جنس بلبرینگ‌ها
جنس موادی که در ساخت اجزای بلبرینگ‌ها بکار می‌رود در کارکرد و قابلیت اطمینان بلبرینگ‌های غلتشی اهمیت زیادی دارد. برای رینگ‌های بلبرینگ و اجزای علتنده، ملاحظات خاص شامل سختی برای ظرفیت حمل بار، مقاومت به خستگی تحت شرایط تماس غلتشی و شرایط روان کار تمیز یا آلوده و پایداری ابعادی (Dimensional Stability) میباشند.
برای قفسه این ملاحظات شامل اصطکاک، کرنش (Strain)، نیروهای اینرسی و در بعضی موارد واکنش شیمیایی روانکاوهای خاص، حلال‌ها (Solvents)، خنک‌کننده‌ها (Coolants) و مبردها (Refrigerants) میباشند. اهمیت نسبی ملاحظات فوق می‌تواند تحت تأثیر پارامترهای عملکردی دیگر مانند خوردگی، دمای بالا، بارهای شوک و یا ترکیبی از این شرایط و دیگر شرایط قرار گیرد.
آب‌بندی تماسی در بلبرینگ‌های غلتشی اثر فراوانی بر کارکرد و قابلیت اطمینان بلبرینگ دارند. لذا مواد سازنده آن‌ها باید مقاومت عالی در اکسیداسیون، حرارت و واکنش شیمیایی داشته باشند.
برای نیازهای مختلف در کاربردهای متفاوت، از مواد مختلفی در ساخت رینگ‌ها، اجزای غلتندِ، قفسه و آب‌بندها استفاده میشود. به‌علاوه در شرایطی که روان کاری کافی امکان‌پذیر نیست و یا از عبور جریان الکتریکی از بلبرینگ نمی‌توان جلوگیری کرد، بلبرینگ‌های با پوشش‌های خاص تولید میشوند.
الیاژ بلبرینگ رینگ خارجی و داخلی و اجزای غلتنده بلبرینگ
فولاد بلبرینگ سخت شونده عمقی
معمول‌ترین فولاد بلبرینگ، فولاد سخت شونده عمقی، فولاد کربن – کرم هست که تقریباً %1 کربن و %15 کرم داشته و مطابق استاندارد ISO 683-17:1999 تولید میشود. امروزه فولاد کربن – کرم یکی از فولادهای قدیمی هست که تحقیقات وسیعی بر روی آن انجام‌شده است، زیرا تقاضا برای افزایش عمر سرویس بلبرینگ‌ها به‌طور پیوسته افزایش می‌یابد. ترکیب این فولاد یک تعادل بهینه بین ساخت و خواص کارکردی آن ایجاد میکند. این فولاد به‌طور طبیعی عملیات حرارتی مارتنزیتی (Martensitic) یا باینتی (Bainitic) شده که طی ان در محدوده58 تا 68(HRC) سخت میشوند
پیشرفت‌های چند سال اخیر اهمیت تمیزی فولاد را که بر کیفیت و یکنواختی فولاد مؤثر هست، را نشان داده است. کاهش اکسیژن و ناخالصی‌های غیرفلزی موجب بهبود قابل‌ملاحظه خواص فولاد بلبرینگ‌ها شده است. فولادهای فوق در ساخت بلبرینگ‌ها کلاس SKF اکسپلورر بکار می‌روند.
فولاد بلبرینگ سخت شونده سطحی به روش القایی
سخت کردن سطحی به روش القایی این امکان را به دست میدهد که سطوح غلتش را سخت کرده ولی بقیه قسمت‌ها تحت تأثیر فرآیند سخت کردن قرار نگیرند. گرید فولاد و فرآیند ساخت قبل از سخت کردن سطحی مشخص‌کننده خواص مناطقی هست که تحت تأثیر قرار نگرفته‌اند، به‌عبارت‌دیگر ترکیبی از خواص در یک جزء به دست می‌آید.
برای مثال در بلبرینگ توپی فلنجی چرخ (HBU)، فلنج سخت نشده در مقابل خستگی سازه‌ای (Structural Fatigue) مقاوم است و سطوح غلتش سخت شده در برابر خستگی ناشی از تماس غلتشی (Rolling Contact Fatigue) مقاوم میباشند.
فولاد بلبرینگ سخت شونده سطحی (Hardening – Case)
فولادهای آلیاژی کرم – نیکل و کرم – منگنز مطابق با ISO 693-17:1999 با %0.15 کربن از فولادهای سخت شونده سطحی هست که در ساخت بلبرینگ های غلتشی بیشترین کاربرد رادارند.
در کاربردهایی که تنش‌های سطحی ناشی از انطباق تداخلی زیاد و یا بارهای شوک سنگین وجود دارد، استفاده از رینگ‌ها یا اجزای غلتندِ کربن داده‌شده، توصیه میشود.
فولاد بلبرینگ ضدزنگ (Stainless Bearing Steel)
فولادهای پر کرم 14 X65 Cr مطابق استاندارد – ISO 683 17:1999 و 17 X105CrMo17 مطابق استاندارد – 10088 EN 1995:1 فولادهای ضدزنگی میباشند که در ساخت رینگ‌ها و اجزای غلتندِ بلبرینگ ها ضدزنگ کاربرد دارند.
