, при котором происходит выбраковка и сортировка по классу точности.
• • Изделие упаковывается и маркируется в соответствии с ГОСТом, и отправляется потребителям. Часть товара идет на изготовления узлов качения, а остальное реализуется, как готовый продукт.

Сырье, и как изготавливают шарики для подшипников: видео

Маленькая деталь для всего механизма является одной из самых сложных в технологическом смысле. Ведь добиться гладких, круглых шариков из металлического прутка с точными размерами до сотых долей микрона очень трудно, ведь лишний показатель может негативно сказаться на работе всего механизма. На заводах применяется специальная высококачественная сталь, регламентированная ГОСТом 3722-81:

• • Хромоуглеродлистая, типа ШХ15. Для показателей с более высокой твердостью используют на заказ ШХ4, ШХ20, 15 Г 1, 12Х18, 95Х18, 18ХГТ, 110Х18, 8Х4М4В2Ф1.
• • Молибденовая. Применяется для изготовления дроби охотничьего ружья и для шариков специального назначения. К основному компоненту добавляются в маленьких количествах медь, алюминий, латунь, полиамиды, полимеры и металлокерамика.
• • В последнее время используется новый сплав из синтетического материала – нитрид кремния. Из него выпускают изделия особого назначения, способные самоусиливаться.

Мы определили, из какой стали изготавливают подшипники. Стальные шары идут для производства узлов качения. Отдельно они используются в различных отраслях народного хозяйства. Также они незаменимы в сферах автомобильной, лакокрасочной, оборонной, цементной, кондитерской, химической и сельскохозяйственной промышленностях. Кроме этого, они могут выступать, как отдельные детали для дезодорантов и стержней пишущих ручек.

Эти устройства являются неотъемлемой частью в изготовлении колес и роликов для складской техники (гидравлические тележки, рохли), для запчастей и мебельной фурнитуры. В каталоге интернет-магазина «МПласт» можно найти необходимую деталь. Для этого надо войти на сайт и там найти требующееся изделие, а также определиться с ценой и формой оплаты.

В узлах, работающих в агрессивной среде, используются шары с высоким содержанием никеля. Из мягкого железа катают экологически чистую дробь (свинец наносит природе больше вреда, чем малоуглеродистая сталь) и омедненные, с диаметром 4,5 для пневматического оружия.

Следующим шагом в изготовлении стало создание элементов качения из керамики. Они нашли свое применение в экстремальных условиях эксплуатации (реактивные двигатели, шпиндели в металлообрабатывающих станках, автомобили Формулы 1.

Заводы

В России существуют больше двух десятков больших предприятий, выпускающих такую продукцию. Мы приведем несколько примеров:

• • ОАО «Московский подшипник». Специализируется на выпуске деталей для метростроя и железной дороги.
• • ОАО «ГПЗ–2» – старейший завод, работающий с 1916 года. Выпускает огромный перечень изделий небольшого размера от 4 до 6770 грамм. Поставляет продукцию в 50 стран.
• • Саратовский функционирует с 1941 г. Товаром для потребителей являются шарики.
• • Самарский «ЗПОН» производит роликовые механизмы разных видов (4000 наименований). Имеет производство оборудования, собственную научно-исследовательскую базу.
• • Томский «РОЛТОМ» ГПЗ-5. Выпускает механизмы с миниатюрными размерами диаметром от 2мм до больших – 22 см.
• • Екатеринбургский завод № 6 специализируется на выпуске сферических двухрядных товаров с повышенной радиальной нагрузкой.
• • Бакинский ГПЗ-7.
• • Харьковский №8. Диапазон производства изделий от 30 г до 45 кг.
• • Самарский завод номер 9 выпускает роликовые узлы качения.
• • ГПЗ-10 г. Ростова-на Дону работает с 1938 года и изготавливает детали для сельскохозяйственной техники, для перерабатывающего оборудования и металлургии.

На российский рынок поступает продукция с заводов разных стран. Наибольшей популярностью пользуются подшипники, сделанные:

• • В Китайской Народной Республике фирмой ААА. Она специализируется на изготовлении деталей для автомобилестроения.
• • А Индии на концерне ABC Bearings. Компания успешно работает более 50 лет и импортирует свою продукцию в многие страны мира.
• • В Словакии компанией AKE. Это новая марка не уступает по качеству знаменитым брендам. Каждый год увеличивается ассортимент выпускаемой продукции, которая по стоимости значительно ниже, чем у других импортных аналогов.

