Áruházunkat magyarra fordítjuk!
Mivel sok termék van az oldalunkon, ez időbe fog telni. Addig is a termékkatalógusunk angol nyelven lesz elérhető. Megértésüket köszönjük!
Lineáris tengelyek: A megfelelő anyag, keményítés és felületkezelés kiválasztása
A lineáris tengelyek nagy igénybevételű feladatokat végeznek ipari alkalmazásokban: Pontos és megismételhető lineáris mozgásokat tesznek lehetővé nagy mechanikai terhelés mellett. Ezen követelmények teljesítése érdekében kritikus fontosságú az anyagok megfelelő kiválasztása, megkeményítése és felületkezelése. Mindezek a tényezők közvetlenül befolyásolják a lineáris tengely élettartamát, pontosságát és teljesítményét. Ez a cikk bemutatja ezt a három szempontot, és kiemeli azok egymástól való függőségét, hogy kiválaszthassa az alkalmazásnak leginkább megfelelő lineáris tengelyt.
A lineáris tengelyek részletes bemutatása
A lineáris tengelyek lineáris csapágyakkal kombinálva (pl. sima csapágyperselyek és lineáris golyóscsapágyak) lineáris vezetőként szolgálnak az axiális mozgásokhoz. Általában precíziós acélból készülnek, de más anyagok is elképzelhetők. A lineáris tengelyek számos módon integrálhatók a rendszerbe. A tengelytartó csak egy a számos opció közül, a tengely alakjától függően. További információkért lásd a lineáris tengelyekről szóló cikkünket: Tengelyvégek és lineáris tengelyrögzítési lehetőségek.
Az üreges tengelyek (csőforma) a lineáris tengelyek speciális alakját képviselik. Az üreges tengelyek teljes hosszukban üreges belsővel rendelkeznek. Ez kevesebb anyagot használ, így csökkenti a lineáris tengely súlyát. A lineáris tengelyek vezetőtengelyként működnek a lineáris csapágyaknál. Megfelelő használat esetén rendkívül pontos lineáris mozgásirányítást tesznek lehetővé a simaság és precizitás tekintetében nagy igényeket támasztó alkalmazásokhoz. E követelmény teljesítése és a lineáris csapágy megbízható irányításának biztosítása érdekében az anyagválasztás, a keményítés és a kiegészítő felületkezelés közötti kölcsönhatás alapvető fontosságú.
Anyag kiválasztása a tervezett alkalmazás szerint
A lineáris tengely anyagválasztása a tervezett alkalmazás speciális követelményein alapul. Sok esetben a keményítetlen acél, pl. EN 1.1191 Equiv., egyszerű alkalmazásokhoz használható, pl. bármelyik, amely karbantartást nem igénylő siklócsapágyat használ. A további kemény krómbevonat javítja a felületet és a felületi ellenállást. Az LTBC-bevonatok javíthatják a korrózióállóságot. A tengelynek általában sokkal keményebbnek kell lennie, mint a siklócsapágynak.
Lineáris golyóscsapágyakhoz vagy magasabb precizitási követelményekhez keményebb vagy indukciósan edzett acélt kell használni. A lineáris tengely és a lineáris golyóscsapágyak keménységének ezután azonosnak kell lennie. Ebben az esetben a CF53 vagy az EN 1.1213 precíziós acél is használható. Ez az acél ötvözetlen, és alkalmas indukciós és lángkeményítésre. Közepes széntartalmának köszönhetően pontosan megmunkálható, ami előnyös, beleértve a nagy pontosságú követelmények teljesítését is
A kiválasztott anyagnak a következő fő tulajdonságokat kell kombinálnia az alkalmazás által igényelt súlyozásnak megfelelően:
- Nagy anyagerősség, amely kisebb tömeget tesz lehetővé
- Keményíthetőség vagy keménység
- Nagy hajlékonyság – alacsony bevágásérzékenység
Az optimális teljesítmény, élettartam és hatékonyság kombinálása érdekében bizonyos szempontokat figyelembe kell venni:
- Melyek a környezeti feltételek? Rozsdamentes acélra van szükség?
- Milyen típusú terhelések fordulnak elő (fontos az anyagkeménység szempontjából)?
- Milyen felületi keménységre van szükség? Az adott elem, például lineáris golyóscsapágy vagy sima csapágypersely, tartalmazza a szállított terhet is?
