La industria del automóvil es un pilar importante en mi país y ocupa un lugar que no se puede ignorar en toda la industria de procesamiento y fabricación. Los rodamientos se pueden ver en muchas partes de la carrocería del automóvil, que tienen misiones especiales para soportar cargas, reducir la fricción y guiar las piezas móviles. Con la mejora continua del desarrollo económico y la tecnología industrial de mi país, China se ha convertido en un importante país productor de rodamientos, incluido el acero para rodamientos de automóviles, pero todavía existe una gran brecha con fabricantes de primera clase como Schaeffler en Alemania, SKF en Suecia, TIMKEN en Estados Unidos y KOYO en Japón. Como fuente, la dirección de los esfuerzos futuros sigue siendo controlar estrictamente la calidad de la metalurgia, el nivel de inclusiones no metálicas, el tamaño y la distribución de los carburos y mejorar el nivel de la tecnología de tratamiento térmico.
El tratamiento térmico es un proceso clave en el proceso de fabricación de rodamientos para automóviles, y la calidad de su procesamiento y las materias primas son dos factores importantes que afectan la vida útil de los rodamientos. El tratamiento térmico tiene una influencia importante en la microestructura, las propiedades mecánicas, la calidad de la superficie, la precisión dimensional y de forma y la estabilidad de los rodamientos y otras piezas en condiciones de servicio. El mejor rendimiento integral adaptado al modo de falla es un tema importante en la tecnología de tratamiento térmico.
1. Aplicación de materiales para rodamientos en automóviles.
Como todos sabemos, los rodamientos se componen de cuatro partes: aro exterior, aro interior, elementos rodantes (bolas, cilindros, conos o agujas, etc.) y jaulas. Algunos de ellos tienen anillos de sellado. El material de fabricación es principalmente acero para rodamientos.
Al seleccionar el tipo y modelo de rodamientos para automóviles, se basa principalmente en la naturaleza, dirección, tamaño y entorno de trabajo de la parte real de la carga, así como en los requisitos de rigidez, velocidad límite, vida útil y precisión de el rodamiento, y generalmente lo completa el diseñador. Los rodamientos se utilizan ampliamente en vehículos y varían según el tipo de vehículo, las ubicaciones de instalación y los fabricantes, como se muestra en la Figura 1.
El autor ha visitado algunos importantes proveedores nacionales de rodamientos para automóviles, como Shanghai Renben, Zhejiang Wanxiang Seiko, Hubei New Torch, Changzhou Guangyang, Luoyang Dongsheng, Chongqing Changjiang, etc. Lo siguiente solo combina el sistema de energía del automóvil (alternador en el motor). Se presentan brevemente el embrague electromagnético del aire acondicionado, los cojinetes tensores y tensores), el sistema de transmisión (engranajes del eje en cajas de cambios, diferenciales, embragues y otros cojinetes), los cojinetes de cubo y otros productos relacionados.
(1) Cojinetes del sistema de potencia
El motor es el corazón del automóvil y proporciona energía continuamente a otros componentes. Hasta ahora, en los cojinetes internos predominaban los cojinetes deslizantes. En la actualidad, la mayoría de ellos utilizan rodamientos de bolas sellados con la premisa de mejorar el rendimiento del rodamiento. La Figura 2 muestra varios rodamientos típicos en motores.
Los cojinetes del alternador son cojinetes de bolas sellados de una hilera que están sometidos principalmente a fuerzas centrípetas. Se requiere que funcionen de manera confiable incluso cuando la velocidad excede las 2000 r/min y la temperatura excede los 180 grados. Los anillos y elementos rodantes están hechos de GCr15 de alta pureza y se requiere que la dureza después del tratamiento térmico sea 58. ~64HRC, la jaula generalmente está hecha de nailon PA46 y el anillo de sellado generalmente está hecho de caucho acrílico ACM, y el estándar de referencia es JB/T8167-2006.
El rodamiento de embrague electromagnético del compresor de aire acondicionado es un rodamiento de bolas de contacto angular de doble hilera, el anillo exterior gira, la velocidad de la polea del aire acondicionado puede alcanzar 7000 ~ 13000r/min, la temperatura máxima es de 160 grados, el material es el mismo que el anterior. y la jaula se cambia de un único bolsillo esférico común a una pieza. Para superficies cilíndricas, el estándar de referencia es JB/T10531-2005.
Los cojinetes tensores y tensores son cojinetes de bolas sellados de alto rendimiento. El primero actúa en el lado suelto de la correa de transmisión síncrona, mientras que el segundo actúa en el lado tenso de la correa de transmisión síncrona. Los materiales son básicamente los mismos que los anteriores. La jaula puede ser de plástico de ingeniería, acero 08 o acero 10. Fabricado, el anillo de sellado está hecho de ACM o FPM (caucho fluorado) y el estándar de referencia es JB/T10859-2008.
