Dlaczego wały i nakrętki śrub kulowych są wykonane z różnych materiałów?

Zespół śruby kulowej nie jest zwykle wytwarzany z jednego materiału. Wał śrubowy, nakrętka kulkowa i kulki toczne pełnią różne funkcje, więc wymagania dotyczące materiału i-obróbki cieplnej również mogą się różnić.

Dla kupujących oznacza to, że pytanie jedynie, czy śruba kulowa jest wykonana ze „stal-o wysokiej wytrzymałości”, dostarcza bardzo niewiele przydatnych informacji. Rzeczywisty gatunek stali, obróbkę cieplną i twardość bieżni należy rozpatrywać łącznie.

Zrozumienie tych różnic wyjaśnia również, dlaczego wał śruby kulowej i pasująca do niej nakrętka niekoniecznie muszą być wykonane z tego samego gatunku stali.

Jakie materiały są powszechnie stosowane do śrub kulowych?

Producenci śrub kulowych stosują różne gatunki stali w zależności od procesu produkcyjnego, wymaganej twardości, poziomu dokładności, stanu obciążenia i środowiska pracy.

Na wały śrub kulowych można stosować stale średnio- i wysokowęglowe, takie jak S55C, szczególnie tam, gdzie stosuje się hartowanie indukcyjne w celu utworzenia bieżni-odpornej na zużycie, zachowującej jednocześnie odpowiednie właściwości rdzenia wału.

Stale stopowe, takie jak SCM415 i porównywalne stale chromowe-molibdenowe są również wykorzystywane do produkcji śrub kulowych. Ich skład i reakcja na obróbkę cieplną sprawiają, że nadają się do elementów wymagających twardej powierzchni styku wraz z odpowiednią wytrzymałością rdzenia i udarnością.

Stale nierdzewne można stosować do specjalnych śrub kulowych, gdzie ważna jest odporność na korozję. Jednak przy wyborze materiału należy nadal brać pod uwagę twardość, nośność, obróbkę cieplną i całe środowisko pracy, a nie wybierać stal nierdzewną tylko dlatego, że jest odporna na korozję.

Dlaczego wał śruby kulowej potrzebuje twardej bieżni?

Spiralny rowek na wale śruby kulowej działa jak bieżnia. Podczas pracy kulki wielokrotnie przenoszą obciążenie poprzez stosunkowo małą powierzchnię styku pomiędzy rowkiem śruby, kulkami i rowkiem nakrętki.

Jeśli powierzchnia bieżni jest zbyt miękka, powtarzający się kontakt toczny może spowodować przedwczesne zużycie, odkształcenie i pogorszenie geometrii rowka. Może to ostatecznie wpłynąć na luz osiowy, płynność pracy i wydajność pozycjonowania.

Z tego powodu wały śrub kulowych są zwykle poddawane obróbce cieplnej, dzięki czemu bieżnia robocza osiąga wystarczającą twardość powierzchni i odporność na zużycie.

Dlaczego nie sprawić, aby cały wał śruby był jednakowo twardy?

Wał śruby kulowej wymaga czegoś więcej niż tylko odporności na zużycie powierzchniowe.

Musi także wytrzymywać przenoszone obciążenie osiowe, naprężenia skręcające i zginanie spowodowane własną długością, rozmieszczeniem podpór i warunkami pracy maszyny. Końce wałów mogą dodatkowo wymagać toczenia, gwintowania, szlifowania lub innej obróbki w przypadku łożysk podporowych i sprzęgieł.

Dlatego procesy-obróbki cieplnej wybiera się tak, aby uzyskać wymagane właściwości powierzchni roboczej przy jednoczesnym zachowaniu odpowiednich właściwości mechanicznych reszty elementu.

Dlaczego nakrętka kulkowa może być wykonana z innego materiału?

Nakrętka kulkowa zawiera pasującą wewnętrzną spiralną bieżnię i strukturę cyrkulacji kulek. Jego geometria, proces produkcyjny i wymagania-obróbki cieplnej różnią się od wymagań długiego wału śrubowego.

Na nakrętki kulkowe powszechnie stosuje się stale stopowe, ponieważ odpowiednia obróbka cieplna pozwala uzyskać twardą,-odporną na zużycie bieżnię, zachowując jednocześnie właściwości mechaniczne wymagane przez korpus nakrętki.

Nakrętka zawiera również elementy takie jak kanały powrotne, kołnierze, otwory montażowe i elementy cyrkulacyjne, w zależności od projektu. Dlatego dobór materiału musi odpowiadać zarówno-powierzchni tocznej, jak i całej strukturze nakrętki.

Nie ma wymogu technicznego, że wał śruby i nakrętka muszą mieć identyczne oznaczenia stali. Liczy się to, czy każdy element osiąga wymagane właściwości mechaniczne, twardość bieżni, dokładność wymiarową i wydajność serwisową po wyprodukowaniu.

A co ze stalowymi kulkami?

Toczące się kulki to kolejna krytyczna część systemu materiałowego.

Wielokrotnie stykają się one z bieżniami śruby i nakrętki, przenosząc obciążenie i krążąc przez nakrętkę. Dlatego kulki wymagają dużej twardości, spójności wymiarowej, dobrego wykończenia powierzchni i odporności na zmęczenie-kontaktowe podczas toczenia.

