Suntem în curs de traducere a magazinului nostru în limba română!
Deoarece avem multe produse și pagini, va dura ceva timp. Între timp, catalogul nostru de produse va fi în limba engleză. Vă mulțumim pentru răbdare!
Arbori liniari: Selectarea materialului potrivit, călire și tratament de suprafață
Arborii liniari efectuează sarcini solicitante în aplicațiile industriale: Acestea permit mișcări liniare precise și repetabile la sarcini mecanice ridicate. Pentru a îndeplini aceste cerințe, selectarea adecvată a materialelor, călirea și tratarea suprafețelor sunt esențiale. Toți acești factori afectează în mod direct durata de viață, precizia și performanța unui arbore liniar. Acest articol prezintă aceste trei aspecte și evidențiază dependențele acestora, astfel încât să puteți selecta cel mai bun arbore liniar pentru aplicația dvs.
Arbori liniari în detaliu
Arborii liniari în combinație cu lagărele liniare (de ex., bucșe de lagăr simplu și lagăre cu bile liniare) acționează ca un ghidaj liniar pentru mișcările axiale. De obicei, acestea sunt fabricate din oțel de precizie, dar pot fi luate în considerare și alte materiale. Există mai multe modalități de integrare a arborilor liniari într-un sistem. Suporturile de arbore reprezintă doar una dintre numeroasele opțiuni, în funcție de forma arborelui. Pentru mai multe informații, consultați articolul nostru despre arborii liniari: Capetele arborelui și opțiunile de montare a arborelui liniar.
Arborii tubular (formă de conductă) reprezintă o formă specială pentru arborii liniari. Arborii tubulari au un interior gol pe întreaga lungime. Acest lucru utilizează mai puțin material, reducând astfel greutatea arborelui liniar. Arborii liniari acționează ca arbori de ghidaj pentru lagărele liniare. Atunci când sunt utilizați corespunzător, aceștia permit ghidarea cu precizie ridicată a mișcării liniare pentru aplicații cu cerințe ridicate de finețe și precizie. Pentru a îndeplini această cerință și pentru a asigura ghidarea fiabilă a lagărului liniar pe întreaga sa durată de viață, interacțiunea dintre selecția materialului, călire și orice tratament suplimentar necesar al suprafeței este crucială.
Selectarea materialului în funcție de aplicația dorită
Selectarea materialului arborelui liniar se bazează pe cerințele specifice ale aplicației vizate. În multe cazuri, oțelul necălit, de ex., EN 1.1191 Equiv., poate fi utilizat pentru aplicații simple, de ex., orice lagăre simple care nu necesită întreținere. Placarea cu crom dur suplimentară îmbunătățește finisajul suprafeței și rezistența suprafeței. Peliculele LTBC pot îmbunătăți rezistența la coroziune. În general, arborele trebuie să fie semnificativ mai dur decât lagărul simplu.
Pentru lagărele cu bile liniare sau cerințele de precizie mai mari, trebuie utilizat oțel mai dur sau călit prin inducție. Arborele liniar și lagărele cu bile liniare trebuie să aibă apoi aceeași duritate. Oțelul de precizie CF53 sau EN 1.1213 poate fi, de asemenea, utilizat în acest caz. Acest oțel este nealiat și adecvat pentru călirea prin inducție și la flacără. Datorită conținutului său mediu de carbon, acesta poate fi prelucrat cu precizie, ceea ce este avantajos, inclusiv atunci când trebuie îndeplinite cerințe ridicate de precizie
Materialul selectat trebuie să combine următoarele proprietăți principale în funcție de ponderarea cerută de aplicație:
- Rezistență ridicată a materialului care permite o greutate mai mică
- Călire sau duritate
- Ductilitate ridicată - sensibilitate scăzută la zgârieturi
Trebuie luate în considerare anumite aspecte pentru a combina performanța optimă, durata de viață și eficiența:
- Care sunt condițiile de mediu? Este necesar oțelul inoxidabil?
- Ce tipuri de sarcini apar (importante pentru duritatea materialului)?
- Ce duritate a suprafeței este necesară? Elementul relevant este, de exemplu, un lagăr cu bile liniar sau o bucșă de lagăr simplu, inclusiv o sarcină transportată?
