อะไรคือข้อจำกัดด้านประสิทธิภาพหลักของตลับลูกปืนสแตนเลสในการใช้งานที่รับน้ำหนักสูงหรือความเร็วสูง

ตลับลูกปืนสแตนเลส มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการใช้งานเฉพาะด้าน เช่น การแปรรูปอาหาร อุปกรณ์ทางการแพทย์ และวิศวกรรมทางทะเล เนื่องจากมีความทนทานต่อการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม อย่างไรก็ตาม เมื่อใช้ภายใต้ภาระหนักมากหรือความเร็วสูง คุณสมบัติของวัสดุโดยธรรมชาติของตลับลูกปืนสแตนเลส โดยเฉพาะอย่างยิ่งเกรดสเตนเลสมาร์เทนซิติกกระแสหลัก AISI 440C จะถูกจำกัดประสิทธิภาพ

I. ข้อจำกัดในการใช้งานที่รับน้ำหนักสูง: ความเหนื่อยล้าและความเปราะบาง

1. ความสามารถในการรับน้ำหนักและอายุความเมื่อยล้าของการสัมผัส

แม้ว่าตลับลูกปืนสแตนเลส AISI 440C จะมีความแข็งสูง (โดยทั่วไปคือ 58-60 HRC) ผ่านการอบชุบด้วยความร้อน ซึ่งให้ความต้านทานการสึกหรอที่ดีเยี่ยม แต่ตลับลูกปืนเหล่านี้ยังคงล้าหลังเหล็กกล้าตลับลูกปืนโครเมียมคาร์บอนสูงมาตรฐาน (เช่น GCr15/52100) ในแง่ของประสิทธิภาพพื้นฐาน

คะแนนโหลดแบบไดนามิก: โดยทั่วไปคะแนนโหลดแบบไดนามิกของเหล็ก 440C จะต่ำกว่าเหล็ก 52100 สาเหตุหลักมาจากปริมาณโครเมียมสูงในเหล็ก 440C ซึ่งก่อให้เกิดคาร์ไบด์จำนวนมาก อนุภาคคาร์ไบด์เหล่านี้ซึ่งกระจายอยู่ในเมทริกซ์ อาจกลายเป็นแหล่งที่มาของการแตกร้าวในบริเวณที่มีความเข้มข้นของความเค้น ซึ่งส่งผลต่อความบริสุทธิ์และความสม่ำเสมอภายในของเหล็ก

แรงเมื่อยล้าของการสัมผัส: ภายใต้สภาวะการรับน้ำหนักสูง สนามแข่งของแบริ่งจะต้องได้รับความเค้นแบบเฮิร์ตเซียนที่สูงมาก เมื่อต้องเผชิญกับความเค้นจากการสัมผัสสูงซ้ำๆ อายุการใช้งานความล้าของการสัมผัสขณะกลิ้งของเหล็กกล้า 440C จะด้อยกว่าเหล็กกล้า 52100 ซึ่งหมายความว่าภายใต้สภาวะโหลดเดียวกัน อายุการใช้งานที่คาดหวัง (L10) ของตลับลูกปืน 440C จะลดลงอย่างมาก

2. ความเหนียวและทนต่อแรงกระแทก

440C เป็นเหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนซิติกทั่วไป ความแข็งสูงมาพร้อมกับความเหนียว

แนวโน้มความเปราะบาง: เนื่องจากมีปริมาณคาร์บอนสูง 440C จึงมีโครงสร้างค่อนข้างเปราะหลังจากการชุบแข็ง ในการใช้งานที่มีแรงกระแทกหรือแรงสั่นสะเทือนสูง วัสดุนี้จะไวต่อการแตกหักแบบเปราะหรือการหลุดร่อนของร่องน้ำ โดยเฉพาะในบริเวณที่มีความเข้มข้นของความเครียด

ความต้านทานการเยื้อง: แม้จะมีความแข็งสูง แต่ 440C อาจไม่ทนทานต่อ brinelling เหมือนกับเหล็กกล้าโลหะผสมที่ได้รับการบำบัดเป็นพิเศษเมื่อต้องเผชิญกับแรงสถิตหรือแรงกระแทกอย่างกะทันหัน ซึ่งส่งผลต่อความแม่นยำทางเรขาคณิตภายใต้แรงกดสูง

ครั้งที่สอง ความท้าทายด้านประสิทธิภาพในการใช้งานความเร็วสูง: อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นและความเสถียรของมิติ

