Tổng hợp các nguyên liệu sản xuất vòng bi thép, nhựa, sứ

By Quản Trị01/02/2022

Trước đây nguyên liệu sản xuất vòng bi cơ bản là sắt và thép. Nhưng do yêu cầu kỹ thuật từ chế tạo các máy móc hiện đại. Mà các nhà khoa học và các thương hiệu vòng bi lớn đã nghiên cứu, chế tạo ra các nguyên liệu cải tiến thay thế như: nhựa, sứ, inox. Các nguyên liệu cơ bản để sản xuất Vòng bi – Bạc đạn. Mỗi thành phần của vòng bi được làm từ các loại chất liệu khác nhau. Mỗi loại sở hữu đặc tính vượt trội và ưu điểm riêng biệt. Do đó, việc thiết kế sản xuất vòng bi của từng thương hiệu vòng bi là khác nhau. Nên chất lượng và giá cả của từng thương hiệu cũng khác nhau.

1. Vòng bi được sản xuất từ nguyên liệu thép cơ bản

Vòng bi sản xuất từ nguyên liệu thép có bản được tuân theo các tiêu chuẩn sau: JIS G 4053, JIS G 4805, JIS G 4303, JIS G 4305, JIS G 4051, JIS H 5102, BAS 361 và SAE J 404…

1.1 Đối với vòng bi được sản xuất bằng nguyên liệu thép Cacbon

Bao gồm có 3 loại là: SUJ 2, SUJ 3, SUJ 5 (theo tiêu chuẩn Nhật Bản)

– SUJ 2 hoặc ký hiệu là 100 Cr6 thường được sử dụng phổ biến để sản xuất vòng bi phổ thông.

– SUJ 3 có lượng Mn lớn được sử dụng cho vòng bi có thành dày vì nó có độ cứng tốt, sử dụng để sản xuất vòng bi chịu lực tốt hơn.

– SUJ5 được tạo ra bằng cách thêm Mo vào SUJ3 để cải thiện độ cứng. Đối với vòng bi dày và lớn, siêu lớn, chủ yếu được sử dụng nguyên liệu SUJ5.

Thành phần nguyên liệu sản xuất vòng bi

Đối với vòng bi được sản xuất bằng thép Cacbon cao kết hợp hàm lượng crom nhất định hoặc thêm Mo có thể đạt độ cứng độ cứng từ 57 đến 64 HRC.

Tuy nhiên tuổi thọ của vòng bi được sản xuất bị ảnh hưởng rất nhiều bởi sự tinh khiết của nguyên liệu thép hợp kim, Phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng của tạp chất. Nếu trong nguyên liệu của thép lẫn các oxit hoặc các hạt phi kim và các oxit kim loại như nhôm oxit, được hình thành bởi quá trình oxy hóa trong quá trình nóng chảy, có thể dẫn đến giảm đáng kể tuổi thọ mỏi của ổ trục.

Oxit nhôm tương đối cứng và có thể vỡ khi thép được xử lý, chẳng hạn như trong quá trình rèn. Khi vỡ xảy ra có thể làm suy yếu cấu trúc.

1.2 Vòng bi sản xuất bằng nguyên liệu thép chịu lực

Vòng bi sản xuất bằng thép chịu lực SAE 52100 sẽ có độ cứng hơn. So với vòng bi được sản xuất bằng thép Cacbon

Vật liệu này được sử dụng để sản xuất vòng trong, vòng ngoài và con lăn. Thành phần hóa học của thép SAE 52100 có hàm lượng cacbon cao và khoảng 1,5% hàm lượng crom. Được sử dụng các phương pháp xử lý và xử lý nhiệt có kiểm soát. Các kỹ sư tạo ra các thành phần chịu lực hoàn thiện có đủ độ bền để chống nứt và bề mặt đủ cứng để chịu lực do tiếp xúc lăn.

Thành phần nguyên liệu sản xuất vòng bi chịu lực

Vòng bi thu nhỏ có độ chính xác cao được sản xuất từ thép crom SAE 52100 siêu sạch. Thép sử dụng để sản xuất được xử lý với các bước nấu chảy bổ sung.