- Rendelkezésre áll a szükséges pontosság?
- Mennyibe kerül?
- Milyen módon történik az összeszerelés? Ez fontos lehet a bevágásérzékenység szempontjából.
Ha a fő fókusz a keménység és a kopásállóság, akkor edzettacél-fokozatokat, például 1,3505-ös anyagszámú acélt vagy nitrált felületű acélt kell használni. Ezek az acélminőségek ellenállnak az intenzív használatnak és a mechanikai kopásnak is.
Bár a tengelyvégek alakja nem szelekciós kritérium a lineáris tengelyanyag esetében, befolyásolja a megkeményedett területek felületi keménységét. A meglévő rögzítési lehetőségek és az ebből eredő tengelyvégek figyelembe vétele különösen akkor hasznos, ha speciális funkciókra van szükség, pl. menetes csapokkal ellátott lineáris tengelyekre.
A keményített és a nem keményített lineáris tengelyek közötti különbség
Keményített acéltengelyeket kell használni a nagy pontosságú vagy nagyobb csapágyigények esetén. Az ilyen lineáris tengelyek, más néven precíziós tengelyek általában hőkezelt (indukciós) keményített acéltengelyek lágy maggal. Alternatív megoldásként speciális bevonat alkalmazható bizonyos alkalmazásoknál (pl. kemény króm), amely növeli a felület minőségét és keménységét.
A keményített lineáris tengelyek kevésbé érzékenyek a kopásra és a felület deformálódására. Ez különösen akkor előnyös, ha nagy terhelésnek vannak kitéve. A lineáris golyóscsapágy tanújelei kisebbek, mivel a kemény tengelyfelület jobban ellenáll a lineáris golyóscsapágy golyói által okozott terhelésnek. Fontos azonban megjegyezni, hogy a keménység nem lehet túl magas, mivel a tengely egyébként törékennyé és hibássá válhat.
A nem keményített tengelyek ezzel szemben puhábbak és kevésbé érzékenyek a bevésődésekre, de hajlamosabbak a kopásra és deformációra. A nem keményített lineáris tengelyek általában olcsóbbak, mint a keményített tengelyek.
A tengely keménységének hatása a névleges hasznos élettartamra
A teljes lineáris rendszer névleges hasznos élettartamát az fH tengelykeménység is befolyásolja a többi befolyásoló változó mellett. A tengelynek elég keménynek kell lennie ahhoz, hogy ellenálljon a golyóscsapágyaknak. A névleges terhelés egyébként alacsonyabb. Az egyéb befolyásoló változók közé tartozik az fT hőmérsékleti együttható, az fC érintkezési együttható és az fW terhelési együttható.
A 100 °C feletti hőmérséklet a keménység csökkenését eredményezi, így csökkenti a névleges terhelést. Az érintkezési együttható figyelembe veszi azt a tényt, hogy a névleges terhelés a tengelyenkénti (lineáris tengely) lineáris csapágyak számával változik. Általában két párhuzamos lineáris tengely van felszerelve a lineáris tengelyvezetőkbe.
A csapágyak számától függően a következő fC érintkezési együtthatók alkalmazandók:
- Egy csapágy tengelyenként: 1,0
- Két csapágy tengelyenként: 0,81
- Három csapágy tengelyenként: 0,72
- Négy csapágy tengelyenként: 0,66
- Öt csapágy tengelyenként: 0,61
Az fW terhelési együtthatóhoz szükséges tudni az anyag tömegét, a terhelési nyomatékot és egyéb paramétereket, amelyeket általában nehéz kiszámítani. Alapértelmezés szerint a következő értékek használatosak a jelentős rezgés- és ütésterhelés nélküli alkalmazásokhoz:
- Alacsony sebesség (maximum 15 m/perc): 1,0 ... 1,5
- Közepes sebesség (maximum 60 m/perc): 1,5 ... 2,0
- Nagy sebesség (60 m/perc felett): 2,0 ... 3,5
A C dinamikus terhelési besorolással és a P teherbírással együtt a lineáris golyóscsapágy névleges hasznos élettartama L, ami a következőképpen számítható ki:
L =\left ( \frac{f_{H} \times f_{T} \times f_{C}}{f_{W}}\times \frac{C}{P} \right )^{3} \times 50
Különböző acélok keménysége
Az összetételtől és a hőkezeléstől függően az acélfokozatok a lágy, formálható tulajdonságoktól a rendkívül kemény, kopásálló változatokig terjedhetnek. Az anyagszám az acél keménységét jelzi:
- EN 1.3505 (100Cr6): Acél klasszikus görgőscsapágyakhoz nagy keménységgel, erős kopáshoz alkalmas
- EN 1.4125 (X105CrMo17): Martenzites krómacél nagyon magas kopásállósággal, beleértve a késacélként való használatot is
- EN 1.1191 (C45): Ötvözetlen minőségű acél vagy szénacél. Csak mérsékelten keményíthető, de könnyen megmunkálható. Közepes és magas mechanikai követelményeknek megfelelő tengelyekhez használatos.