در بعضی کاربردها، استفاده از یک‌لایه پوشش ضد خوردگی جایگزین بسیار مناسبی برای فولادهای ضدزنگ است.
فولاد بلبرینگ برای دمای بالا
بلبرینگ استاندارد ساخته‌شده از فولاد سخت شونده عمقی و فولادهای سخت شونده سطحی، وابسته به نوع بلبرینگ، دارای حداکثر دمای کارکرد توصیه‌شده بین 1200C + تا 200C + میباشند. حداکثر دمای کارکرد مستقیماً به عملیات حرارتی که در ساخت اجزای بکار رفته است، بستگی دارد.
برای دمای کارکرد تا 250C +، عملیات حرارتی خاص (پایدارسازی) را می‌توان بکار برد. در این حالت کاهش ظرفیت حمل بار بلبرینگ باید در محاسبات در نظر گرفته شود.
برای کارکرد طولانی‌مدت در دماهای بالاتر از 250C + باید از فولادهای پر آلیاژ نظیر 80MoCrV42-16 که مطابق ISO 683-17:1999 تولید میشود، استفاده کرد زیرا در این فولادها سختی و مشخصه‌های عملکردی بلبرینگ حتی در دماهای بالا نیز حفظ میشوند.
بلبرینگ های سرامیکی
سرامیک‌ها بکار رفته در ساخت رینگ‌ها و اجزای غلتندِ بلبرینگ عموماً از جنس سیلیکون نیترید (Silicon Nitride) هست. این سرامیک شامل ذرات بزرگ بتا نیترید، سیلیکون (Beta- silicon) در فاز ماتریسی شیشه است و ترکیبی از خواص دلخواه بلبرینگ‌های غلتشی نظیر سختی بالا، چگالی کم، ضریب دی‌الکتریک پایین و عدم جذب در میدان‌های مغناطیسی را دارا هست.
لقی داخلی بلبرینگ ها
لقی داخلی بیرینگ (شکل زیر) بنا به تعریف کل فاصله‌ای است که یک رینگ نسبت به رینگ دیگر در جهت شعاعی (لقی شعاعی) یا در جهت محوری (لقی محوری) می‌تواند حرکت کند.
بین لقی داخلی یک بلبرینگ قبل از نصب و لقی داخلی بلبرینگ نصب شده که به دمای کارکرد می‌رسد (لقی‌کارکرد) تقاوت وجود دارد. لقی داخلی قبل از نصب بیشتر از لقی در حین کارکرد می‌باشد. زیرا درجه انطباقات تداخلی رینگ‌ها متفاوت است و انبساط حرارتی رینگ‌ها و دیگر اجزای نیز متفاوت می‌باشد. بنابراین رینگ‌ها منبسط یا فشرده شده و لقی تغییر میکند.
لقی شعاعی داخلی بلبرینگ برای کارکرد رضایت‌بخش اهمیت زیادی دارد. به عنوان یک قانون عمومی، بلبرینگ‌ها در حین کارکرد باید همیشه لقی داخلی صفر داشته باشند و یا کمی پیش بار شوند. از سوی دیگر رولر بیرینگ‌های استوانه‌ای، کروی و توریدایل CARB باید همیشه در حین کارکرد مقداری لقی باقیمانده، هر چند کم، داشته باشند. این موضوع برای رولربیرینگ‌های مخروطی نیز صحیح می‌باشد، بجز در چیدمان‌هایی که سفتی با اهمیت است، نظیر بلبرینگ‌ها در چیدمان پنیون، در این حالت بلبرینگ باید با مقدار معینی پیش بار نصب شود (بخش «پیش‌بار بیرینگ‌ها»، را ببینید).
لقی داخلی نرمال به لقی گفته میشود که بعد از نصب بلبرینگ با تداخل توصیه شده و شرایط کارکرد طبیعی، لقی کارکرد مناسب را به دست میدهد. وقتی شرایط نصب و کارکرد با شرایط طبیعی متفاوت می‌باشد، نظیر انطباق تداخلی هر دو رینگ، افزایش‌های دمای غیر معمول و غیره، بلبرینگ با لقی کمتر یا بیشتر از نرمال مورد نیاز است. در این شرایط توصیه میشود که لقی باقیمانده در بلبرینگ را بعد از نصب بررسی کنید. بلبرینگ‌ها با لقی غیر نرمال با پسوندهای CI تا C5 در شماره فنی خود مشخص میشوند
جداول لقی انواع بلبرینگ‌ها در بخش‌ها مربوط به هر بلبرینگ آورده شده است. برای بلبرینگ‌های تماس زاویه‌ای یک ردیفِ جفتی، رولربیرینگ‌های مخروطی یک ردیفِ جفتی، بلبرینگ‌های دو ردیفِ تماس زاویه‌ای و بلبرینگ‌های چهار نقطه تماس مقادیر لقی محوری، که در مورد این بلبرینگ‌ها اهمیت بیشتری دارد، بجای لقی شعاعی در جداول آورده شده است .
