Рассмотрены вопросы производства подшипников для подвижного состава железнодорожного и автомобильного транспорта, в том числе зависимость производства подшипников от поставок по импорту материалов, технологий, станочного оборудования, что является государственной проблемой. Представленный анализ показывает, что возможно возобновление производства подшипников без привлечения импортных поставок или их минимизации за счет отечественной технологии.

Введение

Развитие подшипниковой отрасли Советского Союза опиралось на опыт производства подшипников из низкоуглеродистых цементуемых сталей типа 20X2H4A и высоколегированных сталей типа ШХ15СГ и стали с регламентированной прокаливаемостью ШХ4.

При производстве подшипников, способных выдерживать большие нагрузки, требуется строгое соблюдение технологического процесса, обеспечение высокой точности механической обработки и культуры производства. Каждый этап изготовления представляет собой сложный, длительный и трудоемкий процесс, где заготовка из металла превращается в надежное и долговечное комплектующее изделие для машиностроения. В связи с этим совершенствование технологии и повышение экономической эффективности производства подшипников является в настоящее время крайне актуальной проблемой.

Анализ проблемы и возможные решения

Основные этапы производства элементов подшипника:

• изготовление заготовки – выплавка стали на металлургических комбинатах с контролем химического состава (для крупногабаритных и сверхкрупногабаритных подшипников отливаются заготовки, которые в дальнейшем отковываются для исключения возможных внутренних дефектов), отделение «прибыли» и комля (удаление нежелательных примесей), прошивка откованной заготовки и насадка на вал, ковка кольца для устранения дефектов его структуры;

• механическая обработка заготовки – заготовки колец вытачиваются на токарных станках;

• цементация – ​кольца в течение нескольких суток нагревают до температуры 940 °C в газовой среде, насыщая поверхностный слой углеродом для прочности и твердости;

• высокий отпуск – ​термообработка при температуре 590–610 °C для получения требуемой микроструктуры и снятия внутренних напряжений;

• закалка – ​нагрев до температуры до 820 °C и охлаждение в масле для повышения поверхностной прочности и износостойкости;

• низкий отпуск – ​термообработка при температуре 150–180 °C для снижения хрупкости;

• шлифование – ​предварительная механическая обработка поверхностей;

• межоперационный отпуск – нагрев до температуры 100–120 °C для снятия внутренних напряжений;

• финишное шлифование – окончательная доводка до требуемых размеров; ​

• сборка и контроль качества перед отправкой заказчику.

Как указано выше, производство подшипников представляет собой длительный и трудоемкий цикл. Поэтому, для снижения длительности и трудоемкости широко применялась технология производства элементов подшипника из стали ШХ15СГ и внутренних колец из стали ШХ4 регламентированной прокаливаемости, упрочняемой объемно-­поверхностной закалкой с использованием сквозного индукционного нагрева и закалки быстродвижущимся потоком воды (ОПЗ). Использование стали ШХ4 в комплексе с представленным технологическим процессом цементации обеспечивает получение градиента свой­ств по сечению, что в свою очередь создает высокий уровень сжимающих напряжений в поверхностном слое и благоприятно влияет на усталостную прочность и износостойкость. Длительность процесса объемно-­поверхностной закалки внутреннего кольца железнодорожного подшипника составляет около трех минут, что в десятки раз меньше традиционных технологий термоообработки. Кроме того, использование быстродвижущегося потока воды в качестве охлаждающей среды позволяет улучшить экологические условия процесса термообработки.

Например, масштабные работы, проведенные по применению ОПЗ, позволили перейти к производству внутренних колец железнодорожных подшипников на пяти заводах СССР. В тот период времени данная технология не имела реальной альтернативы. Решениями Министерства путей сообщения (МПС) было предписано использование в грузовых и пассажирских вагонах только подшипников с внутренними кольцами из стали ШХ4 с ОПЗ.

В перспективе несложно вернуться к ранее положительно зарекомендовавшей себя технологии ОПЗ для производства как железнодорожных подшипников, так и крупногабаритных подшипников автомобилей с диаметром колец от 2,0 м и более. Такая технология была апробирована профессором Б. К. Ушаковым на подшипнике с кольцом диаметром 2,0 м. Реализовать собственное производство подшипников с применением сталей марок типа ПП и РП, упрочняемых ОПЗ, легче, чем применять дорого­стоящие высоколегированные стали с длительным процессом цементации, составляющим десять и более часов, что накладывает свой отпечаток на себестоимость продукции.

Подпишитесь на журнал, чтобы прочитать полную версию статьи.