Выбор линейных подшипников включает в себя материал подшипника, покрытия и источник поставки.

Коррозия — это реакция окисления, поражающая большинство металлов. В случае стали железо окисляется под воздействием воздуха и воды, образуя ржавчину, которая со временем может постепенно разрушать материал. Например, поверхности стальных линейных подшипников изнашиваются под воздействием ржавчины, что приводит к увеличению трения, загрязнению оборудования и окружающей среды, а также сокращению срока службы (см. рисунок ниже). Даже кажущаяся безобидной поверхностная коррозия может стать проблемой в потребительских приложениях. Если условия вашего применения предполагают вероятность появления ржавчины или предрасположены к ней, рассмотрите возможность антикоррозионной обработки.

Коррозию невозможно полностью остановить. Однако существуют способы замедлить этот процесс. В этой статье мы рассмотрим некоторые подходы к борьбе с коррозией, включая связанные с этим компромиссы.

Материальные вопросы

Стандартный материал для линейных подшипников — углеродистая сталь. Она очень твёрдая, поэтому подходит для высоких нагрузок. Проблема в том, что она ржавеет. Хром окисляется, образуя инертный слой на поверхности стали. Этот оксидный слой предотвращает диффузию железа с поверхности, приводящую к образованию ржавчины.

Помимо углеродистой стали, линейные подшипники могут изготавливаться из мартенситной (400-й серии) и аустенитной (300-й серии) стали. Мартенсит содержит около 18% хрома, но также и больше углерода. Он очень твёрдый, но обладает лишь умеренной коррозионной стойкостью. Аустенит содержит больше хрома — до 26%, — что обеспечивает более толстый оксидный слой и более высокую стойкость к окислению.

Платой за повышенную коррозионную стойкость аустенитных линейных подшипников является снижение твёрдости. В результате динамическая и статическая грузоподъёмность аустенитных линейных подшипников снижается примерно на 80% и 85% соответственно. Это не обязательно представляет проблему для лёгких грузов, поскольку речь всё ещё идёт о грузоподъёмностях в сотни килограммов. В случае более тяжёлых грузов увеличение количества кареток на каждой направляющей может помочь компенсировать снижение номинальной мощности.

Номинальная грузоподъемность мартенситных линейных подшипников такая же, как и у их версий из углеродистой стали (без снижения номинальных характеристик).

Самый большой недостаток этих двух антикоррозионных вариантов заключается в том, что они могут быть значительно дороже линейных подшипников из углеродистой стали. Для проектов с ограниченным бюджетом линейный подшипник из углеродистой стали с антикоррозионным покрытием может оказаться оптимальным решением.

Антикоррозийные покрытия

Существует два класса антикоррозионных покрытий:

Твердое хромирование

Умеренная коррозионная стойкость (эквивалентная стойкости мартенситной нержавеющей стали)

Твердость 750 HV

Менее дорогой, чем мартенситный линейный подшипник

Черное хромирование

Очень хорошая коррозионная стойкость (эквивалентная стойкости аустенитной нержавеющей стали)

Значительно дороже, чем твердое хромирование, но дешевле, чем аустенитные линейные подшипники

Выбор покрытия требует компромиссов. Линейный подшипник из углеродистой стали с твёрдым хромовым покрытием может быть хорошим выбором для применений в условиях умеренной влажности и с высокой ценой. Для повышения коррозионной стойкости углеродистая сталь с чёрным хромовым покрытием обеспечивает коррозионную стойкость, практически эквивалентную аустенитному линейному подшипнику, но по более низкой цене; точная стоимость варьируется в зависимости от размера и сложности подшипника. Для применений, требующих максимального срока службы, чёрное хромовое покрытие на мартенситном линейном подшипнике обеспечивает максимально возможную защиту.

Вопросы исполнения

Антикоррозионные покрытия могут быть эффективным решением, но следует учитывать несколько ключевых факторов. Во-первых, подшипники с покрытием не являются стандартными изделиями. Когда завод получает заказ, он не достаёт предварительно собранный линейный подшипник со склада для нанесения защиты. Производители обычно изготавливают новый линейный подшипник с нуля, покрывая направляющие и каретки перед окончательной сборкой. В зависимости от завода, особенностей заказа и рыночного спроса, срок поставки может увеличиться на недели или даже месяцы. Для клиентов, которые не могут позволить себе такие сроки поставки, альтернативой является нанесение антикоррозионного покрытия в качестве дополнительной опции.

Нанесение покрытия на готовый линейный подшипник может быть сложной задачей. Линейный подшипник необходимо разобрать, отправить на нанесение покрытия, а затем собрать после возврата. Этот процесс прост, но непрост, особенно для линейных подшипников, от которых требуется соответствие микронным допускам. Другая проблема заключается в том, что толщина покрытия изменяет размеры дорожек качения. Повторная сборка линейного подшипника с оригинальными шариками быстро разрушит покрытие.

Единственный эффективный способ нанесения покрытия для вторичного рынка — это разборка подшипников, нанесение покрытия на элементы и последующая сборка подшипника с шариками меньшего размера. Шарики можно подобрать в соответствии с дорожками качения или для создания необходимого уровня предварительного натяга. Для этого требуется запас шариков с диаметром градации 1 мкм, а также возможность испытания и утверждения готового изделия.

Наконец, стоит отметить, что все покрытия имеют некоторую разную толщину по всей детали. В результате линейный подшипник с покрытием может не соответствовать требованиям к параллельности базовой детали. Если в вашем оборудовании допуски на параллельность жёсткие, но риск коррозии всё равно существует, возможно, стоит потратить больше денег на аустенитный или мартенситный линейный подшипник.

Защита от коррозии не является вопросом выбора. Окисление — это непрерывный процесс, который в конечном итоге ограничивает срок службы оборудования. Если факторы окружающей среды, влияющие на область применения, создают вероятность появления ржавчины и повреждения материалов, важно выбрать стратегию борьбы с этим. Изучите доступные варианты и проконсультируйтесь с поставщиком, чтобы сделать правильный выбор.