- EN 1.4301 (X5CrNi18-10, AISI 304): Nikkel-króm acél. Gyakran használják, és könnyen megmunkálható. Magas korrózióállóság jellemzi. A keménység 215 HB alatt van, és hőkezeléssel nem lehet keményíteni.
- EN 1.4037 (X65Cr13): Martenzites rozsdamentes acél. Keményítés után nagy keménységű, de viszonylag törékeny. Korrozív környezetben való használatra alkalmas.
- EN 1.1213 (Cf53): Ötvözetlen, magas széntartalmú acél. Nagyon jó keményítési tulajdonságok, nagy szilárdság és keménység, de csökkentett korrózióállóság.
A kapcsolódó ISO-tűréseket lásd a következő táblázatban: Keménység és lehetséges felületkezelés a tengely anyagának megfelelően:
| Anyag | ISO tűrés | Keménység | Felületkezelés |
|---|---|---|---|
| EN 1.3505 Equiv. | g6, h5 | Indukciós edzettség kb. 56–58HRC |
nélkül |
| EN 1.4125 Equiv. | |||
| EN 1.4037 Equiv. | |||
| EN 1.3505 Equiv. | Kemény krómozott bevonat keménysége HV750 ~ bevonat vastagsága: min. 5 μ m |
||
| EN 1.4125 Equiv. | |||
| EN 1.3505 Equiv. | g6 | LTBC bevonat vastagsága: 1 ~ 2 μm | |
| EN 1.4125 Equiv. | |||
| EN 1.1191 Equiv. | f8 | nem edzett | Kemény krómozott réteg keménység HV750 ~ bevonat vastagsága min. 10 μm |
| EN 1.4301 Equiv. | |||
| EN 1.1213 | h6 | Indukcióval edzett 58 HRC vagy magasabb |
nélkül |
| EN 1.1213 | h7 | Kemény krómbevonat keménysége: HV750 Bevonat vastagság min. 5 μm |
A lineáris tengelyek kezelése és a kezelés hatása
A lineáris tengelyeket először induktív módon, hőkeményítéssel kezelik. Ez a keményítési lépés az élrétegen lévő nyersanyagon történik, mielőtt minden további megmunkálási folyamatra sor kerülne. Az így kapott keményítési mélység az anyagtól és a lineáris tengely átmérőjétől függ. A tengely ezután csiszolással, fúrással stb. megmunkálásra kerül. Ezeken a területeken a megkeményedett élréteget is eltávolítják. A megmunkálás következtében a környező anyag gyakran nagyon felforrósodik, ami ezen területek keménységének megváltozásához vezet.
Az alábbi táblázat áttekintést nyújt a lineáris tengelyek keményítési mélységéről a különböző acélfokozatok esetén:
| D külső átmérő | Téynleges keményedési mélység | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 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 | nem edzett | A méret nem elérhető | > 0.5 | > 0.5 | > 0.5 | nem edzett |
| 4 | ||||||
| 5 | ||||||
| 6–10 | > 0.5 | |||||
| 12 | > 0.7 | > 0.7 | > 0.5 | > 0.5 | ||
| 13 | ||||||
| 15–20 | > 0.7 | > 0.7 | ||||
| 25–30 | > 1.0 | > 1.0 | ||||
| 35–50 | A méret nem elérhető | |||||
Keménységi korlátozások a felületkezelésben
A megmunkálás előtt az acélt gyakran felmelegítik, hogy könnyebben megmunkálhatóvá váljon. Még megmunkálással is az élterületen lévő acél olyan mértékben melegíthető, hogy az eredetileg megkeményedett élréteg keménysége ebben a régióban csökken. Ezt a zónát hőleadási zónának is nevezik, és kisebb keménységgel rendelkezik, mint az anyag többi része. A melegítési folyamatot ellenőrizni kell, hogy minimalizálják az incidensek kockázatát ebben a zónában. Az eredeti tengely edzett élrétegét eltávolítják a csavarkulcsok lapos oldalán, a csővégeken stb. A feldolgozott vagy szabadon lévő felületek ezért eltérő keménységet mutatnak.