- Este disponibilă precizia necesară?
- Care este costul?
- Ce modalitate de asamblare se utilizează? Acest lucru poate fi relevant pentru sensibilitatea la zgârieturi.
Dacă punctul principal de focalizare este duritatea și rezistența la uzură, trebuie utilizate oțeluri călite, cum ar fi oțelul cu numărul de material 1.3505 sau oțelul cu suprafețe nitrurate. Aceste clase de oțel rezistă, de asemenea, la o utilizare și la uzură mecanică intense.
Deși forma capetelor arborelui nu este un criteriu de selecție pentru materialul arborelui liniar, acesta afectează duritatea suprafeței zonelor călite. Considerații privind opțiunile de montare existente și capetele de arbore rezultate au sens, în special atunci când sunt necesare funcții specializate, de ex., arbori liniari cu prezoane filetate.
Arbori liniari căliți vs. arbori liniari necăliți
Arborii din oțel călit trebuie utilizați pentru cerințe de înaltă precizie sau pentru cerințe de lagăre superioare. Asemenea arbori liniari, denumiți și arbori de precizie, sunt de obicei arbori din oțel călit tratat termic (prin inducție) cu miez ductil. Alternativ, un strat de acoperire special poate fi aplicat pentru unele aplicații (de ex., crom dur), care crește calitatea și duritatea suprafeței.
Arborii liniari căliți sunt mai puțin susceptibili la abraziune și deformarea suprafeței. Acest lucru le aduce beneficii mai ales atunci când sunt supuși unor sarcini mari. Marcajele martor ale lagărului cu bile liniar sunt mai mici, deoarece suprafața arborelui dur rezistă mai bine la solicitările cauzate de bilele din lagărul cu bile liniar. Cu toate acestea, este important să rețineți că duritatea nu trebuie să fie prea mare, deoarece arborele poate deveni, de asemenea, casant și se poate defecta.
Tijele necălite sunt prin contrast mai moi și mai puțin sensibile la crestături, dar mai susceptibile la uzură și deformare. Arborii liniari necăliți sunt de obicei mai puțin costisitori decât arborii căliți.
Efectul durității arborelui asupra duratei de viață utile nominale
Durata de viață nominală utilă a întregului sistem liniar este influențată, de asemenea, de duritatea arborelui fH, printre alte variabile de influență. Un arbore trebuie să fie suficient de dur pentru a rezista lagărelor cu bile. Sarcina nominală este redusă în alt mod. Alte variabile de influențare includ coeficientul de temperatură fT, coeficientul de contact fC și coeficientul de încărcare fW.
Temperaturile peste 100 °C duc la o duritate redusă și astfel la o reducere a sarcinii nominale. Coeficientul de contact ia în considerare faptul că sarcina nominală se modifică în funcție de numărul de lagăre liniare pe axă (arbore liniar). În mod tipic, doi arbori liniari paraleli sunt instalați în ghidajele arborelui liniar.
Se aplică următorii coeficienți de contact fC în funcție de numărul de lagăre:
- Un lagăr pe arbore: 1,0
- Două lagăre pe arbore: 0,81
- Trei lagăre pe arbore: 0,72
- Patru lagăre per arbore: 0,66
- Cinci lagăre pe arbore: 0,61
Coeficientul de încărcare fW necesită informații privind greutatea materialului, cuplul sarcinii și alți parametri care sunt de obicei dificil de calculat. Următoarele valori sunt utilizate ca regulă generală pentru aplicații fără vibrații semnificative și sarcini de șoc:
- Viteză mică (maxim 15 m/min): 1,0... 1,5
- Viteză medie (maxim 60 m/min): 1,5 ... 2,0
- Viteză mare (peste 60 m/min): 2,0 ... 3,5
Împreună cu indicele de sarcină dinamică C și sarcina utilă P, durata de viață nominală utilă L a unui rulment cu bile liniar poate fi calculată după cum urmează:
L =\left ( \frac{f_{H} \times f_{T} \times f_{C}}{f_{W}}\times \frac{C}{P} \right )^{3} \times 50
Duritatea diferitelor oțeluri
În funcție de compoziție și de tratamentul termic, clasele de oțel pot varia la clase: moale, de la maleabil la variante extrem de dure și rezistente la uzură. Numărul materialului indică duritatea oțelului:
- EN 1.3505 (100Cr6): Oțel lagăr cu role clasice cu duritate ridicată, adecvat pentru uz intens
- EN 1.4125 (X105CrMo17): Un oțel cromat martensitic cu rezistență foarte mare la uzură, inclusiv utilizarea ca oțel pentru cuțite
- EN 1.1191 (C45): este un oțel de calitate nealiat sau oțel carbon. Acesta poate fi călit numai moderat, dar poate fi prelucrat rapid. Utilizat pentru arbori cu cerințe mecanice medii până la ridicate.
