tin tức

Xu hướng phát triển của vật liệu vòng bi

 

In ổ lănTrong quá trình sản xuất, các đặc tính vật liệu quyết định trực tiếp tuổi thọ, độ tin cậy và điều kiện hoạt động phù hợp của ổ bi. Hiện nay, các bộ phận ổ bi vẫn chủ yếu được làm từ thép ổ bi crom cacbon cao, chẳng hạn như GCr15 và GCr15SiMn thông dụng. Trong những năm gần đây, với sự phát triển của thiết bị hướng tới tốc độ cao hơn, tải trọng nặng hơn, nhiệt độ cao hơn và điều kiện hoạt động phức tạp hơn, vật liệu ổ bi cũng liên tục được nâng cấp, chủ yếu thể hiện các hướng phát triển sau:

 

1. Thép ổ trục có khả năng tôi cứng cao

 

Để đáp ứng nhu cầu về các chi tiết ổ trục có kích thước lớn và thành dày, ngành công nghiệp đã dần phát triển các loại thép ổ trục có khả năng tôi cứng cao, chẳng hạn như GCr15SiMo và GCr18Mo. Các vật liệu này có thể đạt được cấu trúc tôi cứng đồng đều ở kích thước mặt cắt ngang lớn hơn, cải thiện độ bền tổng thể và tuổi thọ mỏi của các chi tiết, và phù hợp với các ổ trục lớn và thiết bị hạng nặng.

 

2. Thép ổ trục tôi cứng bề mặt

 

Thép tôi cứng bề mặt GCr4 thường được sử dụng trong các thiết bị hạng nặng như toa xe lửa và nhà máy cán thép. Bằng cách sử dụng gia nhiệt cảm ứng tần số trung bình và làm nguội nhanh, một lớp tôi cứng có độ dày nhất định có thể được hình thành trên bề mặt của các chi tiết, giúp ổ trục có cả độ cứng bề mặt cao và độ dẻo dai lõi cao, từ đó cải thiện khả năng chống mỏi và chống va đập.

 

3. Các loại thép không gỉ mới dùng làm vòng bi

Các loại thép không gỉ truyền thống như 9Cr18 và 9Cr18Mo (440C) có khả năng chống ăn mòn tốt, nhưng chúng dễ hình thành các cacbua thô, ảnh hưởng đến tuổi thọ mỏi và chất lượng bề mặt. Thép không gỉ mactenxit 0,7C-13Cr được phát triển trong những năm gần đây, bằng cách giảm hàm lượng cacbon và crom cũng như giảm lượng cacbua eutectic, đã cải thiện hơn nữa hiệu suất mỏi tiếp xúc, độ dẻo dai và khả năng chống ăn mòn của vòng bi. Nó thường được sử dụng trong các vòng bi chống gỉ chính xác, chẳng hạn như vòng bi ổ cứng và vòng bi thiết bị y tế.

 

4. Thép hợp kim cường độ cao

 

Thép vòng bi dòng GT, thông qua việc tối ưu hóa thành phần hợp kim, giúp cải thiện độ bền và độ dẻo dai của ma trận, đồng thời tăng cường độ ổn định khi tôi luyện. Thích hợp cho các thiết kế vòng bi tải nặng hoặc tải nhẹ, chúng có tuổi thọ cao trong điều kiện bôi trơn sạch.

 

5. Thép ổ trục chống nhiễm bẩn

 

Trong các ứng dụng thực tế, bụi hoặc các hạt mài mòn trong dầu bôi trơn có thể tạo thành các vết lõm trên bề mặt ổ trục, dẫn đến sự tập trung ứng suất và bong tróc do mỏi sớm. Để giải quyết vấn đề này, Nhật Bản đã phát triển dòng thép ổ trục chống nhiễm bẩn TF (như TF, HTF, STF, NTF, v.v.).

 

Bằng cách tối ưu hóa hàm lượng cacbon và tỷ lệ các nguyên tố hợp kim, vật liệu tạo ra nhiều cacbua mịn hơn và tăng lượng austenit giữ lại, nhờ đó giảm sự tập trung ứng suất tại các cạnh vết lõm. Kinh nghiệm thực tế cho thấy rằng các vòng bi được làm bằng thép dòng TF có thể có tuổi thọ dài hơn từ 4 đến 10 lần trong điều kiện bôi trơn bị nhiễm bẩn.

 

6. Thép ổ trục chịu nhiệt độ cao giả

Khi sử dụng vòng bi GCr15 thông thường trong môi trường có nhiệt độ từ 100℃ đến 200℃, một "vùng trắng sáng" có độ cứng thấp dễ hình thành trên lớp bề mặt vật liệu, làm giảm tuổi thọ vòng bi. Để giải quyết vấn đề này, các loại thép vòng bi chịu nhiệt độ cao như NTJ2 và KUJ7 đã được phát triển. Bằng cách tăng hàm lượng các nguyên tố như Cr, Si và Mo một cách thích hợp, sự hình thành các vùng trắng sáng được ngăn chặn, cho phép vòng bi duy trì tuổi thọ tốt và độ ổn định kích thước ngay cả ở nhiệt độ 150℃.~180℃. Các vật liệu này được sử dụng rộng rãi trong động cơ ô tô, máy phát điện và thiết bị gia công nhiệt.

 

7. Thép ổ trục chịu nhiệt độ cao

Trong điều kiện hoạt động tốc độ cao, nhiệt độ cao như trong ngành hàng không vũ trụ, các vật liệu truyền thống không đáp ứng đủ yêu cầu. Các loại thép chịu nhiệt độ cao đời đầu như T1, T2, T10 và M50, mặc dù có độ cứng cao ở nhiệt độ cao, nhưng lại có hàm lượng nguyên tố hợp kim cao và chi phí cao.

 

Trong những năm gần đây, châu Âu và Hoa Kỳ đã phát triển thế hệ thép thấm cacbon nhiệt độ cao mới, chẳng hạn như M50NiL, CBS1000 và RBD. Trong số đó, M50NiL được sử dụng rộng rãi nhất. Sau quá trình thấm cacbon, các cacbua mịn hình thành trên bề mặt, tạo ra ứng suất nén dư. Độ dẻo dai của lõi có thể đạt gấp 2,5 lần so với M50, dẫn đến tuổi thọ mỏi cao hơn. Hiện nay, nó chủ yếu được sử dụng trong các lĩnh vực thiết bị cao cấp như ổ trục chính động cơ máy bay. Nhìn chung, sự phát triển của vật liệu ổ lăn đang liên tục tiến tới độ bền cao hơn, độ tin cậy cao hơn, khả năng chống ô nhiễm, chống ăn mòn và hiệu suất ở nhiệt độ cao. Với sự phát triển của ngành hàng không vũ trụ, thiết bị năng lượng mới và sản xuất cao cấp, nghiên cứu và ứng dụng các vật liệu ổ lăn mới sẽ tiếp tục được深化, cung cấp hỗ trợ kỹ thuật mạnh mẽ hơn để nâng cao hiệu suất ổ lăn.