nieuws

Ontwikkelingstrends in materialen voor wentellagers

 

In rollagerBij de fabricage bepalen de materiaaleigenschappen direct de levensduur, betrouwbaarheid en toepassingsomstandigheden van het lager. Momenteel worden lageronderdelen nog steeds voornamelijk gemaakt van chroomstaal met een hoog koolstofgehalte, zoals het gangbare GCr15 en GCr15SiMn. De laatste jaren, met de ontwikkeling van apparatuur naar hogere snelheden, zwaardere belastingen, hogere temperaturen en complexere bedrijfsomstandigheden, worden lagermaterialen ook voortdurend verbeterd, met name in de volgende ontwikkelingsrichtingen:

 

1. Lagerstaal met hoge hardbaarheid

 

Om te voldoen aan de eisen van grote, dikwandige lageronderdelen, heeft de industrie geleidelijk aan hooghardende lagerstaalsoorten ontwikkeld, zoals GCr15SiMo en GCr18Mo. Deze materialen kunnen een uniforme hardingsstructuur verkrijgen bij grotere doorsneden, waardoor de algehele sterkte en vermoeiingslevensduur van onderdelen verbeteren. Ze zijn daarom geschikt voor grote lagers en zware machines.

 

2. Oppervlaktegehard lagerstaal

 

GCr4-oppervlaktegehard staal wordt veel gebruikt in zware machines zoals spoorwegvoertuigen en walserijen. Door middel van middelfrequente inductieverwarming en snelle afkoeling kan een geharde laag van een bepaalde dikte op het oppervlak van de onderdelen worden gevormd. Dit geeft het lager zowel een hoge oppervlaktehardheid als een hoge kernsterkte, waardoor de vermoeiingsweerstand en slagvastheid worden verbeterd.

 

3. Nieuwe soorten roestvrij staal voor lagers

Traditionele roestvrije staalsoorten zoals 9Cr18 en 9Cr18Mo (440C) hebben een goede corrosiebestendigheid, maar ze zijn gevoelig voor de vorming van grove carbiden, wat de vermoeiingslevensduur en de oppervlaktekwaliteit beïnvloedt. Het 0,7C-13Cr martensitische roestvrij staal, dat de afgelopen jaren is ontwikkeld, verbetert door het verlagen van het koolstof- en chroomgehalte en het verminderen van eutectische carbiden de contactvermoeiingsprestaties, taaiheid en corrosiebestendigheid van lagers verder. Het wordt veelvuldig gebruikt in roestvrije precisielagers, zoals lagers voor harde schijven en lagers voor medische apparatuur.

 

4. Hoogwaardig gelegeerd staal

 

De lagerstaalsoorten uit de GT-serie verbeteren, dankzij een geoptimaliseerde legeringssamenstelling, de sterkte en taaiheid van de matrix en de temperstabiliteit. Ze zijn geschikt voor zowel zware als lichte lagerconstructies en hebben een lange levensduur onder schone smeeromstandigheden.

 

5. Vervuilingsbestendig lagerstaal

 

In de praktijk kunnen stof- of slijtagepartikels in smeerolie deuken in het lageroppervlak veroorzaken, wat leidt tot spanningsconcentratie en voortijdige vermoeiingsafschilfering. Om dit probleem aan te pakken, heeft Japan de TF-serie van vervuilingsbestendige lagerstaalsoorten ontwikkeld (zoals TF, HTF, STF, NTF, enz.).

 

Door het koolstofgehalte en de verhoudingen van de legeringselementen te optimaliseren, vormt het materiaal meer fijne carbiden en neemt de hoeveelheid rest-austeniet toe, waardoor de spanningsconcentratie aan de randen van de indrukking wordt verminderd. Praktische ervaring leert dat lagers gemaakt van TF-serie staal een 4 tot 10 keer langere levensduur kunnen hebben onder omstandigheden met vervuilde smering.

 

6. Quasi-hogetemperatuurlagerstaal

Bij gebruik van gewone GCr15-lagers in omgevingen met temperaturen tussen 100℃ en 200℃ ontstaat gemakkelijk een "helderwitte zone" met lage hardheid op de onderliggende laag van het materiaal, waardoor de levensduur van het lager wordt verkort. Om dit probleem aan te pakken, zijn quasi-hogetemperatuurlagerstalen zoals NTJ2 en KUJ7 ontwikkeld. Door het gehalte aan elementen zoals Cr, Si en Mo op de juiste manier te verhogen, wordt de vorming van helderwitte zones onderdrukt, waardoor lagers een goede levensduur en dimensionale stabiliteit behouden, zelfs bij 150℃.～180℃. Deze materialen worden veel gebruikt in automotoren, generatoren en warmtebewerkingsapparatuur.

 

7. Hittebestendig lagerstaal

Bij hoge temperaturen en hoge snelheden, zoals in de lucht- en ruimtevaart, schieten traditionele materialen tekort. Vroege hittebestendige lagerstalen zoals T1, T2, T10 en M50 hebben weliswaar een hoge hardheid bij hoge temperaturen, maar bevatten ook veel legeringselementen en zijn daardoor duur.

 

De afgelopen jaren hebben Europa en de Verenigde Staten een nieuwe generatie hittebestendige carbonisatiestaalsoorten ontwikkeld, zoals M50NiL, CBS1000 en RBD. M50NiL is hiervan de meest gebruikte. Na carbonisatie vormen zich fijne carbiden op het oppervlak, waardoor restdrukspanning ontstaat. De kernsterkte kan tot 2,5 keer zo hoog zijn als die van M50, wat resulteert in een langere levensduur bij vermoeiing. Momenteel wordt het voornamelijk gebruikt in hoogwaardige apparatuur, zoals hoofdaslagers van vliegtuigmotoren. Over het algemeen is de ontwikkeling van rollagermaterialen continu gericht op hogere sterkte, betrouwbaarheid, vervuilingsbestendigheid, corrosiebestendigheid en prestaties bij hoge temperaturen. Met de ontwikkeling van de lucht- en ruimtevaart, nieuwe energieapparatuur en hoogwaardige productie zal het onderzoek naar en de toepassing van nieuwe lagermaterialen zich verder verdiepen, wat een sterkere technische ondersteuning biedt voor het verbeteren van de lagerprestaties.