Sản phẩm là loại thép có cấu trúc vật liệu hạt mịn đồng nhất. Bề mặt tiếp xúc của vòng bi có thể đạt được cấu trúc rất mịn nên vòng bi không gây tiếng ồn.

Phương pháp nhiệt luyện phổ biến nhất đối với thép SAE 52100 là làm cứng thép trong lò khí quyển có kiểm soát theo quy trình nghiêm ngặt. Vòng bi được sản xuất từ thép crom có thể hoạt động ở nhiệt độ liên tục lên đến 120°C.

2. Vòng bi sản xuất bằng nguyên liệu thép không gỉ

Vật liệu thép không gỉ có khả năng chống ăn mòn bề mặt cao hơn do hàm lượng crom cao hơn (~ 18%) với việc bổ sung niken. Nên vật liệu thép không được sử dụng để làm các bộ phận chịu lực.

Crom phản ứng với oxy để tạo thành một lớp oxit crom trên bề mặt nhằm tạo ra một màng bảo vệ. Giúp cho vòng bi được sản xuất bằng chất liệu thép không gỉ. Sẽ có độ bền cao hơn so với vòng bi được sản xuất bằng vật liệu khác.

2.1 Vòng bi sản xuất bằng nguyên liệu thép không gỉ Martensitic – AISI 440C

Hàm lượng carbon trong thép không gỉ Martensitic – AISI 440C đủ cao. Để có thể được làm cứng bằng các phương pháp xử lý nhiệt tiêu chuẩn lên đến HRC58. Do có hàm lượng cacbon thấp hơn nên khả năng chịu tải thấp hơn 20% trong vòng bi được làm từ vật liệu thép SAE 52100. Khả năng hoạt động tốt nhất của thép không gỉ Martensitic – AISI 440C chống ăn mòn là tốt nhất.

Ứng dụng vòng bi được sản xuất từ nguyên liệu thép AISI 440C tiếp xúc với nước ngọt và hóa chất nhẹ. Vì vậy vòng bi sản xuất từ nguyên liệu AISI 440C thường ít được sản xuất đại trà.

Các Vòng bi nhỏ làm từ thép không gỉ AISI 440C khi hoạt động sẽ hơi ồn vì các cacbua lớn thường tập trung tại các rãnh lăn tiếp xúc với con lăn (hạt bi). Được ứng dụng trong quá trình hoàn thiện rãnh lăn. Vòng bi lớn hơn thường không phải sản xuất theo phương pháp này. Vòng bi làm từ thép không gỉ AISI 440C có thể hoạt động ở nhiệt độ cao hơn thép chrome, liên tục lên đến 250°C. Vòng bi làm từ vật liệu này thường đắt hơn vòng bi sản xuất bằng thép mạ crôm.

2.2 Vòng bi sản xuất bằng nguyên liệu thép không gỉ Martensitic – ACD34 / KS440 / X65Cr13

Các nhà sản xuất vòng bi – bạc đạn thu nhỏ làm cho vành trong, vành ngoài và con lăn của vòng bi. Được làm bằng vật liệu thép không gỉ có hàm lượng carbon và crôm thấp hơn một chút. So với vòng bi được sản xuất bằng vật liệu AISI 440C như các mác thép: ACD34, KS440 và X65Cr13.

Sau khi được xử lý nhiệt, vật liệu này có các cacbua nhỏ hơn nên ổ trục sẽ có đặc tính tiếng ồn thấp vượt trội đồng thời có khả năng chống ăn mòn tương tự thép không gỉ – AISI 440C. Đôi khi một số nhà sản xuất sử dụng các phương pháp xử lý nhiệt được kiểm soát chặt chẽ làm cho độ cứng của vòng bi lên đến HRC 60.

2.3 Vòng bi sản xuất bằng nguyên liệu thép không gỉ Martensitic – SV30

Thép không gỉ Martensitic có thể được chỉnh sửa trong quá trình xử lý thép thô. Bằng cách hạ thấp hàm lượng carbon và đưa nitơ làm nguyên tố hợp kim. Nitơ làm tăng độ bão hòa của crom biến đổi thành nitrat crom, thay vì crom cacbua.

