Файл: Олендер, Л. А. Технология и оборудование шарикового производства [учеб. пособие].pdf

шее влияние—включения на основе окиси кремния Si02 и наи­ меньшее—включения сульфидного типа. Кроме того, отрица­ тельное влияние оказывают также наличие кислорода, водоро­ да, азота, микропористость, взаимное расположение отдельных видов включений, различие в микроструктуре, наличие остаточ­ ного аустенита и т. д.

Одно из эффективных средств снижения содержания вред­ ных примесей в металле и получения плотной структуры—вы­ плавка или переплав соответствующих металлов и сплавов в вакуумных дуговых или индукционных печах. Наличие пони­ женных давлений (порядка ІО"1—ІО-3 мм рт. ст.) в плавиль­ ном пространстве печи способствует удалению перечисленных выше примесей в газообразном или парообразном состоянии, а также исключает возможность загрязнения переплавленного металла продуктами взаимодействия его компонентов с атмо­ сферными газами.

Вакуумные дуговые и индукционные печи для переплава специальных сталей и сплавов получают все более широкое при­ менение как в Советском Союзе, так и за рубежом (США, ФРГ, Англия). Эффективность применения метода вакуумного переплава для улучшения свойств специальных сталей и спла­ вов в настоящее время не вызывает сомнений.

Сталь, переплавленная в вакууме, по обрабатываемости существенно не отличается от стали, выплавленной по обычной технологии. Однако в связи с более плотной структурой и мень­ шим содержанием вредных примесей при обработке деталей из вакуумной стали требуется более строгий подбор шлифо­ вальных кругов с соответствующими характеристиками, а так­ же оптимальные режимы обработки.

При изготовлении деталей подшипников из вакуумной ста­ ли можно получить шероховатость рабочих поверхностей 13— 14 классов, что труднее достичь при изготовлении деталей из сталей, выплавленных обычным способом. Коррозийная стой­ кость стали марки ШХ-15, переплавленной в вакууме, выше стойкости обычной стали. Чистота стали ШХ-15 по неметалли­ ческим включениям (оксидам, сульфидам, силикатам)—один из главных критериев ее качества.

В США [35] проведены испытания на усталость образцов из подшипниковой стали вакуумного переплава (сталь марки 52100—типа ШХ-15) и обычной выплавки.

Как видно из рис. 79, усталостная прочность при знакопере­ менных нагрузках и напряжении 90 кг/мм2 у вакуумной стали

222 ГЛ. 6. МАТЕРИАЛЫ И ТЕРМООБРАБОТКА ШАРИКОВ

следний плавится за счет энергии дугового разряда в газооб­ разной фазе, в СССР разработан новый бездуговой способ электрошлакового переплава. При этом способе электрод пла­ вится за счет тепла, выделяющегося в расплавленном шлаке, играющем роль сопротивления, при прохождении через него

держания глобулярных включений. В настоящее время прово­ дится работа по их ликвидации.

Для подшипников ответственного назначения и работаю­ щих в тяжелых условиях используются стали двукратного пе­ реплава: электрошлакового плюс вакуумно-дугового или дву­ кратного вакуумно-дугового.

За рубежом особо чистую шарикоподшипниковую сталь вы­ плавляют в вакуумных индукционных и электроннолучевых печах, а также применяют однократный и многократный ваку­ умно-дуговой переплав как обычной, так и специально выплав­ ленной исходной заготовки.

Содержание неметаллических включений в стали ШХ-15 оп­ ределяется в настоящее время металлографическим методом (при увеличении в 100 раз) и оценивается в баллах по эталон­ ной стандартной шкале.

Указанный метод обладает целым рядом недостатков, ос­ новным из которых является невозможность обнаружения мельчайших неметаллических включений, что особенно важно для чистых сталей электрошлакового и вакуумного перепла-

b o b , у которых загрязненность отдельными видами неметалли­ ческих включений оценивается по стандартной шкале баллом

1 или 0.

Для оценки качества исходного металла все большее приме­ нение находят более прогрессивные неразрушающие методы контроля, которые основаны на фиксации изменения физиче­ ских характеристик материалов в местах расположения дефек­ тов вследствие различия структур испытуемых объектов или изза различия физических полей, например внутренних напряже­ ний и т. д.