Az edzés például a következő konfigurációs opciók és tengelykialakítások esetén csökkentheti a keménységet:
- Menetes tengelyek
- Léptetett tengelyek
- Körgyűrűhornyok, kúpos és hatszögletű furatok, csavarkulcs lapos részei, belső menetes vezetőfuratok, rögzítőcsavarok hornyai
- Kulcslyukak, V-hornyok
- Sík felületek
- Konfigurálható tengelyvég-kialakítások (G-, H-alakú)
- Üreges tengelyek (oldalsó furat az egyik oldalon)
A felületkezelés egyéb formái
A lineáris tengely keményítése mellett bevonatok is alkalmazhatók a keménység javítása érdekében. Ezek korrózióvédelemre is használhatók. Többféle bevonat létezik:
- Kemény krómbevonat: A kemény krómbevonat nagy felületi keménységet és kopásállóságot biztosít. A króm azonban töredezhet.
- LTBC-bevonat: Ez a bevonat egy 5 μm vastagságú fluorpolimer réteg, amelyet fekete rétegként visznek fel. A lineáris tengely meghajlításával alacsony tükröződésű és ellenáll a repesztési nyomásnak. Az LTBC-bevonatok megfelelő egyensúlyt mutatnak a keménység és a rugalmasság között.
- Elektromosság nélküli nikkelezés: Egyenletes, pórusmentes réteg magas korrózióvédelemmel. Ez a bevonat sima felületet hoz létre alacsony súrlódással, de csak mérsékelten növeli a felületi keménységet, ezért elsősorban korrózióvédelemre és csúszási tulajdonságai miatt használják.
- Nitridálás: A nitridálás jelentősen növeli a felület keménységét. Ez a folyamat nitrogént diffundál az acélfelületbe. Az LTBC-bevonathoz hasonlóan a nitridált réteg nem fog töredezni.
A MISUMI lineáristengely-választéka
A MISUMI számos lineáris tengelykonfigurációs lehetőséget kínál:
- Tengely anyaga: Acél, rozsdamentes acél
- Bevonat/fémbevonat: bevonat nélküli, kemény krómbevonatos, LTBC-bevonatos, elektromosság nélküli nikkelbevonat
- Hőkezelés: kezeletlen, induktív módon keményített
- ISO-tűréshatárok: h5, k5, g6, h6, h7, f8
- Precíziós osztályok: merőlegesség 0,03, koncentrikusság (menettel és lépésközökkel) Ø0,02, merőlegesség 0,20, koncentrikusság (menet és léptető) Ø0,10
- Egyenesség/kerekség: az átmérőtől függően. További információkért lásd a tengely precíziós szabványait
Olvassa el a következő cikkünket is: Lineáris tengelyek: A MISUMI lineáris tengelyekre vonatkozó pontossági szabványai.
A szerelvény alkatrészeinek összeállítása
A MISUMI Configurator konfigurációs eszköz segítségével szabadon konfigurálhatja a csapágyakat, tengelyeket és egyéb alkatrészeket.
Válassza ki a komponensek típusát, és állítsa be a kívánt tűréseket.
CAD-könyvtár
Használja ki kiterjedt CAD-könyvtárunkat , hogy megtalálja az alkatrészekhez és alkalmazásokhoz legjobban illő alkatrészt. Töltse le ingyenesen a konfigurált alkatrészt weboldalunkról.
Ezután importálhatja a letöltött alkatrészeket CAD programjába.
Engedje meg, hogy inspiráljuk Önt CAD-könyvtárunkban, és szerkessze terveit a SolidWorks bővítményünkkel.
Hasonló cikkek