Kết quả là một loại thép có độ bền cao, độ cứng cao với cấu trúc vi mô vượt trội. Giúp kéo dài tuổi thọ vòng bi tới 100% (gấp đôi) trong một số ứng dụng nhất định. Thép không gỉ Martensitic – SV30 cũng cung cấp khả năng chống ăn mòn được tăng cường, thậm chí tốt hơn thép không gỉ Martensitic – AISI 440C và thép không gỉ Martensitic – ACD34.Được đánh giá tốt hơn tới 5 lần.

Vòng bi được sản xuất từ vật liệu này giá thành thường sẽ cao hơn từ 20 – 40% so với vòng bi được sản xuất từ các nguyên liệu khác. Nhưng thường thì giá trị nó đem lại có thể nhiều hơn nhờ hiệu suất ứng dụng vượt trội.

2.4 Vòng bi sản xuất bằng nguyên liệu thép không gỉ AISI316 / AISI316

Các bộ phận của vòng bi được sản xuất từ vật liệu này có khả năng chóng ăn mòn lớn hơn trong môi trường nước và hóa chất. Tuy nhiên hàm lượng cacbon trong thép không gỉ AISI316 / AISI316 lại thấp hơn nhiều so với SAE 52100.

Vì vậy vòng bi chỉ có thể hoạt động dưới tải trọng và tốc độ thấp. Các bề mặt của vòng bi phải thực hiện một phản ứng hóa học với oxy gọi là quá trình thụ động. Màng thụ động được hình thành trên bề mặt vòng bi bảo vệ vòng bi khỏi bị ăn mòn. Khả năng chống ăn mòn của vòng bi là tốt nhất khi ổ trục không hoàn toàn chìm trong chất lỏng.

Vòng bi làm từ vật liệu này thường không phải hàng thông dụng nên thường sẽ phải đặt hàng riêng. Với số lượng lớn nhất định cho từng đơn hàng. Chính vì vậy, nên giá thành vòng bi loại này tương đối cao.

2.5 Vòng Bi sản xuất bằng nguyên liệu thép Hợp Kim Trung Bình AISI8620 hoặc AISI4320

Vòng bi làm từ vật liệu thép hợp kim carbon trung bình hoặc thấp là vòng bi có cấp độ chính xác bán hoặc độ chính xác của thương mại. Các vòng bi làm từ các vật liệu này thường có giá thành thấp. Các vật liệu sản xuất vòng bi phổ biến là AISI8620 hoặc AISI4320.

Thông thường các vòng trong và vòng ngoài được làm cứng bề mặt trong một quá trình xử lý nhiệt gọi là tôi hoặc cacbon hóa. Những vòng bi làm từ các vật liệu này không thể mang tải cao hoặc hoạt động ở tốc độ cao và chúng không có khả năng chống ăn mòn.

Các vòng bi này thường được sử dụng ở những vị trí máy móc không đòi hỏi yêu cầu kỹ thuật cao.

2.6 Vòng bi sản xuất bằng nguyên liệu không gỉ AISI303 / AISI304

Thép không gỉ AISI303 hoặc AISI304 được sử dụng để sản xuất các tấm chắn (phớt), vòng đệm và vòng cách (khung) của các vòng bi chống ăn mòn. Vì chúng có khả năng chống ăn mòn vừa phải và chi phí sản xuất hợp lý. Ngoài ra thép không gỉ AISI303 hoặc AISI304 dễ dàng để sản xuất các hình dạng khác nhau.

2.7 Thép carbon thấp AISIC1008 / AISIC1010

Thép carbon thấp AISIC1008, AISIC1010 được sử dụng để sản xuất vòng cách (khung). Phớt (vòng đệm) bằng hoặc có thể sử dụng vật liệu thay thế là nhựa hoặc cao su.

Tuy nhiên vòng đệm được sử dụng thép carbon thấp AISIC1008 / AISIC1010 cần được bảo vệ khỏi sự ăn mòn với lớp phủ dầu, mỡ. Hoặc có thể sử dụng bằng cách mạ vòng đệm để giảm thiểu sự ăn mòn.

3. Vòng bi làm bằng nhựa

Hiện nay ngoài vật liệu sản xuất vòng bi bằng thép, thì vòng bi còn được các nhà sáng chế sản xuất vòng bi từ nhựa. Nhằm hạn chế những nhược điểm của vòng bi thép để nhằm đáp ứng được các yêu cầu của máy móc hiện đại ngày nay.

