Изучение теории и технологии выплавки шарикоподшипниковой стали марки ШХ4
Изучение теории и технологии выплавки шарикоподшипниковой стали марки ШХ4
Содержание
Введение
1. Общие сведения.
1.1 Назначение, виды и область применения шарикоподшипниковой стали.
1.2 Химический состав шарикоподшипниковых сталей.
1.3 Основные технологические и эксплуатационные свойства, влияние на них внешних параметров.
2. Анализ способов выплавки шарикоподшипниковых сталей на Украине, в СНГ и за рубежом.
2.1 Общая характеристика способов выплавки.
2.2 Выплавка в мартеновских печах.
2.3 Выплавка в электродуговых печах.
2.4 Специальные способы выплавки.
3. Аналитический обзор литературы по вопросу технологии, способов выплавки и разливки
шарикоподшипниковой стали за последние годы.
4. Выбор и рекомендации по использованию новых прогрессивных разработок в технологии выплавки
шарикоподшипниковых сталей.
Выводы.
Перечень ссылок.
4
6
6
8
11
16
16
17
19
20
24
31
34
35
Введение
Эксплуатационные свойства большинства машин и механизмов (станков, автомобилей, авиационных двигателей, прокатных станов, точных приборов и др.) в значительной степени зависят от точности, долговечности и надёжности подшипников качения – одного из важнейших и наиболее распространённых элементов этих устройств.
Качество подшипников качения определяется их конструкцией, технологией изготовления и качеством используемого металла. В данной работе рассматриваются вопросы, связанные с качеством металла – т.е. металлургические (способы выплавки и обработки давлением) и металловедческие аспекты технологии получения и обработки подшипниковых сталей и влияния этих факторов на эксплуатационные свойства подшипников качения.[1]
Необходимо учитывать, что металлургическая отрасль как Украины, так и всего мира в последние годы стоит перед очень серьёзной проблемой – превышением мощностями, производящими сталь, мощностей, которые её могут использовать. Вследствие этого многие металлургические предприятия вынуждены тратить огромные средства на исследование и внедрение новых технологий, которые в свою очередь развиваются по трём основным направлениям: снижение себестоимости уже производимой продукции, разработка технологий, позволяющих при неизменной цене производить продукцию более высокого качества, и разработка абсолютно новых видов продукции, способных вытеснить уже имеющиеся на рынке товары своими уникальными свойствами.
Очень серьёзной проблемой для развивающихся стран и для Украины в частности является то, что цены на однотипные товары (готовую сталь, прокат и т.д.), произведённые в развитых капиталистических странах и в странах третьего мира, рознятся иногда в десятки раз. Вследствие этого развитые страны вынуждены закрывать свои рынки от наплыва дешёвого металла из-за рубежа, что может привести к закрытию многих металлургических предприятий если ситуация не изменится. Заводы Украины же в сложившейся ситуации вынуждены продавать металл довольно высокого качества по цене дешёвого металлолома.
Выходу из сложившейся ситуации во многом бы могло поспособствовать правительство, принимая законы:
- лобирующие интересы крупных промышленных предприятий, как металлургических, так и машиностроительных, так как зачастую последние покупают металл у тех же иностранных предприятий, которые скупают его у отечественных металлургических гигантов. Соответственно необходимо стимулировать на законодательном уровне так называемые сделки “в поддержку отечественного производителя”, заключаемые без посредников непосредственно между украинскими предприятиями;
- защищающие интеллектуальную собственность не только путём административных взысканий, но и уголовных наказаний;
- способствующие увеличению доли бюджета, расходуемой на научные исследования и разработки, а также на поощрения учёным и инженерам их создавшим;
- делающие механизмы патентования новых разработок более доступными и менее растянутыми как во времени, так и по количеству бюрократических инстанций.
Своевременное и правильное внедрение в жизнь этих задач может служить определяющим фактором на пути развития не только металлургической отрасли, но и всей украинской экономики в целом, так как металлургия на сегодняшний день является одной из основных бюджетонаполняющих отраслей промышленности Украины.
