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无锡泰兴莱精密轴承有限公司
Wuxi Taixing Lai Precision Bearing Co., Ltd.
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精密轴承的材料
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作者:wuxitxl
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发布时间: 2023-12-10
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我们选用超高速耐热、高负荷耐磨、稳定性优良的长寿命高碳铬轴承钢（GCr15），以及顶级热处理工艺和特殊稳定处理技术，加上成熟的磨加工工艺和专业的装配技术，以提高轴承耐热性、耐磨性和耐烧伤性，使精密轴承的使用寿命比普通轴承钢技术提高2-3倍，使我们的产品能够适合客户的不同特殊要求。（表1-表3）
| 精密轴承的材料 | ||||||||
| 一、精密轴承的内外圈材料 | ||||||||
| 我们选用超高速耐热、高负荷耐磨、稳定性优良的长寿命高碳铬轴承钢（GCr15），以及顶级热处理工艺和特殊稳定处理技术，加上成熟的磨加工工艺和专业的装配技术，以提高轴承耐热性、耐磨性和耐烧伤性，使精密轴承的使用寿命比普通轴承钢技术提高2-3倍，使我们的产品能够适合客户的不同特殊要求。（表1-表3） | ||||||||
| 二、精密轴承的保持架 | ||||||||
| 我们选用球引导的聚酰胺树脂保持架（代号以TN或者TYN来标注），通俗称为尼龙保持架；外圈引导酚醛树脂保持架（代号以TA来标注），通俗称为胶木保持架；铜保持架（代号以M来标注）；以及我们最新推出的双引导PEEK保持架，PEEK作为新兴的工程塑料材料，被证明是所有已知工程塑料中机械强度、尺寸稳定性及耐高温性能最好的材料。PEEK长期使用温度达到260℃，且具有良好的耐腐蚀性能，在中等强度的酸碱腐蚀环境中仍然可以运转自如，故一般用于制作需要在比较严酷环境中精密运转的轴承。 | ||||||||
| 三、精密轴承的滚动体 | ||||||||
| 一般没有特殊要求的我们选择高碳铬轴承钢材料制造的钢球；但是在某些应用场合，例如要求超高转速、耐磨、耐烧伤、低温升、长寿命以及高可靠性等场所，轴承钢的滚动体无法满足工况要求，这时，就需要选用性能更为优良的滚动体材料。其中，氮化硅陶瓷材料被认为是目前代替轴承钢最理想的滚动体材料。氮化硅陶瓷球（代号以HQ1来表示）极限转速比轴承钢钢球极限转速提高1.2倍以上，使用寿命是钢球的2倍以上。在机械主轴、高速电主轴等领域已经得到广泛认可。（表4） | ||||||||
| 轴承球的等级 | ||||||||
| 级别 | 球直径变动量 | 球形误 | 表面粗糙度 | 批直径变动量 | ||||
| G3 | 0.08 | 0.08 | 0.01 | 0.13 | ||||
| G5 | 0.13 | 0.13 | 0.014 | 0.25 | ||||
| G10 | 0.25 | 0.25 | 0.02 | 0.5 | ||||
| G16 | 0.4 | 0.4 | 0.025 | 0.8 | ||||
| 四、精密轴承的密封圈 | ||||||||
| 精密轴承的密封圈主要采用丁晴橡胶作为材料，针对高温环境，氟橡胶和硅橡胶也被广泛应用。（表5） | ||||||||
| 表1 | ||||||||
| 各国轴承钢型号对照表： | ||||||||
| 国家 | 中国 | 日本 | 美国 | 德国 | 法国 | |||
| 轴承钢型号 | (GB)GCr15 | (JIS)SUJ2 | (AISI)52100 | (DIN)100Cr6 | (NF)100C6 | |||
| 不锈钢型号 | (GB)8Cr18 | (JIS)SUS440C | (AISI)440C | (din)wnR4535 | (NF)Z100CD17 | |||
| 表2 | ||||||||
| 精密轴承的内外圈、钢球的材料一般为轴承钢（真空热处理），高碳铬轴承钢的化学成分见下表： | ||||||||
| 规格 | 牌号 | 化学成分 | ||||||
| C | Si | Mn | S | P | Cr | Mo | ||
| GB/T18254 | GCr15 | 0.95-1.05 | 0.15-0.35 | 0.25-0.45 | 0.025以下 | 0.025以下 | 1.40-1.65 | |