Có rất nhiều loại và hỗn hợp vật liệu nhựa khác nhau dùng để sản xuất vòng bi. Mỗi một thành phần lại có các đặc tính cơ học và vật lý khác nhau. Mà phụ thuộc vào nhu cầu sử dụng các nhà sản xuất sẽ làm ra vòng bi – bạc đạn hoàn toàn bằng nhựa hoặc nhựa kết hợp với kim loại.

Các vật liệu nhựa sản xuất vòng bi – bạc đạn phổ biến

PU: Đặc tính nhẹ, ít ma sát
PTFE: Có hệ số ma sát rất thấp, cách điện hoàn hảo, chịu được môi trường hóa chất.
PA: Chịu lực tốt, ít bị ăn mòn và có bề mặt nhẵn nên tạo ra ít tiếng ồn trong suốt quá trình sử dụng. Một đặc tính nổi bật khác là có khả năng chịu nhiệt tốt kể cả khi nhiệt độ nóng lạnh thay đổi vẫn đảm bảo tính cơ học ban đầu.
PVC: Ứng dụng rất tốt trong các môi trường có tính acid và kiềm với nồng độ cao.
POM: chất liệu màu vàng hay trắng, có bề mặt dày kín và trơn nhẵn, có độ bóng cao.
Nylon: Có tính chất vật lý dẻo dai chịu mài mòn tốt, độ bền và bôi trơn đạt, giá thành sản xuất vòng bi thấp.

Ưu điểm sử dụng vòng bi nhựa

Vòng bi nhựa là lựa chọn tối ưu khi hoạt động đòi hỏi trọng lượng và tiếng ồn cao. Nhờ chất liệu bằng nhựa nên vòng bi loại này có khả năng tự bôi trơn, chống ăn mòn và hoạt động êm ái. Một điểm cộng cho vòng bi nhựa là rất nhẹ, với cùng một mã, chúng chỉ nhẹ bằng 1/3 vòng bi thép tương đương, mang đến một loại vòng bi có tích hợp các ưu điểm sau:

Chống lại các tác nhân gây hại trong môi trường nước như nước biển, nước hồ bơi.
Trọng lượng nhẹ nên tiết kiệm năng lượng để quay vòng bi do.
Không dẫn điện và nhiễm từ tính.
Hiệu suất sản xuất cao.
Không cần bôi trơn bằng dầu mỡ nên tiết kiệm chi phí vận hành.
Trong quá trình sử dụng, giảm được tiếng ồn đáng kể.
Giảm ma sát và sự sinh nhiệt.
Chi phí sản xuất thấp.
Hiệu suất làm việc tuyệt vời trong môi trường hóa chất.

Nhược điểm khi sử dụng vòng bi nhựa

Nhược điểm khi sử dụng vòng bi nhựa so với vòng bi thép truyền thống. Đó là khả năng chịu tải thấp, độ cứng kém và không làm việc được ở nhiệt độ cao trên 300°F. Chúng thường được sử dụng trong các cơ cấu và thiết bị tải nhẹ, làm việc ở tốc độ thấp đến trung bình. Tuổi thọ của vòng bi – Bạc đạn nhựa tương đối thấp.

Ứng dụng cho vòng bi nhựa

Thiết bị trong ngành mạ.
Thiết bị chế biến thực phẩm.
Thiết bị chần đoán hình ảnh hạn chế nhiềm từ như máy chụp MRI trong ngành y tế.
Ngành sản xuất các thiết bị bán dẫn.
Máy bơm và thiết bị phun.
Thiết bị bán dẫn.

4. Vòng bi sản xuất bằng nguyên liệu gốm (sứ)

Để cải thiện các mặt hạn chế của vòng bi nhựa và để đáp ứng được thêm các tính năng sử dụng của thiết bị máy móc. Hiện nay các nhà sáng chế đã sản xuất ra vòng bi làm từ gốm sứ. Để cải tiện những mặt hạn chế của vòng bi thép và vòng bi nhựa.

Vòng bi làm từ gốm (ceramic) có khả năng chịu được lực tốt hơn thép crôm. Nhiệt độ cao hoặc thấp, độ ma sát và giãn nở thấp, chống mài mòn tốt hơn nhiều so với vòng bi nhựa và thép.

