Обработка подшипников

Наноалмазная обработка подшипников качения.

 

Трудно назвать сферу производства или вид транспорта, где не используются подшипники качения. Не секрет, что залогом бесперебойной работы подшипника качения является высококачественная сталь, используемая для его изготовления. Ученые и инженеры различных стран не прекращают попыток улучшения характеристик применяемых сталей. Опыт ведущих подшипниковых фирм показывает необходимость постоянного поиска путей как улучшения качества применяемых сталей, так и попыток использования новых в том числе и композиционных материалов с использованием нанотехнологий. Улучшение характеристик подшипниковых сталей уже не дает значительного увеличения ресурса работы (долговечности) подшипника качения.

Применение новых материалов -  нитрида кремния Si3N4, оксида алюминия Al2O3, оксида циркония ZrO2, карбида вольфрама и наноалмазов позволило в разы увеличить ресурс работы подшипников качения.

Покрытие тел качения (шариков, роликов) внутренних и наружных колец подшипников качения хром-алмазным покрытием, при толщине покрытия 4-6 мкм, позволило увеличить ресурс работы подшипников качения в 3-4 раза, но к недостаткам данного метода относят достаточно высокую стоимость покрытия и необходимость разборки подшипников качения и сборки их после покрытия, что достаточно неудобно и затратно для потребителя.

Новый метод увеличения ресурса работы подшипников качения основан на обработке их в масляной суспензии неабразивных наноалмазов (серно-кислотной очистки) округлой формы на специальном оборудовании. При данном методе  под давлением происходит внедрение нанокристаллов алмаза (4-6 нм) в кристаллическую решетку металла (рабочей поверхности наружного и внутреннего кольца, шариков или роликов) на глубину 2-3 мкм, что позволяет создать тонкий сверхизносоустойчивый слой (армированного наноалмазами) металла. Из-за увеличения микротвердости (рабочей поверхности подшипников качения) до 1600 HV, в 3-4 раза увеличивается ресурс работы (долговечность) подшипников качения производства российских подшипниковых заводов. Происходит образование уникального сочетания - сверхизносостойкий рабочий слой, толщиной 2-3 мкм и остается пластичным (устойчивым к ударным нагрузкам) тело подшипника качения.

Наноалмазная обработка подшипников качения имеет ряд преимуществ перед другими методами:

  • Наноалмазную обработку подшипников качения может производить практически любое предприятие-потребитель
  • Не требуется разборки и сборки подшипников качения
  • Стоимость наноалмазной обработки не превышает 10-15% стоимости новых подшипников
  • Возможность широкого размерного диапазона (от 50 мм до 500 мм внутреннего диаметра) наноалмазной обработки подшипников качения
  • Увеличения ресурса работы (долговечности) подшипников качения:

- фирм SKF, FAG, NSK, NTN в 1,5-2 раза

- российских подшипниковых заводов в 3-4 раза

- производства КНР в 5-7 раз

  • Увеличения стойкости рабочих поверхностей подшипников качения, при попадании в рабочую зону грязи, стружки, камней и др.
  • Увеличение класса шероховатости (в рабочей поверхности подшипников качения) на 1-2 класса
  • Сохранение всех геометрических размеров подшипников качения и физических свойств металла

При наноалмазной обработке подшипников качения не происходит абразивной обработки рабочих поверхностей, а кристаллы наноалмазов (из-за своих наноразмеров) входят в кристаллическую структуру подшипниковой стали. Давление на каждый нанокристалл достигает нескольких миллионов атмосфер, а твердость алмаза выше твердости самой лучшей подшипниковой стали в тысячи раз.

В настоящее время широко применяется использование наноалмазов в качестве добавки к смазке для увеличения ресурса работы подшипников качения. Но при данном методе эффективно используется лишь 1-2% наноалмазов, находящихся в смазке.

Широкому внедрению наноалмазной обработки подшипников качения мешает недальновидность российских руководителей предприятий-производителей подшипников, и потребителям все чаще приходится покупать более качественные (дорогие) импортные подшипники.

В заключении остается добавить, что затраты на освоение наноалмазной обработки подшипников качения в сотни раз меньше, чем затраты на ремонт двигателя (механизма) при замене вышедшего из строя подшипника качения.