Если вы посетите веб-сайты большинства производителей подшипников для линейного перемещения, вы увидите ассортимент различных материалов вала. Возьмем, к примеру, предложения продукции drylin: анодированный алюминий, цементируемая сталь, несколько нержавеющих материалов, углеродное волокно… с чего вы вообще начинаете, когда начинаете работать над новым проектом? В этом посте я подробно расскажу о каждом материале шахты и кратко, как в блоге. Хотя вы можете слышать, как я упоминаю линейные подшипники скольжения повсюду, я обязательно укажу, как рециркуляционные шарикоподшипники могут использоваться на этих материалах вала, на тот случай, если вы используете рециркуляционные шарикоподшипники в своем проекте.

Твердоанодированный алюминий (6061-T6)

Твердоанодированный алюминий с бесцентровой шлифовкой десятилетиями использовался по умолчанию для изготовления валов с линейными подшипниками скольжения. Многие из его характеристик идут рука об руку с основными преимуществами подшипников скольжения: они легкие, немагнитные, легко поддаются механической обработке и устойчивы к коррозии во многих средах. Это также обеспечивает серьезное экономическое преимущество по сравнению с нержавеющей сталью, особенно в тех случаях, когда требуется солевое распыление или когда может потребоваться устойчивость к промывке. Обратите внимание, что большинство алюминиевых валов имеют длину от шести до двенадцати футов, которые затем сокращаются до более коротких по вашему заказу. Это означает, что срезанные концы больше не будут анодироваться, что приведет к появлению на картине необработанного алюминия.

Существуют исключения, когда детали могут быть отшлифованы, отрезаны по длине и даже подвергнуты механической обработке перед анодированием, но обычно это требуется для больших объемов работ и не является рентабельным для каждого проекта. При этом детали по-прежнему необходимо каким-то образом удерживать на стойках для анодирования, и если нет небольшого отверстия или приспособления для их удержания, все равно будет область без анодирования, что может быть не идеальным для подводного или чувствительные лабораторные приложения. У нас также были клиенты, которые снимали и повторно анодировали детали, чтобы удовлетворить их требования; однако это проблематично для допуска внешнего диаметра самого вала. Как только вы лишите древко твердой оболочки, вы больше не сможете восстановить его первоначальный размер. Следовательно, размер вала может быть меньше, что увеличивает зазор в самой подшипниковой системе. Следует отметить, что igus® не рекомендует применение при температуре выше 365F (180C), в этом случае рекомендуется использовать стальной вал.

Если вы используете подшипники скольжения, выбирайте материалы, которые лучше всего подходят для алюминия. Если вы используете подшипники igus®, по умолчанию обычно используется материал J200 или J. Имейте в виду, что шарикоподшипники не могут работать на алюминии и могут повредить вал из-за высокого поверхностного давления в шарикоподшипниках. Чтобы узнать больше о вкладышах drylin®, нажмите здесь.

Серия 300 Нержавеющая сталь: 304 и 316

Семейство 300-й серии лучше всего подходит для коррозионной стойкости, поскольку оно лучше, чем твердый анодированный алюминий, хромированная сталь или нержавеющая сталь 400-й серии, которые предлагают многие линейные поставщики. Нержавеющая сталь 316, в частности, является абсолютно лучшим возможным решением для высококоррозионных применений и обычно используется во многих приложениях морской промышленности, которые мы видим в igus® — парусные дроны, направляющие валы для водометов в крупномасштабных водных объектах, и множество сидений и мебели, разработанных для яхт и моторных лодок. Если вам нужна устойчивость к хлоридам и хлоратам, 316 будет вашим лучшим решением.

В качестве более дешевой альтернативы для применений, не подвергающихся воздействию солей или хлоридов, материал 304 примерно на 20–30 % меньше, чем аналогичный материал 316. Мы видим, что 304 часто используется в упаковке, пищевой промышленности и лабораторных приложениях. Важно иметь в виду, что серия 300 не может быть закалена и поэтому не подходит для рециркуляционных шарикоподшипников — только для подшипников скольжения. Рекомендуемые материалы футеровки из сухого материала: T500(X) для высоких температур и коррозионной стойкости, A160 для соответствия FDA и E7 для более общих применений.