- EN 1.4301 (X5CrNi18-10, AISI 304): Un oțel nichel-crom. Utilizat frecvent și ușor de prelucrat. Acesta are o rezistență ridicată la coroziune. Duritatea este sub 215 HB, iar călirea prin tratament termic nu este posibilă.
- EN 1.4037 (X65Cr13): Un oțel inoxidabil martensitic. După călire, are o duritate ridicată, dar este relativ fragil. Este adecvat pentru utilizarea în medii corozive.
- EN 1.1213 (Cf53): Un oțel de înaltă calitate, fără aliaj, cu carbon. Foarte bune proprietăți de călire, rezistență și duritate ridicate, dar rezistență redusă la coroziune.
Consultați următorul tabel, Duritatea și tratamentul disponibil al suprafeței în funcție de materialul arborelui, pentru toleranțele ISO asociate:
| Material | Toleranță ISO | Duritate | Tratament suprafață |
|---|---|---|---|
| EN 1.3505 Equiv. | g6, h5 | Călire prin inducție aprox. 56 până la 58HRC |
fără |
| EN 1.4125 Equiv. | |||
| EN 1.4037 Equiv. | |||
| EN 1.3505 Equiv. | Placare cu crom dur Duritatea placării HV750 ~ Grosimea placării min. 5 μ m |
||
| EN 1.4125 Equiv. | |||
| EN 1.3505 Equiv. | g6 | Placare LTBC Grosimea placării: 1 ~ 2 μm |
|
| EN 1.4125 Equiv. | |||
| EN 1.1191 Equiv. | f8 | necălit | Placare cu crom dur Duritatea stratului HV750 ~ Grosimea placării min. 10 μm |
| EN 1.4301 Equiv. | |||
| EN 1.1213 | h6 | Călire prin inducție 58HRC sau mai mult |
fără |
| EN 1.1213 | h7 | Placare cu crom dur Duritatea de acoperire: HV750 Grosimea placării min. 5 μm |
Tratamentul arborilor liniari și efectele acestora
Arborii liniari sunt mai întâi căliți termin, prin inducție. Această etapă de călire este finalizată pe materia primă de pe stratul de margine înainte de toate procesele de prelucrare ulterioare. Adâncimea de călire rezultată depinde de diametrul materialului și al arborelui liniar. Arborele este apoi prelucrat prin șlefuire, găurire etc. În aceste zone, stratul de margine călit este, de asemenea, îndepărtat. Materialul înconjurător devine adesea foarte fierbinte ca urmare a prelucrării, ceea ce duce la o schimbare a durității în aceste zone.
Următorul tabel oferă o prezentare generală a adâncimii de călire a arborilor liniari pentru diferite clase de oțel:
| Diametru exterior D | Adâncimea efectivă a călirii | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| EN 1.1191 C45E Equiv. |
EN 1.1213 Cf53 |
EN 1.3505 100Cr6 Equiv. |
EN 1.4037 X65Cr13 Equiv. |
EN 1.4125 X105CrMoV17 Equiv. |
EN 1.4301 X5CrNi18-10 Equiv. |
|
| 3 | necălit | Dimensiune indisponibilă | > 0.5 | > 0.5 | > 0.5 | necălit |
| 4 | ||||||
| 5 | ||||||
| 6 până la 10 | > 0.5 | |||||
| 12 | > 0.7 | > 0.7 | > 0.5 | > 0.5 | ||
| 13 | ||||||
| 15 până la 20 | > 0.7 | > 0.7 | ||||
| 25 până la 30 | > 1.0 | > 1.0 | ||||
| 35 până la 50 | Dimensiune indisponibilă | |||||
Restricții de duritate în tratamentul suprafețelor
Înainte de prelucrare, oțelul este adesea încălzit pentru a-l face mai prelucrabil. Chiar și prin prelucrare, oțelul din regiunea de margine poate fi încălzit, astfel încât duritatea stratului de margine călită inițial uniform în această regiune să fie redusă. Această zonă se mai numește și zonă de disipare a căldurii și are o duritate mai scăzută față de restul materialului. Procesul de încălzire trebuie controlat pentru a minimiza riscul unui incident în această zonă. Stratul de margine călită al arborelui original este îndepărtat pe fațetele cheilor, de pe racorduri etc. Prin urmare, suprafețele procesate sau expuse prezintă o duritate diferită.