1. Общие сведения.
1.1 Назначение, виды и область применения шарикоподшипниковой стали.
Как видно из названия, шарикоподшипниковую сталь применяют главным образом для изготовления шариков, роликов и колец подшипников.[2] Но номенклатура марок стали данного вида достаточно широка. Это объясняется разнообразием требований к эксплуатационным свойствам подшипников со стороны традиционных, а также новых отраслей промышленности и сельского хозяйства.
Наиболее распространённые подшипниковые высокоуглеродистые стали можно классифицировать следующим образом:
1. Стали для подшипников, работающих в обычных условиях (хромистая, хромистая с добавкой молибдена, хромомарганцевокремнистая, хромомарганцевая с добавкой молибдена).
2. Стали для подшипников, работающих в агрессивных средах и при повышенной температуре (коррозионно-стойкая, теплостойкая).[1]
К первым относятся стали марок ШХ15, ШХ15СГ, ШХ20СГ, ШХ4, ШХ6, ШХ9 и т.д.[3] В результате проведенной в 60 г. унификации две последние марки были заменены сталью ШХ15. Названия аналогичных марок в других странах – 52100, 100C6, SKF-24, SUJ2 и т.д.
Ко вторым относят стали марок 95Х18-Ш (где буква «Ш» указывает на то, что сталь выплавлена методом электрошлакового переплава, а вакуумно-дуговой переплав стали электрошлакового переплава обозначается «ШД»), 11Х18М-ШД, ЭИ760, ЭИ347 (8Х4В9Ф2), 8Х4М4ВФ1-Ш, 8DCV40, M50, Z80WDCV6, 80MoCrV4216 и др.
Кроме перечисленных широко применяют низкоуглеродистые цементируемые стали и ограниченно – сплавы с особыми физическими свойствами.
Выбор стали для конкретного подшипника диктуется его размерами и условиями эксплуатации.
Из хромистой и хромомарганцевокремнистой сталей изготовляют подшипники, работающие в интервале температур 60 – 3000С. Эксплуатация подшипников при температуре, превышающей 1000С, требует специальной термической обработки деталей, обеспечивающей стабильность размеров, но сопровождающейся снижением твёрдости, а также сопротивления контактной усталости стали.
Внутри указанного температурного интервала выбор хромистой или хромомарганцевокремнистой стали определяется толщиной стенок колец или диаметром тел качения. Обеспечение сквозной прокаливаемости колец подшипников с толщиной стенки более 10мм и роликов диаметром более 22мм достигается заменой стали ШХ15 сталью ШХ15СГ. Для колец с толщиной стенки более 30мм в отечественной практике используют сталь ШХ20СГ, применяемую для изготовления деталей крупногабаритных подшипников. Граница размеров деталей, выше которой начинается применение стали ШХ20СГ или её аналогов, в разных странах различна. По-видимому, это объясняется различной прокаливаемостью, обусловленной особенностями технологии выплавки стали, а также различными схемами определения толщины стенок колец.[1]
В связи с внедрением прогрессивной технологии термической обработки деталей железнодорожных подшипников качения – поверхностной закалки при глубинном индукционном нагреве – разработана сталь ШХ4 с регламентированной прокаливаемостью. По составу она отличается от стали ШХ15 пониженным содержанием элементов, влияющих на прокаливаемость стали, - марганца, кремния и хрома.[5]
Кроме изготовления деталей подшипников сталь ШХ15, например, также применяется также для производства игл распылителей форсунок, обратных клапанов и подушек впрыскивающих систем, валиков топливных насосов, роликов, осей различных рычагов и других деталей, от которых требуется высокая твёрдость и хорошее сопротивление износу.[4]
1.2 Химический состав шарикоподшипниковых сталей.
По составу и свойствам эту сталь можно отнести к группе инструментальных сталей, но по применению она является конструкционной специального назначения.[2]