Los cojinetes del eje de la bomba de agua son generalmente cojinetes de bolas de dos hileras y la dimensión radial es más pequeña que los cojinetes normales. Es esencialmente un sistema de soporte de doble soporte con una estructura simplificada. Los dos rodamientos soportados no tienen aros interiores. Las pistas de rodadura de los elementos rodantes se realizan directamente sobre el eje. Los anillos exteriores de los dos rodamientos soportados forman un todo. Ambos lados están sellados con precintos. Sus rodillos suelen estar hechos de acero para cojinetes con alto contenido de cromo, y el eje y el anillo exterior están hechos de acero carburizado o acero para cojinetes con alto contenido de cromo. El estándar de referencia es JB/T8563-2010.
(2) Cojinetes del sistema de transmisión
El representante típico del sistema de transmisión es la caja de cambios, que se puede dividir en manual (MT), automática (AT), transmisión continuamente variable (CVT), doble embrague (DCT), etc., y también es la parte donde Se utilizan la mayoría de los rodamientos. A menudo hay varios rodamientos para diferentes engranajes en la caja de cambios, y los tipos principales son rodamientos de bolas, rodamientos de rodillos cilíndricos, rodamientos de rodillos cónicos, rodamientos de agujas, etc. La caja de cambios puede considerarse como una caja de engranajes. La grasa y el aceite antioxidante contienen a menudo impurezas (limaduras de hierro, rebabas, inclusiones de arena, etc.). El rodamiento gira a alta velocidad durante el funcionamiento, lo que reduce considerablemente la vida útil.
La Figura 3 es un diagrama esquemático de la posición del rodamiento de la caja de cambios manual tipo MA de nuestra empresa (consulte la parte marcada en azul en la figura), en la que se utiliza el rodamiento rígido de bolas 25D52E15 para un eje y un engranaje, y el rodamiento rígido de bolas 25D52E15 para un eje y un engranaje. Rodamiento de bolas 25D62E17 para un eje y cinco engranajes. El primer engranaje del segundo eje es un rodamiento de rodillos cilíndricos 32D62E16 y el quinto engranaje del segundo eje es un rodamiento rígido de bolas 22D57E17.
Figura 3MA Caja de cambios manual y posición de rodamiento en diferencial
También hay dos rodamientos de rodillos cónicos 38D63E17 en el diferencial, que están ubicados respectivamente en los lados izquierdo y derecho de la caja del diferencial e instalados en el orificio del asiento de la caja del reductor, que soportan y transmiten la fuerza motriz del diferencial y el reductor. Reduzca la resistencia a la fricción de la transmisión, mejore la eficiencia y confiabilidad de la transmisión.
Los materiales del cuerpo rodante y de los anillos interior y exterior de los rodamientos anteriores son principalmente GCr15, 100Cr6, SUJ2, SKF3, adoptan enfriamiento general más revenido a baja temperatura, dureza del tratamiento térmico 60~63HRC (requisitos del cuerpo rodante 60~64HRC ), el material de la jaula de nailon es PA46 más 30 por ciento de GF, el anillo de sellado de contacto es ACM más SPCC y la grasa lubricante es Chevron SRI-2 (cantidad de grasa 2,0~2,8 g).
El cojinete de desembrague, comúnmente conocido como tambor del embrague, está ubicado como se muestra en la Figura 4. Cuando se pisa el pedal del embrague, la placa de presión o la placa impulsora que soporta el empuje del resorte puede moverse hacia la dirección de la caja del embrague, es decir. , la palanca de separación se puede inclinar para superar el empuje del resorte de la placa de presión. El trabajo de separación del embrague depende principalmente de las importaciones en la actualidad. El cuerpo rodante es 100Cr6, el material de los anillos interior y exterior es C67S (se requiere que la dureza superficial mínima sea 680HV), la jaula es PA66 más 25 por ciento FV y el sello es caucho de nitrilo hidrogenado HNBR. Ver estándar.