W rezultacie działanie zespołu śruby kulowej zależy od interakcji pomiędzy wszystkimi trzema-elementami styku tocznego, a nie od samego materiału wału śruby.

Stal węglowa, stal stopowa czy stal nierdzewna?

Nie ma jednego materiału, który byłby automatycznie najlepszy dla każdej śruby kulowej.

Dlatego też ostateczna decyzja powinna opierać się na wymaganych właściwościach mechanicznych i środowisku pracy, a nie na założeniu, że najdroższy materiał automatycznie daje najlepszą śrubę kulową.

Sam gatunek materiału nie determinuje jakości śruby kulowej

Dwie śruby kulowe wyprodukowane z tego samego nominalnego gatunku stali mogą nadal działać inaczej.

Obróbka cieplna wpływa na twardość i odporność bieżni na zużycie. Geometria bieżni i wykończenie powierzchni wpływają na kontakt toczny. Dokładność skoku wpływa na wydajność pozycjonowania, podczas gdy napięcie wstępne lub luz osiowy wpływa na sztywność i luz.

Smarowanie, uszczelnianie i kontrola zanieczyszczeń wpływają następnie na utrzymanie tych właściwości podczas pracy.

Dlatego materiał należy traktować jako część specyfikacji śruby kulowej, a nie jako substytut dokładności, obróbki cieplnej, napięcia wstępnego lub jakości produkcji.

Dlaczego obróbka cieplna ma takie samo znaczenie jak gatunek stali

Gatunek stali opisuje skład materiału, ale sam w sobie nie mówi kupującemu o końcowej twardości bieżni śruby kulowej.

W zależności od konstrukcji stali i komponentów producenci mogą stosować procesy takie jak hartowanie indukcyjne, nawęglanie, hartowanie lub inne kontrolowane obróbki cieplne w celu uzyskania wymaganych właściwości powierzchni.

Dlatego ważnym pytaniem przy zakupie jest nie tylko: „Z jakiego materiału jest wykonana ta śruba kulowa?” ale także „Jak poddawana jest obróbce cieplnej bieżnia i jaką osiąga się twardość?”

Jest to szczególnie istotne przy porównywaniu śrub kulowych do powtarzalnej eksploatacji przemysłowej, gdzie odporność na zużycie i odporność na zmęczenie toczne-są ważniejsze niż nazwa materiału wydrukowana w arkuszu specyfikacji.

Jakich materiałów używa DLY do śrub kulowych?

W przypadku standardowych zespołów walcowanych śrub kulowych DLY wał śruby jest zwykle wytwarzany zStal S55C, podczas gdy nakrętka kulkowa jest powszechnie wytwarzanaStal stopowa 20CrMo.

Bieżnie śrub kulowych DLY są poddawane obróbce cieplnej w celu uzyskania wymaganej twardości powierzchni i odporności na zużycie. Dokładny materiał, wymagania-obróbki cieplnej i specyfikacja dokładności mogą się różnić w przypadku produktów specjalnych lub{2}}o wyższej precyzji, dlatego wymagania te należy potwierdzić na podstawie konkretnego produktu i rysunku klienta.

Kupujący powinni zatem unikać zakładania, że ​​każda śruba kulowa DLY C5, C7 lub niestandardowa śruba kulowa automatycznie wykorzystuje dokładnie tę samą specyfikację materiałową. Stopień dokładności i specyfikacja materiału to odrębne wymagania inżynieryjne.

Co należy potwierdzić przy zamawianiu śruby kulowej?

W przypadku większości zastosowań przemysłowych materiał należy potwierdzić wraz z wymiarami i wymaganiami eksploatacyjnymi śruby kulowej.

Zacznij od średnicy śruby, skoku, wymaganej długości i klasy dokładności. Następnie należy wziąć pod uwagę oczekiwane obciążenie osiowe, prędkość, cykl pracy, środowisko pracy i wymaganą żywotność.

Jeśli zastosowanie wymaga określonego materiału, twardości,-odporności na korozję lub-obróbki cieplnej, należy uwzględnić to na rysunku lub zapytaniu ofertowym, zamiast opierać się na ogólnym opisie, takim jak „śruba kulowa o-wytrzymałej wytrzymałości”.

W przypadku projektów zamiennych podanie oryginalnego modelu śruby kulowej, informacji o maszynie lub rysunku może również pomóc w ustaleniu, czy standardowa konfiguracja materiałów jest odpowiednia.

Materiał i personalizacja śruby kulowej DLY

Firma DLY jest producentemzespoły śrub kulowychdo maszyn CNC, urządzeń automatyki, maszyn pakujących, modułów liniowych i innych przemysłowych systemów ruchu.

W standardowych walcowanych śrubach kulowych powszechnie stosuje się wały śrubowe S55C z nakrętkami kulkowymi 20CrMo. DLY może również dostarczyć różne stopnie dokładności, długości niestandardowe, obróbkę końcową, konfiguracje nakrętek i pasujące jednostki podporowe zgodnie z wymaganiami aplikacji.

Jeśli Twój projekt ma określone wymagania dotyczące materiału lub-obróbki cieplnej, prześlij rysunek wraz z wymaganą średnicą, skokiem, długością, stopniem dokładności, ilością i warunkami pracy w celu potwierdzenia technicznego przed rozpoczęciem produkcji.