Так, для выявления нарушений сплошности в виде рыхлот в центральных областях прутков, из которых штампуют шарики, разработан ультразвуковой дефектоскоп, работающий на час­ тотах до 15 мгц.

Предназначенная для штамповки шариков сталь ШХ-15 по­ ставляется на подшипниковые заводы в виде круглой холод­ нотянутой проволоки, которая, согласно ГОСТу 4727—67, изго­ товляется в пределах диаметров от 1,4 до 16 мм включительно, и в виде круглых калиброванных или шлифованных прутков длиной от 2,5 до 6,0 м по ГОСТу 7417—57.

Проволока диаметром до 12 мм включительно поставляется только в мотках (бунтах), диаметром свыше 12 мм—в мотках и в прутках. Прутки в этом случае могут иметь длину в преде­ лах от 2,5 до 4,0 м (ГОСТ 4727—67). Вес мотка должен быть не менее 30 кг (для проволоки всех диаметров).

Допускаемые отклонения от номинального диаметра по всей длине проволоки, а также допускаемая глубина дефектов не должны превышать величин, указанных в табл. 34.

При испытании проволоки на растяжение временное сопро­ тивление по ГОСТу 4727—67 должно быть от 60 до 73 кгс/мм2.

224 ГЛ. 6. МАТЕРИАЛЫ И ТЕРМООБРАБОТКА ШАРИКОВ

Глубина обезуглероженного слоя холоднотянутой стали не должна превышать 1% от диаметра прутка.

Допускаемые отклонения от номинальных диаметров прут­ ков берутся в зависимости от классов точности (2а, 3, За, 4 и 5) для определенного диапазона диаметров по ГОСТу 7417—57.

Исходная отожженная сталь марки ШХ-15 в состоянии по­ ставки должна иметь твердость по Бринеллю НВ 179-207 (диа­ метр отпечатка 4,5—4,2 мм).

Приемка стали производится отделом технического контро­ ля (ОТК) завода-изготовителя. Шарикоподшипниковая сталь подвергается проверкам на химический анализ, обезуглероженность, соответствие размеров, горячую и холодную осадку, качество поверхности, твердость, макро- и микроструктуру, из­ лом в сыром и закаленном состоянии, прокаливаемость, отсут­ ствие усадочной раковины, неметаллические включения и мик­ ропористость.

Прибывшая на завод-потребитель шарикоподшипниковая сталь подвергается работниками ОТК внешней приемки отдела главного металлурга выборочной проверке. Эта проверка за­ ключается в следующем: в каждой пачке (плавке) металла отрезают от 10 прутков концы, которые подвергают исследова­ нию согласно ГОСТу 801—60. В случае обнаружения какихлибо отклонений концы отрезаются повторно. Если дефект под­ тверждается, то данная пачка металла бракуется и рекла­ мируется поставщику, если ее невозможно использовать для других производственных нужд.

Следует отметить, что, как показывает многолетний опыт работы, наиболее часто встречающиеся дефекты исходного ме­ талла, предназначенного для изготовления шариков,— это рис­ ки, волосовины, трещины, поверхностная обезуглероженность и некоторые другие виды.

С. Г. Воинов и А. Г. Шалимов [32] приводят некоторые ори­ ентировочные данные механических свойств шарикоподшипни­ ковой стали марки ШХ-15 в различных состояниях. Эти дан­ ные приведены в табл. 35.

Обычно в зависимости от принятой технологии и назначе­ ния изделий сталь ШХ-15 деформируют в холодном, полугорячем и горячем состоянии. Следует отметить, что эта сталь обладает некоторыми специфическими особенностями, обуслов­ ленными влиянием температурно-скоростного фактора (ско­ рость и степень деформации, скорость деформирования и ско­ рость нагрева), с учетом которого должны назначаться те или другие режимы деформации [36]. Кроме того, необходимо иметь в виду также и температуру ее деформационного разогрева, ко­ торая при штамповке шариков диаметром 3/8" (10, 18+0’2 мм)