За последние десятилетия технологии мировой подшипникостроительной индустрии стремительно развивались и включали в себя новые материалы, повышающие эксплуатационные характеристики. Однако, основной доступный производственный материал подшипников качения ― это по-прежнему сталь.
Кольца и тела качения изготавливаются из высокоуглеродных хромистых сталей. В обозначениях системы отечественных стандартов это стали марки ШХ с цифровым индексом, указывающим процентное содержание (десятые доли %) хрома. Для изготовления тел качения подходят стали ШХ6, ШХ9, ШХ15, колец ― ШХ9, ШХ15, ШХ15СГ. Кольца крупногабаритных подшипников качения выполняются из стали 20Х2Н4А с поверхностным цементирующим слоем 5-6 мм. Процесс цементации требует дополнительной длительной термообработки. Перед механической обработкой заготовки проходят отжиг в соответствующем температурном режиме. Коррозионноустойчивые модели подшипников, работающих в агрессивных средах, изготавливаются из стали 95Х18 со специальным составом, и проходят закалку в горячем масле.
Альтернативный материал подшипников
Полимерные подшипники качения обладают минимальной массой, не требуют постоянного смазывания, сопоставимы по стоимости с металлическими, однако значительно уступают по грузоподъемности, износоустойчивости, термостойкости. Применяются такие лёгкие подшипники в особых условиях без постоянной нагрузки: на пищевых производственных линиях, в химической промышленности, в приборостроении, электронике.
Подшипники качения из армированных композитных материалов обладают достаточной прочностью, малым весом, химической стойкостью, противокоррозионными свойствами, но часто стоят дороже классических и устанавливаются в дорогостоящем аэрокосмическом, медицинском оборудовании, точном приборостроении. Основой композита часто служат углеродные волокна, дополняемые графитом, PP (полипропиленом) PTFT (полиэстером), PTS, стекловолокном, PAI, POM (полиоксиметиленом).
Для производства сепараторов, помимо стали и латуни, используются несколько разновидностей полиамида, сочетающего отличную упругость и прочность, полиэфирэфиркетон, обладающий термической и химической устойчивостью, текстолит, выдерживающий высокую радиальную нагрузку.
Наибольших практических результатов добились производители подшипников качения с комбинированным составом. В них для достижения определенных характеристик могут сочетаться традиционные стали, сплавы, с полимерами, композитами, керамическими и нитрид-кремниевыми деталями, специальными смазочными материалами. Такие подшипники превосходят стальные по многим параметрам и уже применяются серийно в производстве авто-, мото- транспорта, машиностроении, станкостроении, роботизированной технике.
Лидерство мировой подшипниковой индустрии по серийному выпуску подшипников с применением инновационных материалов удерживают компании SKF, NSK, INA.
Специалисты SKF постоянно проводят изыскания и научные разработки по части материаловедения, которые затем внедряются в серийное производство подшипников качения.
SKF выпускают целиком полимерные шарикоподшипники, подшипники с пластиковыми корпусами и стальными шариками, стальными кольцами и шариками из нитрида кремния.
Одним из продуктовых сегментов NSK является выпуск целиком керамических шарикоподшипников и подшипников из фторсодержащих полимеров. Такие модели устойчивы к химически агрессивным средам и совершенно не поддаются коррозии.
Компания INA разрабатывает детали подшипников из разновидностей пропиленов с металлическим армированием.