| DIN | 100Cr6 | 0.95-1.10 | 0.15-0.35 | 0.50以下 | 0.025以下 | 0.025以下 | 1.30-1.60 | 0.08以下 |
| JIS G 4805 | SUJ2 | 0.95-1.10 | 0.15-0.35 | 0.50以下 | 0.025以下 | 0.025以下 | 1.30-1.60 | 0.08以下 |
| ASTM A 295 | 52100 | 0.98-1.10 | 0.15-0.35 | 0.25-0.45 | 0.025以下 | 0.025以下 | 1.30-1.60 | 0.08以下 |
| 表3 | ||||||||
| 特殊用途，会使用耐腐蚀性能好的不锈钢材料，化学成分见下表： | ||||||||
| 规格 | 牌号 | 化学成分 | ||||||
| C | Si | Mn | S | P | Cr | Mo | ||
| GB/T3086 | 9Cr18 | 0.90-1.00 | 0.80以下 | 0.80以下 | 0.030以下 | 0.035以下 | 17.00-19.00 | |
| JIS G 4303 | SUS440C | 0.90-1.00 | 1.00以下 | 1.00以下 | 0.030以下 | 0.040以下 | 16.00-18.00 | 0.75以下 |
| 表4 | ||||||||
| 氮化硅材料与轴承钢材料的主要性能对比 | ||||||||
| 混合陶瓷角接触球轴承与同结构、同尺寸的标准轴承钢制造的角接触球轴承相比较，具有高速性能好、刚性好、摩擦发热低、寿命长等优点。高精密进口混合陶瓷球轴承（代号为HQ1）可以显著提高电主轴、机床主轴、机械主轴的转速、刚性、可靠性和生产效率，并极大的减少主轴的摩擦发热、延长主轴的使用寿命。 | ||||||||
| 性能 | 代号及单位 | 氮化硅 | 轴承钢 | |||||
| 密度 | γ[ g?mm3 ] | 3.2 | 7.8 | |||||
| 热膨胀系数 | α[1/℃] | 20～1000℃ | 3.2×10-6 | — | ||||
| 20～300℃ | — | 11.8×10-6 | ||||||
| 弹性模量 | E[N/mm2] | 3.15×105 | 2.08×105 | |||||
| 泊松比 | μ | 0.26 | 0.3 | |||||
| 硬度 | HV10 | 1700 | 700 | |||||
| 应力强度 | σB[N/mm2] | 20℃ | 700 | 2400 | ||||
| 1000℃ | 700 | 0 | ||||||
| 断裂韧性 | Kie[MN/m1.5] | 7 | 25 | |||||
| 导热系数 | λ[W/m℃] | 30～40 | 40～50 | |||||
| 电阻率 | [Ωmm2/m] | 1017～1018 | 0.1～1 | |||||
| 表5 | ||||||||
| 精密轴承的密封圈材料性能参数对照表 | ||||||||
| 类型 | 名称 | 温度范围 | 硬度 Shore A | 优点 | 缺点 | |||
| 丁晴橡胶 | NBR | —40℃～120℃ | 40～90 | 低压缩特性，高延展性 | 不适合高温条件，并且避免阳光直晒和化学品的侵蚀 | |||
| 高耐腐蚀性 | ||||||||
| 优越的耐油性 | ||||||||
| 氟橡胶 | FKM/FPM | —28℃～200℃ | 50～95 | 耐高温 | 不适合低温工作状态 | |||
| 显著的抗化学腐蚀性 | ||||||||
| 对石油产品具有耐腐蚀性 | ||||||||
| 硅橡胶 | MQ/PMQ/VMQ/PVMP | —70℃～2000℃ | 25～80 | 抗高温和干燥性 | 表面磨损和抗裂性能较差 | |||
| 抗阳光和臭氧的老化性 | ||||||||
| 氰化 丁晴橡胶 | HNBR/NEM | —35℃～165℃ | 50～90 | 抗热、高延展性 | 不适合超低温条件，避免阳光直晒和化学品的侵蚀 | |||
| 抗化学腐蚀 | ||||||||
| 聚丙稀橡胶 | ACM/RUBBER | —18℃～175℃ | 40～90 | 对热油、阳光和臭氧剥蚀有较强的抵抗能力，同时具有较高的抗裂能力 | 防水性能差，不适合超低温工作状态 | |||
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