Aktualności

Jak powstają kulki łożysk kulkowych?

A łożysko kulkowe Łożysko składa się z jednego lub więcej rzędów kulek, które są utrzymywane za pomocą koszyka między pierścieniem wewnętrznym i zewnętrznym zwanym bieżnią, a także z szeregu innych elementów, w tym uszczelek chroniących smar i śrub utrzymujących łożysko na miejscu. W tym artykule zostaną omówione tylko główne elementy łożyska, a mianowicie bieżnia, kulki i koszyk.

Większość łożysk i elementów łożysk jest wykonana ze stali, najczęściej używana jest stal łożyskowa SAE 52100, stal chromowa stopowa o zawartości węgla 1% i chromu 1,5%, materiał ten jest stabilny w temperaturach przekraczających 120°C. Zazwyczaj koszyki są wykonane z tworzywa poliamidowego, które jest tańsze w produkcji, ale nie nadaje się do użytku w trudnych warunkach, zwłaszcza w zastosowaniach wysokotemperaturowych.

Wewnętrzna i zewnętrzna bieżnia są wytwarzane w bardzo podobnym procesie, przy użyciu zautomatyzowanych maszyn do cięcia stalowej rury w podstawowy kształt bieżni, pozostawiając niewielką ilość dodatkowego materiału w celu przeciwdziałania odkształceniom podczas procesu nagrzewania, a zewnętrzny pierścień jest stemplowany numerem łożyska i informacjami producenta.

Pierścienie są następnie hartowane w piecu do obróbki cieplnej i podgrzewane do temperatury około 1550 stopni Fahrenheita (840 stopni Celsjusza) w czasie od 20 minut do kilku godzin, w zależności od rozmiaru części, a następnie chłodzone w oleju i hartowane w drugim piecu w temperaturze około 300 stopni Fahrenheita (148 stopni Celsjusza), co sprawia, że bieżnie są zarówno twarde, jak i trwałe.

Każda część bieżni musi zostać oszlifowana, aby zapewnić, że szerokość łożyska, promień, pozycja osadzenia i geometria są prawidłowe, a w przypadku niektórych łożysk (takich jak łożyska skośne) wymagane jest dodatkowe szlifowanie na późniejszym etapie procesu, aby zapewnić dokładność wymiarową pierścieni.

Kulki łożyskowe są produkowane w bardzo precyzyjnym procesie. Idealnie okrągła i gładka kulka minimalizuje tarcie w łożysku, które zaczyna się jako drut lub pręt zawierający materiał niezbędny do uformowania gotowej kulki, a następnie poddawany jest procesowi zwanemu "walcowaniem na zimno", w którym końce drutu zderzają się ze sobą, tworząc kulkę. Podczas tego procesu końce drutu zderzają się ze sobą, tworząc kulkę.

Kulka jest następnie wielokrotnie wprowadzana do rowka między dwoma żeliwnymi tarczami, z których jedna obraca się, podczas gdy druga pozostaje nieruchoma. Szorstki rowek skutecznie odrywa krawędź frettingu, sprawiając, że kulka jest dość okrągła, ale nieco przewymiarowana do późniejszego szlifowania, a kulki są następnie poddawane procesowi obróbki cieplnej podobnemu do bieżni, aby poprawić trwałość przed szlifowaniem do odpowiedniego rozmiaru i okrągłości.

Na koniec kulki są przenoszone do szlifierki, która poleruje je za pomocą miękkiego żeliwnego dysku, podobnie jak w procesie bębnowania, przy mniejszym nacisku, a pasta polerska jest używana do całkowitego wygładzenia powierzchni bez konieczności dalszego usuwania materiału, a kulki są pozostawione w szlifierce na 8-10 godzin, aby uzyskać całkowicie gładkie kulki.

Koszyk jest częścią łożyska i może być wykonany z wielu różnych materiałów, w przypadku koszyków stalowych lub metalowych koszyk jest wytłaczany z cienkiego kawałka metalu i umieszczany w strukturze przypominającej formę, która wygina koszyk do odpowiedniego kształtu, koszyk jest następnie usuwany i gotowy do montażu, w przypadku koszyków plastikowych stosuje się proces zwany "formowaniem wtryskowym", w którym stopiony metal jest wtłaczany do koszyka w celu uzyskania gładkiej powierzchni bez dalszego usuwania materiału. W przypadku klatek plastikowych stosuje się proces zwany "formowaniem wtryskowym", w którym stopiony plastik jest wtryskiwany do formy, a następnie utwardzany do kształtu.

Po procesie takim jak opisany powyżej, wszystkie części łożyska są kompletne, po czym łożyska można zmontować. Najpierw wewnętrzna bieżnia jest umieszczana wewnątrz zewnętrznej bieżni, następnie kulki są wkładane i równomiernie rozmieszczane między bieżniami, na koniec instalowane są koszyki, aby utrzymać kulki na miejscu, plastikowe koszyki łatwo zatrzaskują się na miejscu, podczas gdy stalowe koszyki zwykle wymagają nitowania, a na koniec łożysko jest powlekane inhibitorem rdzy lub inną specjalną obróbką powierzchni dla konkretnego zastosowania i pakowane do wysyłki.

Łożyska kulkowe są niedrogie w produkcji i były preferowane przez wieki, ale istnieją bardziej wydajne konstrukcje łożysk kulkowych, takie jak łożyska lewitacji magnetycznej, które wykorzystują magnesy lub sprężone powietrze, aby zapobiec całkowitemu zetknięciu się dwóch obiektów, które mają zerowe tarcie, ponieważ nie ma bezpośredniego kontaktu między strukturami, a zatem mogą wytrzymać bardzo wysokie prędkości obrotowe, nawet jeśli możliwy jest obrót z prędkością światła, ale są one zbyt kosztowne w produkcji i obsłudze, a zatem są w dużej mierze nieużywane.

Kule mają również bardzo zaawansowany proces produkcji, taki jak produkcja "kuli kosmicznej", kuli łożyskowej w produkcji promów kosmicznych, stopionej stali swobodnie unoszącej się w zerowej grawitacji, tworząc kompletną i idealną kulę, jednak ta metoda produkcji jest również droższa niż formowanie szlifierskie.