آشنایی با فولاد مخصوص بیرینگ

شرح مقاله

مواد اولیه بلبرینگ سازی - فولاد مخصوص بلبرینگ 100Cr6

آنالیز فولاد

مشخصات : این گرید فولاد برخلاف جنس مورد استفاده در رینگ خارجی چرخ عقب که به روش سخت کاری القایی عملیات حرارتی می شود، به روش سرد کاری سریع در روغن (کوئنچ) و بازگشت یکپارچه سخت کاری می گردد. از سوی دیگر به دلیل شرایط کاری بلبرینگ ها بطور عام که تنش های بالای موضعی و بارگذاری های متناوب است این فولاد می بایست علاوه بر سختی سطحی بالا و پایداری ابعادی از مقاومت بالایی در برابر رشد ترک خستگی و در نتیجه طول عمر بالا برخوردار باشند. این ویژگی با :

• افزایش خلوص فولاد و کاهش عناصر ناخواسته
• کاهش میزان اکسیژن محلول در ذوب فولاد و در نتیجه کاهش میزان اکسیدهای ناخالصی
• کاهش میزان آخالهای غیر اکسیدی، اندازه و شکل آنها
• یکنواختی ساختار فولاد

بعنوان مهمترین عوامل کلیدی بدست می آید. برای این منظور به فولادی تمیز گفته می شود که میزان ناخالصی ها نظیر فسفر، سولفور، سیلیس و آلومینیم که در ترکیب با اکسیژن موجود در فولاد تشکیل آخالهای غیر فلزی می دهند بسیار پایین باشد. این آخالها به عنوان نقاط ضعیف در زمینه فولاد آغاز کننده ترک های خستگی هستند. از این رو میزان اکسیژن در فرآیند تولید فولاد مخصوص بیرینگ باید حتما زیر PPM 15 باشد و عناصر ناخالصی نظیر آلومینیم و تیتانیم حذف و یا به حداقل ممکن برسند (شکل زیر). در عین حال مکانیزم شروع ترک و Flaking در رینگ خارجی بیرینگ در محل ناخالصی های فلزی (تصویر دوم)

مشخصات تمیزی فولاد که به عنوان الزام فنی با فولادساز می بایست مورد توافق قرار گیرد

معمولا این گرید می بایست در قالب عملیات متالورژی ثانویه علاوه بر افزودن عناصر آلیاژی مثل کروم و آنالیز دقیق ذوب، عملیاتی برای به حداقل رساندن میزان اکسیژن تحت خلا روی آن انجام شود و یا با روش ذوب تک ریزی از زیر شمش به حداقل ناخالصی در فولاد دست پیدا کرد. در شکل زیر شمایی از فرآیند تولید فولاد مخصوص بلبرینگ آمده است. این فرآیند در حال حاضر در شرکت فولاد آلیاژی ایران موجود است اما با شرط پیگیری فنی و تعریف استانداردهای سخت گیرانه برای اطمینان از کیفیت در شروع داخلی سازی قابل اجرا است.

شماتیک فرآیند تولید فولاد مخصوص بلبرینگ

شکل مواد اولیه فرآیند تولید رینگهای بلبرینگ برای کاربردهای مختلف کمی متفاوت است. برای کاربردهای بلبرینگ های صنعتی و بارگذاری های سبک ولی دور بالا در قطرهای تقریبی زیر 40 میلیمتر از مقاطع لوله بدون درز و روش تراشکاری استفاده می شود. در ابعاد بزرگ و بارگذاری های سنگین در ماشین آلات سنگین، ژنراتورها و بلبرینگ توپی چرخ خودرو ها به دلایل ایمنی از روش های ترکیبی فورج و رینگ رولینگ گرم و یا برای توپی های چرخ نسل 2 از روش فورج قالب بسته هم استفاده می گردد. در این پروژه نیاز شرکت پویان صنعت عمدتا به مقطع میلگرد با قطر 35-50 mm با عملیات خشن کاری سطح پیلینگ خواهد بود. ریزساختار در زمان تحویل: عملیات حرارتی آنیل کروی با سختی حداکثر 207HB و با حداقل لایه دکربوره. بدلیل درصد کربن و کروم بالا این شرایط برای دستیابی به انعطاف و شکل پذیری لازم در عملیات بعدی فورجینگ گرم الزامی است.