1. การกระจายความร้อนและขีดจำกัดอุณหภูมิในการทำงาน

ในระหว่างการทำงานที่ความเร็วสูง แรงเสียดทานภายในตลับลูกปืนจะทำให้เกิดความร้อนจำนวนมาก เหล็กกล้าไร้สนิมนำเสนอความท้าทายทางอุณหพลศาสตร์ดังต่อไปนี้:

ค่าการนำความร้อน: เหล็กกล้าไร้สนิม โดยเฉพาะ 440C โดยทั่วไปมีค่าการนำความร้อนต่ำกว่าเหล็กแบริ่งทั่วไป ค่าการนำความร้อนที่ต่ำกว่านี้ทำให้ความร้อนที่เกิดขึ้นภายในตลับลูกปืนกระจายตัวอย่างรวดเร็วได้ยาก ส่งผลให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว

ผลกระทบจากการแบ่งเบาบรรเทา: เมื่ออุณหภูมิในการทำงานของตลับลูกปืนเกินอุณหภูมิการแบ่งเบาบรรเทาส่วนบนที่ 440C (โดยทั่วไปจะต่ำกว่า 200°C) การอ่อนตัวลงขั้นที่สองจะเกิดขึ้น ส่งผลให้ความแข็งของวัสดุลดลง ส่งผลให้ความต้านทานการสึกหรอและความสามารถในการรับน้ำหนักลดลงอย่างมาก ความร้อนที่เกิดจากความเร็วสูงสามารถกระตุ้นให้เกิดความล้มเหลวเนื่องจากความร้อนประเภทนี้ได้อย่างง่ายดาย

2. การจัดการการหล่อลื่นและลักษณะแรงเสียดทาน

ความเร็วสูงทำให้มีความต้องการการหล่อลื่นสูงมาก และคุณลักษณะของตลับลูกปืนสแตนเลสทำให้การจัดการการหล่อลื่นซับซ้อนยิ่งขึ้น

แรงเสียดทานแบบเลื่อน: ที่ความเร็วสูง แรงเสียดทานแบบเลื่อนระหว่างลูกบอลกับสนามแข่ง และระหว่างลูกบอลกับกรง/ตัวยึดจะรุนแรงขึ้น การหล่อลื่นไม่เพียงพอหรือการเลือกน้ำมันหล่อลื่นที่ไม่เหมาะสมอาจทำให้กาวสึกหรออย่างรุนแรงบนพื้นผิวสแตนเลส

ระยะห่างของแบริ่ง: เนื่องจากความแตกต่างในค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนเชิงเส้น (CTE) ที่ 440C เมื่อเทียบกับเหล็กแบริ่งทั่วไป ควบคู่ไปกับผลกระทบของอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น ระยะห่างภายในของแบริ่งที่ทำงานที่ความเร็วสูงอาจผันผวนอย่างคาดเดาไม่ได้ นำไปสู่การสูญเสียการควบคุมพรีโหลดหรือแรงเสียดทานที่เพิ่มขึ้น ซึ่งจำกัดความเร็วที่จำกัดต่อไป

3. ข้อจำกัดที่ครอบคลุมในสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อน

ตลับลูกปืนสแตนเลสมักใช้ในสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน ภายใต้สภาวะการทำงานที่ซับซ้อนของการรับน้ำหนักสูง ความเร็วสูง และการกัดกร่อน ประสิทธิภาพของวัสดุจะลดลงอีก

การทำงานร่วมกันของความเมื่อยล้าจากการกัดกร่อน: สารที่มีฤทธิ์กัดกร่อนเร่งการเกิดรูพรุนบนพื้นผิวร่องน้ำ จุดกัดกร่อนเหล่านี้กลายเป็นแหล่งความเข้มข้นของความเครียด ภายใต้การรับน้ำหนักสูงซ้ำๆ พวกมันสามารถกระตุ้นให้เกิดความล้าจากการกัดกร่อนได้ง่าย ส่งผลให้ตลับลูกปืนเสียหายก่อนเวลาอันควร

ข้อจำกัดของเกรดที่ไม่ใช่ 440C: สเตนเลสออสเทนนิติก (เช่น 304 และ 316) ซึ่งทนทานต่อการกัดกร่อนมากกว่า แต่มีความแข็งและความแข็งแรงต่ำกว่า มีความสามารถในการรับน้ำหนักและความเร็วในการทำงานต่ำกว่าเกรด 440C มากภายใต้สภาวะการรับน้ำหนักสูงหรือความเร็วสูง โดยทั่วไปจะเหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีความเร็วต่ำ โหลดเบา และมีการกัดกร่อนสูงเท่านั้น และไม่เหมาะสำหรับการใช้งานที่มีการโหลดสูงหรือความเร็วสูง