Эти механизмы можно разделить на группы по направлению нагрузки, по элементам, на которые опираются обоймы, по наличию или отсутствию вращающейся проставки и по материалу изготовления.

Из чего состоят, и как делают подшипники скольжения

Изделие бывает радиальным и опорным, с полным или частичным оборотом. В зависимости от условий эксплуатаций оно изготавливается в виде: внешней и внутренней обоймы (нижняя и верхняя), скользящей втулки (шайба), системы смазки (принудительная, естественная, воздушная).

Полированные поверхности, за счет смазочного материала или благодаря физическим свойствам прокладок, обеспечивают длительное легкое скольжение. Сырье для изготовления: сталь, чугун, бронза, фторопласт, баббит, алюминий, керамика. Подбираются пары с минимальным коэффициентом трения. Из какого металла изготовлена втулка подшипника, впрямую зависит, в каком обойме она будет вращаться.

Качения

Такие узлы делятся на радиальные, упорные и комплексные. Это определяет направление нагрузки. Первые подразделяются на три основных класса: шариковые, роликовые, игольчатые. Эти виды могут быть с ограничительными кольцами и без них, с одним или двумя пыльниками и полностью открытые.

Второй тип создается на основе шаровых элементов, цилиндрических и конусных роликов. Выпускаются разновидности полностью разборные. Третий – совмещает качества первого и второго по воспринимаемому усилию. Также бывают открытого и закрытого типа.

В зависимости от материалов для изготовления подшипников качения, существуют несколько подклассов:

• • стандартные (наиболее распространены);
• • предназначенные для повышенных нагрузок;
• • рассчитанные на экстремальные температуры;
• • устойчивые к агрессивным средам.

Для особых условий (сверхвысокие обороты вращения, сильный нагрев, необходимость эксплуатации в присутствии кислот и щелочей) применяются изделия из керамики, нитрида кремния, пластиков. Существуют модели, где скользящим слоем является газ или магнитное поле.

Устройство

Описать все многообразие не представляется возможным. Принципиально этот механизм состоит из внешней и внутренней опоры (их может заменить деталь корпуса), скользящей прокладки (смазка, сепаратор с элементами качения, втулка).

Самый распространенный вид сделан так:

• • две шайбы с канавками, имеющими необходимый радиус кривизны;
• • шарики, зафиксированные специальным приспособлением на одинаковом расстоянии друг от друга по всему периметру;
• • при движении обойм резко снижается трение.

Как собирают шариковые подшипники: видео

• • Подготовленные соответствующим образом обоймы вкладываются одна в другую, соприкасаются в единой точке. В результате в стороне, противоположной контакту, образуется пространство, через которое можно ввести шарики.
• • Количество элементов качения при такой схеме ограничено. Следующим этапом является равномерное распределение их по периметру. При этом внутреннее кольцо автоматически центрируется относительно внешнего.
• • Снизу и сверху устанавливается специально изготовленные половинки сепаратора. Стандартный продукт делается из углеродистой стали. Но существуют разновидности, когда фиксация происходит за счет латунной или пластиковой детали. Последняя состоит из одной части и просто защелкивается.
• • На специальном автомате две половины удерживающего устройства соединяются заклепками, сделанными из металла, через заранее подготовленное отверстие.
• • Изделие промывается и смазывается (литолом, циатимом, графитом или консервирующим составом).
• • Устанавливаются защитные пыльники. Они могут быть металлическими, пластиковыми или композитными.
• • Далее, товар маркируется согласно ГОСТам, и упаковывается в коробки.

Сборка опорного изделия заключается в создании сепаратора, удерживающего элементы качения в определенных местах. Края устройства завальцовывают. В реализацию идет в виде трех деталей (верхняя и нижняя шайба, и сам узел).

Для высоких нагрузок необходимо создать больше точек соприкосновения. В классический механизм невозможно поместить дополнительные шарики. Тогда производители делают в дисках технологические выемки, через которые количество мест касания становится максимальным. В дальнейшем происходит классическая склепка сепаратора.

Одним из проверенных поставщиков является компания «МПласт». Она реализует продукцию на основе подшипников, произведенных на территории России заводами с идеальной репутацией.

Источник