Пок­ры­тие под­шипни­ков

Условия работы нередко выходят за пределы возможностей обычных подшипников. Тем не менее, использование покрытий или сочетаний покрытий, которые наносятся на поверхности деталей подшипника, позволяет значительно увеличить срок их службы. С учетом все возрастающих требований к различным промышленным компонентам, производители стремятся разработать оптимальные сочетания материалов и технологий подшипниковых покрытий. Для промышленных подшипников качения и скольжения доступно довольно много видов покрытий, которые могут быть нанесены разными методами. При этом каждое сочетание дает свои преимущества. Если имеет место коррозия, усиленный износ или воздействие электрического тока на подшипник, покрытие наносится на материал основы подшипника, причем обычно только на одну поверхность и без термохимической диффузии между поверхностным и основным материалами.

Коррозию и фреттинг-коррозию можно предотвратить с помощью железо-цинкового или никель-цинкового покрытия, нанесенного на детали подшипника (внутреннее кольцо, наружное кольцо, тела качения и т.д.). Например, очень тонкий, от 0,5 до 5 мкм, слой железо-цинкового сплава обеспечивает хорошую и недорогую защиту от коррозии при испытаниях в солевом тумане согласно DIN EN ISO 9227 – от 48 до 360 часов до образования красной ржавчины. Если требуется усиленная защита от коррозии, например, для крупногабаритных подшипников в горно-шахтном оборудовании, может применяться железо-цинковое покрытие с пассивацией или хроматированием. В качестве катодной защиты могут применяться никель-цинковые сплавы с толстым пассивированным или гальваническим слоем. Такое покрытие, обычно имеющее серебристый или радужный желтый цвет, обычно используется в подвижных несущих узлах машин и конструкций, требующих хорошей защиты от коррозии, таких как поворотные втулки, оси, рычаги и т.д. Для еще более надежной антикоррозийной защиты подходят тонкослойные пластинчатые цинковые покрытия, имеющие серо-серебристый цвет, толщину 8…15 мкм и применяющиеся для подшипников, винтов, корпусов и датчиков. Они мягкие и частично катодные.

Многие прецизионные подшипники качения требуют защиты от износа, трения или проскальзывания. В данном случае могут использоваться покрытия из смешанных оксидов железа для улучшения приработки и предотвращения проскальзывания. Эти покрытия можно часто встретить, например, в шарикоподшипниках, работающих в условиях плохого смазывания. Если возможна фреттинг-коррозия, могут использоваться покрытия на основе фосфата цинка. Они позволяют предотвратить повреждения, например, буксовых конических роликовых подшипников, или крупногабаритных подшипников на целлюлозно-бумажных комбинатах. Покрытия из фосфата марганца используются, когда требуется улучшение скольжения или приработки. Среди примеров можно назвать отверстие внутреннего кольца в коренном подшипнике коленчатого вала, сепараторы из листовой стали, переходные втулки и т.д. Для подшипников, требующих высокой износоустойчивости (следовательно, высокой твердости), особенно в точках осевого контакта на поверхностях с предполагаемой фреттинг-коррозией, рекомендуется столбчатое покрытие из твердого хрома. Оно также обеспечивает эффективную защиту от износа в условиях смешанного трения, особенно для небольших шарикоподшипников и роликоподшипников. Устойчивость твердого хрома к коррозии в 5 раз выше, чем у обычной подшипниковой стали (на основании испытаний в солевом тумане по DIN EN ISO 9227), а твердость – примерно 1000 HV. Типичные применения включают: дорожки качения высокопрецизионных подшипников, наружный диаметр шпиндельных подшипников, кольца шарикоподшипников автомата перекоса в вертолетах, компоненты линейных подшипников и сплошное покрытие сферических роликоподшипников (тел и дорожек качения) для коррозионных сред. Темно-серое или черное, покрытие из ПТФЭ (политетрафторэтилен, тефлон) используется для улучшения скользящей способности наружного кольца подшипника. Другим его преимуществом является снижение коэффициента трения до значений менее 0.1 при осевом перемещении колец. Оно используется в подшипниках главного ротора турбин в электроэнергетике и сферических роликоподшипниках цементных заводов и ЦБК. Токоизоляция Если подшипник необходимо защитить от прохождения электрического тока, лучшее решение – это покрытие из оксидной керамики. Обычно они выполняются из оксида алюминия с герметиком. Толщина составляет от 100 до 200 мкм. В зависимости от типа используемого покрытия, может обеспечиваться токоизоляция для напряжений до 1000 В, даже во влажных средах. Основные их применения – это подшипники тяговых электродвигателей и колесных пар поездов, а также генераторов на электростанциях.

О подшипниках с изолирующим покрытием INSOCOAT- на странице специальные подшипники. Поверхности, подверженные трибомеханическим напряжениям Для поверхностей, подверженных высоким трибомеханическим (связанным с трением) нагрузкам, например, при недостаточном смазывании, могут применяться графитовые покрытия. Они достаточно твердые и аморфные, обычно имеют толщину 2…4 мкм, и обеспечивают снижение трения до 7 раз по сравнению с трибологической парой сталь/сталь. Среди других преимуществ – очень высокая защита от износа при смешанном трении, высокая износоустойчивость благодаря высокой твердости, более 2000 HV и способность работать при высоких температурах. Применяются покрытия из графита, например, в толкателях привода клапанов, топливных системах и высокотемпературных печах. Также для таких условий подходят различные металлоуглеродные покрытия, нитрид хрома, карбонитрид хрома и нитрид титана.