De exemplu, recoacerea poate avea ca rezultat reducerea durității în următoarele opțiuni de configurare și modele de arbore:
- Arbori filetați
- Arbori în trepte
- Caneluri circulare, alezaje conice și hexagonale, fațete pentru chei, orificii pilot cu filet intern, caneluri pentru șuruburi de montaj
- Căi de acces, caneluri în V
- Suprafețe plate
- Designuri configurabile pentru capetele arborelui (în formă de G, H)
- Arbori tubulari (orificiu lateral pe o parte)
Alte forme de tratamente ale suprafețelor
Pe lângă călirea arborelui liniar în sine, se pot aplica și straturi de acoperire pentru a îmbunătăți duritatea. Acestea sunt utilizate și pentru protecția împotriva coroziunii. Există mai multe tipuri de straturi:
- Placare cu crom dur: Placarea cu crom dur asigură o duritate ridicată a suprafeței și rezistență la uzură. Cu toate acestea, cromul se poate ciobi.
- Placare LTBC: Acest strat este un strat de fluoropolimer cu o grosime de 5 μm, depus ca strat negru. Are un grad redus de reflexie și este rezistent la presiunea de spargere prin îndoire a arborelui liniar. Peliculele LTBC prezintă un echilibru bun între duritate și elasticitate.
- Placarea prin electronichelare: Strat uniform, fără pori, cu protecție ridicată împotriva coroziunii. Această peliculă creează o suprafață netedă cu frecare scăzută, dar crește doar moderat duritatea suprafeței, motiv pentru care este utilizată în principal pentru protecția anti-coroziune și proprietățile de alunecare.
- Nitrurare: Nitrurarea crește semnificativ duritatea suprafeței. Acest proces difuzează azot în suprafața oțelului. Similar cu placarea LTBC, stratul de nitrurare nu se mai poate ciobi.
Selecțiile de arbori liniari MISUMI
MISUMI oferă o varietate de opțiuni de configurare a arborelui liniar:
- Material arbore: Oțel, oțel inoxidabil
- Strat de acoperire/placare: neacoperit, placat cu crom dur, acoperit cu LTBC, placat prin electronichelare
- Tratament termic: netratat, călit prin inducție
- Toleranțele ISO: h5, k5, g6, h6, h7, f8
- Clase de precizie: perpendicularitate 0,03, concentricitate (cu filet și incremente) Ø0,02, perpendicularitate 0,20, concentricitate (filetare și pas cu pas) Ø0,10
- Caracterul drept/rotund: în funcție de diametru. Pentru mai multe informații, consultați standardele de precizie ale arborelui.
Citiți și articolul nostru Arbori liniari: Standarde de precizie pentru arborii liniari MISUMI.
Configurați componentele ansamblului dvs
Cu ajutorul configuratorului MISUMI puteți configura cu libertate rulmenții, arborii și alte componente.
Selectați tipul componentelor și setați toleranțele dorite.
Bibliotecă CAD
Profitați de Biblioteca noastră CAD extinsă pentru a găsi cea mai bună componentă de asamblare pentru componentele și aplicațiile dvs. Descărcați gratuit componenta configurată de pe site-ul nostru.
Puteți apoi importa componentele descărcate în programul dumneavoastră CAD.
Permiteți-ne să vă inspirăm în biblioteca noastră CAD și să vă edităm designurile cu programul nostru suplimentar SolidWorks.