Các chất liệu sản xuất vòng bi gốm (sứ)

– Zirconia (ZrO2): khả năng chịu ăn mòn tốt vì nó trơ với chất ăn mòn mạnh. Nó có khả năng chịu nhiệt lên đến 1800°F. Tuổi thọ sử dụng cao, chịu lực tốt.

– Silicon Nitride (Si3N4): có khả năng nhiệt tốt, chịu nhiệt lên tới 2552°F. Vòng bi làm từ chất liệu này ứng dụng cho các máy móc có độ chịu tải lớn, tốc độ và nhiệt độ cao.

– Alumina Oxide (AL2O3): chất liệu này chịu nóng tốt hơn Si3N4. nhiệt độ có thể lên tới 3180°F. Ngoài ra, nó còn có khả năng chịu ăn mòn, trừ môi trường axít đậm đặc. Tuổi thọ sử dụng cao, chịu lực tốt hươn là chất liệu Si3N4.

Phân loại vòng bi sứ

Vòng bi sứ được chia làm 2 loại chính:

– Full ceramic bearing: Vòng bi được làm hoàn toàn bằng sứ. Loại này có giá thành cao nhất nên ít được sử dụng.

– Hybrid bearing: là kiểu vòng bi được sản xuất kết hợp giữa sứ với thép không gỉ. Trong đó vòng ngoài được làm bằng thép và các viên bi là bi sứ. Loại này được sử dụng thông dụng nhất bởi giá thành rẻ hơn.

Ưu điểm vượt trội của vòng bi gốm

– Chịu được độ mài mòn: Đây có thể coi là ưu điểm lớn nhất mà vòng bi gốm có được. Trong môi trường hóa chất như kiềm, Axit vô cơ và hữu cơ vòng bi gốm hoạt động rất tốt. Chỉ trừ các chất oxi hóa đặc thù cực mạnh như HCL, HF, H2SO4. Chịu lực tốt hơn cả thép crom lên đến trên 75 HRC, ứng dụng rất nhiều trong công nghiệp nặng.

– Chịu được nhiệt độ cao: Chịu được môi trường nhiệt độ cao lên đến hơn 1000 độ C.

– Không cần bôi trơn bằng dầu mỡ nên tiết kiệm chi phí vận hành.

– Chịu được Tốc độ cao và độ chính xác cao.

– Cách điện tốt và còn có thể ngăn chặn phát sinh dòng điện bất ngờ, là ưu điểm mà không loại vòng bi thép nào có thể có được.

– Độ ma sát thấp thấp nhất trong các chất liệu làm nên vòng bi. Vì chất liệu gốm rất nhẵn và nhẹ giúp cho vòng bi hoạt động giảm ma sát đáng kể nên duy trì được tuổi thọ khá cao. Độ ma sát khi hoạt động chỉ bằng khoảng 60% so với vòng bi thép cùng loại.

– Độ ma giãn nở thấp có thể hoạt động tốt trong môi trường thay đổi nhiệt độ cao.

– Tuổi thọ cao gấp 2 -7 lần vòng bi thép, tùy vào từng vị trí cũng như ngành nghề.

– Vệ sinh, bảo quản đơn giản

Nhược điểm của vòng bi gốm

Nhược điểm duy nhất của vòng bi gốm là giá thành khá cao. Nên chúng thường được ứng dụng chủ yếu trong các ngành công nghiệp công nghệ cao.

Ngoài ra cũng có thể sử dụng vòng bi Hybrid bearing thay vì vòng bi Full ceramic bearing để giảm thiểu chi phí sản xuất.

Quý khách hàng có bất kỳ thắc mắc liên quan đến giá cả, chất liệu, chủng loại cũng như các thương hiệu vòng bi trên thị trường.

Xin quý khách liên hệ với chúng tôi:

Công ty Cổ phần Phát Triển Công Nghệ Cao Su

Đ/C: Thôn Phù Lưu Thượng, xã Phù Lưu, huyện Ứng Hòa, TP.Hà Nội

Hotline: 0836.558.558

Email: vongbihrb@gmail.com

Website: https://vongbihrb.com/

About Quản Trị

Tài khoản dùng để quản trị website của bạn !

View all posts by Quản Trị →