Шарико підшипникові сталі та їх застосування

Підшипник - виріб, що є частиною опори, що підтримує вал, вісь або іншу конструкцію, фіксує положення в просторі, забезпечує обертання, хитання або лінійне переміщення (для лінійних підшипників) з найменшим опором, сприймає і передає навантаження на інші частини конструкції
За принципом роботи всі підшипники можна розділити на кілька типів:
• підшипники кочення;
• підшипники ковзання;
• газостатіческіе підшипники;
• газодинамічні підшипники;
• гідростатичні підшипники;
• гідродинамічні підшипники;
• магнітні підшипники.
Основні типи, які застосовуються в машинобудуванні - це підшипники кочення і підшипники ковзання.
Класифікація підшипників кочення здійснюється на основі таких ознак:
По виду тіл кочення.
• Кулькові;
• Роликові;
Підшипники кочення
складаються з двох кілець, тел кочення (різної форми) і сепаратора (деякі типи підшипників можуть бути без сепаратора), що відокремлює тіла кочення один від одного, утримує на рівній відстані і направляє їх рух. По зовнішній поверхні внутрішнього кільця і ​​внутрішньої поверхні зовнішнього кільця (на торцевих поверхнях кілець наполегливих підшипників кочення) виконують жолоба - доріжки кочення, по яких при роботі підшипника котяться тіла кочення.
У деяких вузлах машин з метою зменшення габаритів, а також підвищення точності і жорсткості застосовують так звані суміщені опори: доріжки кочення при цьому виконують безпосередньо на валу або на поверхні корпусних деталі.
Є підшипники кочення, виготовлені без сепаратора. Такі підшипники мають велике число тіл кочення і велику вантажопідйомність. Проте граничні частоти обертання бессепараторних підшипників значно нижче внаслідок підвищених моментів опору обертанню.
Підшипники кочення працюють переважно на терті кочення (є тільки невеликі втрати на тертя ковзання між сепаратором і тілами кочення) тому в порівнянні з підшипниками ковзання знижуються втрати енергії на тертя і зменшується знос. Закриті підшипники кочення (що мають захисні кришки) практично не потребують обслуговування (заміни мастила), відкриті - чутливі до попадання сторонніх тіл, що може привести до швидкого руйнування підшипника.
Навантажують підшипник сили поділяють на:
• радіальну, що діє в напрямку, перпендикулярному осі підшипника.
• осьову, що діє в напрямку, паралельному осі підшипника.

Інструментальні сталі

За хімічним складом інструментальні сталі поділяються на вуглецеві, леговані і швидкорізальні. Вони мають різну теплостійкість і мало відрізняються за твердістю.

Вуглецеві інструментальні сталі застосовуються для виготовлення різальних інструментів, які працюють з малими швидкостями різання. Основним елементом вуглецевих сталей є вуглець з вмістом від 0,7...1,4%. Крім вуглецю, ця сталь має обмежений вміст марганцю, кремнію, хрому, нікелю, сірки і фосфору. Найрозповсюдженішими є сталі У10, У10А, У12А, У13А, де цифрами вказано вміст вуглецю в десятих частках процента. Після відповідної термообробки (твердість НRС 60...62) теплостійкість цих інструментальних сталей досягає 250ºС. У разі більшої темтератури твердість інструменту значно знижується і він втрачає свої різальні властивості. З вуглецевих інструментальних сталей виготовляють зубила, кернери, напилки, шабери, ножівкові полотна, мітники, зенкери, розвертки та інші інструменти. Леговані інструментальні сталі мають підвищену різальну здатність унаслідок наявності в хімічному складі таких легуючих елементів: хрому, вольфраму, кремнію, ванадію, молібдену та ін. Теплостійкість їх досягає 350ºС. Твердість після термічної обробки НRС 62...64. Виготовлені інструменти з цих сталей можна використовувати для роботи на помірних швидкостях різання. Найпоширеніші марки легованих сталей такі: хромисті (9Х, Х), хромовольфрамові (ХВ5), хромовольфрамомарганцеві (ХВГ), хромокремниста (9ХС). З них виготовляють протяжки, мітники, плашки, свердла, розвертки та інші інструменти.

Швидкорізальні інструментальні сталі характеризуються значним вмістом вольфраму (6...19 %), хрому (3...4,5 %), молібдену (3...6 %). Під час нагрівання в процесі різання до високих температур (600...650º С) не втрачають своєї твердості і різальних властивостей. Для виготовлення верстатних різальних інструментів (різців, свердл, розверсток, фрез, зенкерів та ін.) застосовують сталі Р9, Р12, Р18, Р6М3, Р6М5, Р9Ф5, Р14Ф4, Р18Ф2, Р9К5, Р9К10, Р10К5Ф2 та ін.