Нержавеющая сталь серии 400

Это семейство, особенно комплект 420C или 440C, необходимо для рециркуляционных шарикоподшипников, поскольку поверхностная твердость вала составляет 50RC+ по шкале твердости Роквелла, что требуется для выдерживать высокое давление между точками шарикоподшипников. Эта твердость фактически делает эти материалы популярными для столовых приборов, ножей и хирургических инструментов. Тем не менее, будьте осторожны при проектировании любых канавок под стопорные кольца или резьбовых отверстий в этой закаленной области, поскольку многие механические мастерские не будут цитировать попытки фрезерования или сверления этой закаленной поверхности, или они будут взимать плату за специальный инструмент. Еще один недостаток серии 400 — она не обладает такой же коррозионной стойкостью, как серия 300, что делает ее подверженной коррозии в соленой воде и в средах с умеренной и высокой кислотностью. Тем не менее, вы можете сэкономить несколько долларов, используя серию 400 вместо серии 300, если ваше приложение не подвержено коррозии. Последнее преимущество изделий из нержавеющей стали серии 400 по сравнению с изделиями из нержавеющей стали серии 300 заключается в том, что они меньше прогибаются при работе без поддержки и при более высоких нагрузках.

Помимо преимуществ для шарикоподшипников, эти валы отлично подходят для материалов скольжения drylin T500(X), приложений, требующих высоких температур и химической стойкости, материала A160 для соответствия FDA и материала E7 для более общих применений.

Хромированная углеродистая сталь

Хромированные валы из стали 1060 или 1055 не так широко используются в Северной Америке, как в Европе, но доступны в качестве материала с умеренной коррозионной стойкостью для химической промывки, в то время как по более низкой цене, чем даже нержавеющая сталь 400-й серии. Причина, по которой некоторые клиенты могут выбрать хромированный вал, заключается в том, что он имеет тщательно отполированную и блестящую поверхность, тогда как изделия из нержавеющей стали иногда могут иметь более матовую или даже тусклую поверхность. Поскольку хромированная углеродистая сталь закалена до RC60 и выше, ее можно использовать и для шарикоподшипников. Если вы используете компоненты Drylin, вкладыши T500 (X) являются лучшими вариантами вкладышей по сроку службы и трению на этом материале.

Закаленная углеродистая сталь (1060/1055)

Эта рабочая лошадка индустрии линейных подшипников, особенно шарикоподшипников, закалена до RC60 и выше и является опорой для линейных шарикоподшипников; однако это не всегда так выгодно, когда речь идет о самосмазывающихся подшипниках скольжения, где преобладают алюминиевые валы или валы из нержавеющей стали. Поскольку линейные подшипники скольжения не требуют масла, сталь будет со временем эффективно подвергаться коррозии, если не в идеальных условиях, что делает шарикоподшипники более подходящими, поскольку они требуют обслуживания и плановой смазки. При этом закаленная углеродистая сталь является более жестким материалом, чем алюминий, хотя большинство инженеров и производителей подшипников скольжения по-прежнему будут предлагать клиентам изделия из нержавеющей стали, если алюминий не будет достаточно жестким для определенных неподдерживаемых применений. Если вы используете компоненты Drylin, E7 является отличным материалом футеровки для работы всухую с закаленной углеродистой сталью.

Углеродное волокно

Углеродное волокно — очень необычный материал для линейных валов, но его можно приобрести, по крайней мере, в компании igus®. В большинстве приложений, в которых используется вал из углеродного волокна, используется либо немагнитный материал (часто в оборудовании для медицинской визуализации), либо что-то, что требует сверхмалого веса и прочности. Вал диаметром 20 мм весит всего 0,17 кг, поэтому по сравнению со стальным валом диаметром 20 мм, который весит 2,46 кг, разница в весе огромная.

Еще одна вещь, которую следует учитывать, это то, что цена на углеродное волокно очень высока по сравнению с другими материалами, указанными выше, примерно в пять раз дороже алюминия и в полтора раза дороже нержавеющей стали 316. Если вы ищете легкий вал, который не будет таким дорогим, другим возможным решением может быть полый алюминиевый вал (AWMR), который почти вдвое тяжелее (в приведенном выше примере это будет 0,32 кг), но все же намного легче. чем сталь. Насколько мне известно, линейные шарикоподшипники не могут работать на этом материале, хотя пластиковые подшипники скольжения могут. Наши стандартные вкладыши JUM iglide® J хорошо работают с этим материалом, как и наши запрессовываемые подшипники L250.

Для вашего линейного проекта доступно много материалов, и я надеюсь, что вся эта информация не слишком утомительна; тем не менее, я надеюсь, что это помогло сузить ваш выбор. Линейные подшипники скольжения работают по-разному с разными материалами вала, поэтому правильное знание того, какой материал вала лучше всего подходит для конкретного линейного подшипника, имеет важное значение для обеспечения максимально эффективной работы в вашем приложении.

Если вам все еще интересны линейные подшипники и возможность использования линейных подшипников скольжения, я настоятельно рекомендую посмотреть это видео о том, как использовать конфигуратор линейных подшипников drylin , в котором сравниваются различные материалы по сроку службы и требованиям к силе трения.