Nyheter

Hur tillverkas kulor till kullager?

A kullager består av en eller flera kulrader som hålls fast med hjälp av en bur mellan en inre och yttre ring, den så kallade löpbanan, samt ett antal andra funktioner, bland annat tätningar för att skydda smörjmedlet och skruvar för att hålla lagret på plats. Den här artikeln kommer endast att gå igenom huvudkomponenterna i ett lager, nämligen löpbanan, kulorna och buren.

De flesta lager och lagerkomponenter är tillverkade av stål, det vanligaste är SAE 52100 lagerstål, ett kromstål legerat med 1% kol och 1,5% krom, detta material är stabilt vid temperaturer över 120°C. Vanligtvis tillverkas korgarna av polyamidplast, som är billigare att producera men som inte lämpar sig för användning i tuffa miljöer, särskilt inte vid höga temperaturer.

De inre och yttre löpbanorna tillverkas genom en mycket liknande process, där automatiserade maskiner skär stålröret till löpbanans grundform, lämnar en liten mängd extra material för att hantera skevhet under uppvärmningsprocessen och den yttre ringen stämplas med lagernummer och tillverkarinformation.

Ringarna härdas sedan i en värmebehandlingsugn och upphettas till cirka 840 grader Celsius (1.550 grader Fahrenheit) under en tidsperiod på 20 minuter till flera timmar, beroende på detaljens storlek, kyls sedan i olja och tempereras i en andra ugn vid cirka 148 grader Celsius (300 grader Fahrenheit), en process som gör racerbanorna både hårda och hållbara.

Varje del av löpbanan måste slipas för att säkerställa att lagrets bredd, radie, sittposition och geometri är korrekt, och för vissa lager (t.ex. vinkelkontaktlager) krävs ytterligare slipning senare i processen för att säkerställa att ringarna är måttnoggranna.

Lagerkulor tillverkas genom en mycket exakt process. En perfekt rund och slät kula minimerar friktionen i lagret, som börjar som en tråd eller stång som innehåller det nödvändiga materialet för att bilda den färdiga kulan, och sedan utsätts för en process som kallas "cold heading", där trådändarna kolliderar med varandra för att bilda en kula. Under denna process kolliderar trådens ändar med varandra för att bilda en kula.

Kulan matas sedan upprepade gånger in i ett spår mellan två gjutjärnsskivor, varav den ena roterar medan den andra står stilla. Det grova spåret river effektivt bort frettingkanten, vilket gör kulan ganska rund men något överdimensionerad för efterföljande slipning, och kulorna utsätts sedan för en löpbaneliknande värmebehandlingsprocess för att förbättra hållbarheten innan de slipas till rätt storlek och rundhet.

Slutligen flyttas kulorna till en kvarn där de poleras med hjälp av en mjuk gjutjärnsskiva, på samma sätt som vid tumling, men med lägre tryck, och en polerpasta används för att göra ytan helt slät utan att ytterligare material behöver avlägsnas, och kulorna lämnas i kvarnen i 8-10 timmar för att få helt släta kulor.

Buren är en del av lagret och kan tillverkas av ett antal olika material, för stålburar eller metallburar stansas buren från en tunn metallbit och placeras i en formliknande struktur som böjer buren till rätt form, buren tas sedan bort och är klar för montering, för plastburar används en process som kallas "formsprutning" där smält metall pressas in i buren för att skapa en slät yta utan ytterligare borttagning av material. För plastburar används en process som kallas "formsprutning", där smält plast sprutas in i en form och sedan härdas till rätt form.

Efter en process som den som beskrivs ovan är alla lagerdelar kompletta, varefter lagren kan monteras. Först placeras den inre ringen inuti den yttre ringen, sedan sätts kulorna in och placeras jämnt fördelade mellan ringarna, slutligen installeras burar för att hålla kulorna på plats, plastburar snäpps lätt på plats medan stålburar vanligtvis måste nitas ihop, och slutligen beläggs lagret med ett rostskyddsmedel eller annan speciell ytbehandling för den specifika applikationen och förpackas för leverans.

Kullager är billiga att producera och har gynnats i århundraden, men det finns effektivare konstruktioner av kullager, till exempel magnetiska levitationslager som använder magneter eller tryckluft för att förhindra att två föremål kommer i fullständig kontakt, som har nollfriktion eftersom det inte finns någon direktkontakt mellan strukturerna och därför kan motstå ultrahöga rotationshastigheter, även om rotation med ljusets hastighet är möjlig, men de är för kostsamma att producera och driva och är därför i stort sett oanvända.

Kulor har också en mycket sci-fi-produktionsprocess, såsom tillverkning av "rymdboll", lagerkula i rymdfärjan tillverkning, smält stål fritt flytande i tyngdlöshet, bildandet av komplett och perfekt sfär, men denna tillverkningsmetod är också dyrare än slipformning.