Корозійні сталі

Коро́зія металів — процес хімічного руйнування металів і сплавів при їх взаємодії з зовнішнім середовищем: повітрям, водою, розчинами електролітів тощо. Розрізняють два види корозії: хімічну і електрохімічну.

Хімічна корозія відбувається в середовищах, які не проводять електричного струму. Вона обумовлюється дією на метали неелектролітів (спирту, бензину, мінеральних масел тощо) і сухих газів (кисню, оксидів азоту, хлору, хлороводню, сірководню і ін.) при високій температурі (так звана газова корозія).

У результаті взаємодії металів із зовнішнім середовищем їх поверхня вкривається тонким шаром (плівкою) різних хімічних сполук (продуктів корозії): оксидів, хлоридів, сульфідів і т. д. Інколи цей шар такий щільний, що крізь нього не може проникати агресивне середовище. В таких випадках з часом швидкість корозії зменшується, а то й зовсім припиняється. Наприклад, алюміній в атмосфері повітря кородує значно повільніше від заліза, хоч за своїми хімічними властивостями він активніший від заліза. Це пояснюється тим, що поверхня алюмінію вкривається суцільною, досить щільною і міцною оксидною плівкою, яка ізолює метал від доступу кисню, а оксидна плівка заліза, навпаки, є крихкою і ламкою, містить багато пор і тріщин, через що кисень повітря крізь неї легко проникає до поверхні заліза, і тим обумовлюється безперервне його руйнування.

Електрохімічна корозія більш поширена і завдає значно більшої шкоди, ніж хімічна. Вона виникає при контакті двох металів у середовищі водних розчинів електролітів. На відміну від хімічної електрохімічна корозія супроводжується переміщенням валентних електронів з одної ділянки металу на іншу, тобто виникненням місцевих електричних струмів внаслідок утворення на кородуючій поверхні так званих гальванічних пар.

Для кращого розуміння механізму електрохімічної корозії розглянемо докладніше процес розчинення металу в розчині електроліту з виділенням водню, наприклад розчинення цинкової пластинки в розведеній сульфатній кислоті без контакту і в контакті з мідною пластинкою.

 

При зануренні цинкової пластинки в кислоту атоми цинку з її поверхні поступово переходять у розчин у вигляді іонів Zn²⁺, а їх валентні електрони залишаються на поверхні металу. Внаслідок цього на границі метал—електроліт утворюється подвійний електричний шар. Внутрішню обкладку цього шару утворюють негативні заряди надлишкових електронів (позначених знаком —), а зовнішню обкладку — позитивні заряди іонів цинку (позначених знаком +). Внаслідок взаємного притягання між протилежними зарядами іони цинку, що переходять у розчин, містяться поблизу поверхні металу. Дальший процес розчинення цинку стає можливим лише завдяки тому, що іони водню підходять до поверхні цинку і приєднують надлишкові електрони. При цьому іони цинку перестають утримуватись у подвійному електричному шарі негативними зарядами і вільно дифундують у глибину розчину, а на їх місце з поверхні металу переходять нові іони цинку і т. д. Таким чином, приєднання надлишкових електронів з поверхні металу іонами водню електроліту забезпечує безперервний перехід іонів цинку в розчин, тобто його розчинення, (кородування).

Боротьба з корозією

Одним з найбільш поширених способів боротьби з корозією є покриття металу (головним чином заліза) масляними фарбами. Захисна дія фарби основується на тому, що оліфа, піддаючись полімеризації, утворює на поверхні металу суцільну еластичну плівку, яка ізолює метал від дії атмосферних хімічних агентів. Інколи для захисту металу від корозії (наприклад, алюмінію і деяких стальних виробів) штучно створюють оксидну плівку обробкою їх поверхні сильними окисниками.

Значного поширення одержав також спосіб покриття одного металу іншим. Наприклад, дахове залізо покривають тонким шаром цинку. З цією метою залізні листи занурюють на короткий час у розплавлений цинк. Сам по собі цинк в атмосфері повітря не піддається корозії, оскільки на його поверхні утворюється досить стійка захисна оксидна плівка ZnO. При пошкодженні цинкового шару (тріщини, подряпини тощо) цинк з залізом у присутності вологи повітря утворює гальванічну пару. При цьому електрохімічному корозійному руйнуванню піддається цинк як активніший метал, а залізо не руйнується доти, поки не буде зруйнований весь захисний шар цинку.