ASTM A295 Rurka łożyskowa ze stali stopowej wysokiej jakości o wysokiej zawartości węgla do zastosowań motoryzacyjnych

Precyzyjna rura bez szwu ciągniona na zimno ASTM A295 do produkcji łożysk jest wykonana z wysokowęglowej stali łożyskowej przeznaczonej do elementów łożysk tocznych poddawanych powtarzającym się obciążeniom toczenia i wysokim obciążeniom cyklicznym. W zastosowaniach łożyskowych w motoryzacji gatunek 52100 jest głównym gatunkiem, ponieważ jego skład wynoszący około 1,0% węgla i 1,35-1,60% chromu zapewnia hartowność, odporność na zużycie, stabilność wymiarową i wydajność zmęczeniową wymaganą dla pierścieni łożyskowych i podobnych precyzyjnych elementów.

W przeciwieństwie do zwykłych specyfikacji rur mechanicznych, ASTM A295 kładzie szczególny nacisk na czystość metalurgiczną, ocenę wtrąceń, drobną strukturę ziarna, kontrolę odwęglenia, stan węglików i mikrostrukturę wyżarzoną kulkowo. Wymagania te są ważne, gdy rura bez szwu ciągniona na zimno jest następnie obrabiana na pierścienie łożyskowe samochodowe i hartowana do wysokiej twardości.

ASTM A295 nie określa jednego uniwersalnego zakresu średnicy zewnętrznej, grubości ścianki ani długości dla rur łożyskowych. Rozmiar i kształt fizyczny są ustalane między producentem a nabywcą. Jest to ważne w przypadku precyzyjnych rur łożyskowych samochodowych, ponieważ wymagania wymiarowe powinny być jasno określone w zamówieniu.

ASTM A295 kontroluje wtrącenia niemetaliczne, ponieważ wtrącenia tlenków, siarczków i krzemianów mogą stać się punktami inicjacji pęknięć zmęczeniowych pod wpływem obciążenia tocznego.

Standardowe wymagania dotyczące oceny wtrąceń to:

Dla pięciu składów ASTM A295 pokazanych poniżej, zawartość tlenu jest ograniczona do maksimum 0,0015%. Niska zawartość tlenu jest szczególnie istotna dla wydajności zmęczeniowej łożysk, ponieważ wtrącenia tlenków są krytycznym czynnikiem czystości w stali łożyskowej.

Stal ASTM A295 musi być zdolna do uzyskania drobnego ziarna przełomu o wielkości około ASTM nr 8 po hartowaniu z normalnych temperatur austenityzacji nieprzekraczających 843°C.

Drobna struktura ziarna zapewnia bardziej jednolite hartowanie i pomaga zmniejszyć lokalne wahania mikrostrukturalne w precyzyjnych elementach łożyskowych.

Dla rur wykończonych na zimno i wyżarzonych, ASTM A295 określa maksymalne dopuszczalne odwęglenie lub niedoskonałości powierzchni na stronę, w zależności od rozmiaru rury.

Kontrola odwęglenia jest szczególnie ważna dla pierścieni łożyskowych, ponieważ nadmierna utrata węgla w pobliżu powierzchni może spowodować nierównomierną twardość po obróbce cieplnej i wymagać dodatkowego naddatku obróbczego.

Gdy określono wyżarzanie, ASTM A295 wymaga całkowicie kulistej mikrostruktury.

Dla stali 52100 zawartość płytkowa nie może przekraczać LC1. Rozmiar węglików i granice akceptacji sieci węglików powinny być uzgodnione między nabywcą a producentem w zależności od rozmiaru elementu i zastosowania.

Wyżarzanie kulkowe poprawia skrawalność przed toczeniem, wierceniem, szlifowaniem i ostatecznym hartowaniem pierścieni łożyskowych.

ASTM A295 określa maksymalną twardość w zależności od stanu produktu:

Dla małych przekrojów, gdzie testowanie Rockwell B jest niepraktyczne, maksymalna wytrzymałość na rozciąganie wynosi 760 MPa.

Częstym problemem przy zakupie jest to, czy rura opisana po prostu jako "52100" ma odpowiednią czystość do pracy w łożyskach tocznych.

Sam skład chemiczny nie określa jakości łożyskowej. ASTM A295 dodatkowo wymaga badania makroetchem i oceny mikro-wtrąceń. W przypadku zakupu wymagającego bardziej restrykcyjnej kontroli czystości, w zamówieniu można określić dodatkowe wymagania kontrolne.

Pozwala to na opieranie zamówień rur łożyskowych na mierzalnych kryteriach metalurgicznych, a nie tylko na oznaczeniu gatunku.

Producenci łożysk samochodowych często obrabiają zgrubne elementy rur przed ostatecznym hartowaniem. Nadmierne odwęglenie może wymagać głębszego usuwania materiału i zmniejszyć wydajność produkcji.

ASTM A295 podaje określone maksymalne limity odwęglenia i niedoskonałości powierzchni w zależności od rozmiaru rury i warunków przetwarzania. Wymagany stan, naddatek obróbkowy i metoda kontroli mogą być zatem ustalone przed produkcją.

W przypadku precyzyjnych pierścieni łożyskowych, specyfikacja zakupu powinna określać naddatek na gotowy element, zamiast polegać jedynie na nominalnych wymiarach rury.

Stal łożyskowa zawierająca około 1% węgla może być trudna w obróbce, jeśli morfologia węglików nie jest odpowiednio kontrolowana.

Gdy materiał wyżarzony jest zamawiany zgodnie z ASTM A295, stal musi mieć całkowicie kulistą strukturę. Rozmiar węglików, sieć węglików i zawartość płytkowa mogą być oceniane zgodnie z obowiązującymi wymaganiami dotyczącymi mikrostruktury stali łożyskowej.

Zapewnia to bardziej kontrolowany stan początkowy do toczenia CNC pierścieni łożysk samochodowych i zmniejsza zmienność przed ostateczną obróbką cieplną.

Bezszwowa rura łożyskowa ASTM A295 52100 ciągniona na zimno może być używana jako materiał rurowy do produkcji pierścieni zewnętrznych łożysk piasty koła samochodowego.

Rura jest cięta na pierścienie, obrabiana CNC do wymiarów zbliżonych do końcowych, hartowana cieplnie, a następnie precyzyjnie szlifowana. Użycie materiału rurowego może zmniejszyć ilość materiału, który musi zostać usunięty z otworu w porównaniu z obróbką tego samego pierścienia z litego pręta okrągłego.

W tym zastosowaniu najważniejsze parametry zakupu to czystość stali, głębokość odwęglenia, stan węglików, spójność wymiarowa, prostowanie i naddatek obróbkowy.