3) Cojinetes de ruedas de automóviles Con la mejora del rendimiento general de los automóviles, los requisitos de vida útil, resistencia, rigidez y ausencia de mantenimiento de los cojinetes de ruedas son cada vez más estrictos, y la gente se está dando cuenta cada vez más de la importancia del peso ligero, la confiabilidad y la versatilidad. Función y modularización, los rodamientos de bujes de automóviles se están desarrollando hacia una dirección altamente integrada. La unidad de rodamiento de cubo de automóvil se ha desarrollado desde la unidad original de tipo de bloqueo de anillo y tipo de bloqueo de jaula (primera generación) hasta la segunda generación con una brida en el anillo exterior, y luego al anillo interior con un ajuste a presión de ángulo de relleno grande. La tercera generación de bridas puede integrar el sensor con ABS y la brida, como se muestra en la Figura 5. Todos son rodamientos de bolas de doble hilera para soportar la mayor carga, incluido todo el cuerpo. La mayoría de los cojinetes de cubo de las ruedas delanteras de los modelos existentes de nuestra empresa utilizan la primera generación y las ruedas traseras utilizan la tercera generación. Por ejemplo, el material de los anillos interior y exterior del cojinete de cubo de un vehículo es SKF3, el material de la bola de acero es SUJ2, el material de la brida es S55C, el material del perno es SCM435, la jaula es nailon. PA66 más 25 por ciento de GF y el anillo de sellado combinado es NBR más SPCC/NBR más SUS430.
2. Materiales de rodamientos para automóviles y requisitos de rendimiento
En la actualidad, los automóviles se están desarrollando hacia el peso ligero, la comodidad, la solidez, la alta potencia, la estructura compacta, la durabilidad, el buen rendimiento de aceleración y la alta confiabilidad. Además, debido al avance de la tecnología de control electrónico, los automóviles también se están desarrollando en la dirección de desempeño práctico como bajo consumo de energía, simplicidad y conveniencia, y gran operatividad. Por lo tanto, los rodamientos, como componentes importantes para el soporte del automóvil, deben adaptarse a esta tendencia.
Durante el servicio de los rodamientos de automóviles, la unidad de área de la superficie de los elementos rodantes y los anillos tiene que soportar una gran presión, que puede alcanzar hasta 5000 N/mm2 después del cálculo. Cuando los rodamientos están en funcionamiento, ruedan y se deslizan. Además de estar sujeto a alta frecuencia, alternando Además de la tensión de contacto, también se ve afectado por la fuerza centrífuga, como se muestra en la Figura 6. Según los registros de la literatura, los principales modos de falla de los rodamientos de automóviles son el pelado, las picaduras, la adhesión, deformación, fractura, pérdida de precisión, vibración y ruido excesivos, etc. Por lo tanto, el rendimiento del acero para rodamientos tiene los siguientes requisitos: ① Alta pureza. ② bajo contenido de oxígeno. ③Alta dureza y resistencia al desgaste. ④ Buena estabilidad dimensional. ⑤ Resistencia a la compresión y resistencia a la deformación adecuadas. ⑥ Buen desempeño del proceso.
El acero para rodamientos es uno de los tipos de acero especiales más importantes. Su calidad y desempeño reflejan en gran medida el nivel metalúrgico de un país. El acero para rodamientos de automóviles representa alrededor del 40 por ciento de la producción anual de acero para rodamientos y el consumo es grande. Aunque la vida y confiabilidad de los rodamientos para automóviles tienen cierta relación con el diseño inicial, la fabricación, la lubricación, la instalación y el mantenimiento, las materias primas son la clave.
De lo anterior se puede ver que entre los diversos componentes principales del conjunto de cojinetes de automóviles, excepto por el hecho de que la jaula se cambia del acero estampado original al popular material de nailon (como PA66 moldeado por inyección más 30 por ciento de GF) y el sello suele estar hecho de material de caucho (como ACM más SPCC, NBR más SUS430), los elementos rodantes y los anillos interiores y exteriores de los rodamientos de automóviles en China utilizan una gran cantidad de aceros para rodamientos con alto contenido de cromo en carbono que contienen wC. =0.95 por ciento ~1,05 por ciento, wCr=1.40 por ciento ~1,65 por ciento, con el fin de mejorar la templabilidad para satisfacer las necesidades de los cambios en el espesor de la pared de las piezas, se ha desarrollado una serie de productos de alta templabilidad Se pueden desarrollar aceros para cojinetes de cromo con alto contenido de carbono aumentando el contenido de Mo: como 100Cr6 y 100CrMo en Alemania, SKF2 y SKF3 en Suecia, y 52100.3 y 52100.4 en los Estados Unidos, SUJ2, SUJ3, SUJ4, SUJ5 de Japón, etc. son adecuados para el enfriamiento martensítico y también para el enfriamiento bainita de piezas de rodamientos de paredes ultragruesas. Existen ligeras diferencias en la composición química entre ellos, como se muestra en la Tabla 1. La comparación entre los dos. De hecho, estos grados de acero pueden considerarse como variantes de GCr15.