볼밀 베어링

볼밀 베어링과 그 제조 및 검사 공정에 대한 자세한 소개

I. 볼밀 베어링의 기능 및 종류

• 높은 하중 용량: 큰 반경방향 하중(1차)과 축방향 하중(실린더 회전에 의한)을 견딜 수 있음

• 충격 저항성: 불균일한 공급으로 인한 일시적인 과부하에 적응 가능

• 내마모성: 저널과의 낮은 마찰 계수(≤0.001) 및 서비스 수명 ≥10,000시간;

• 유지 보수성: 설치, 윤활, 교체가 쉽습니다.

1. 구면 롤러 베어링

• 구조: 외부 링에 구형 레이스웨이가 있는 롤러의 이중 열로, 내부 링이 외부 링에 대해 정렬되도록 함(±2° 처짐 허용 오차);

• 특징: 주로 반경방향 하중과 작은 축방향 하중을 견디며, 소형에서 중형 볼밀(실린더 직경 ≤3m)에 적합합니다.

2. 복열 테이퍼 롤러 베어링

• 구조: 두 줄의 테이퍼 롤러로, 반경 방향과 축 방향 하중을 모두 견딜 수 있음(강력한 축 방향 하중 용량)

• 특징: 쌍으로 설치해야 함(대칭적 배열), 중형에서 대형 볼밀(실린더 직경 3-5m)에 적합.

3. 슬라이딩 베어링(배빗 금속 문장)

• 구조: 베어링 쉘의 내부 표면에는 바빗 금속(주석 기반 또는 납 기반)이 주조되어 있으며, 오일 필름으로 윤활됩니다.

• 특징: 매우 높은 하중 용량(실린더 직경 ≥5m의 대형 볼밀에 적합)이지만 강제 윤활 시스템과 복잡한 유지 관리가 필요합니다.

2세. 볼밀 베어링의 제조 공정 (구면 롤러 베어링을 예로 들어 설명)

1. 내륜 및 외륜 제작 (재질: 고탄소 크롬 베어링강 GCr15)

• 빈칸 준비:

• 단조: 원형 강재를 850~900°C로 가열하여 링 블랭크(큰 쪽 끝단에 3~5mm 여유 공간)로 단조합니다. 단조 후, 노멀라이징(860°C에서 2시간, 공랭)을 통해 망상 탄화물을 제거합니다.

• 검사: 내부 결함에 대한 초음파 검사(유타)(φ2mm 이상의 내포물 없음)

• 거친 가공:

• 선삭: CNC 선반은 내부 구멍, 외부 원, 끝면을 가공하여 1~2mm의 연삭 여유를 남깁니다.

• 드릴링(외부 링): 윤활 구멍(직경 5-8mm)을 위치 허용 오차 ±0.5mm로 드릴링합니다.

• 열처리:

• 담금질: 830-860℃로 가열하고, 오일 냉각하여 ≤200℃로 냉각하여 경도 61-65HRC를 얻습니다.

• 담금질: 담금질 응력을 제거하고 구조를 안정화하기 위해 150~180℃에서 2~3시간 동안 유지합니다.

• 마무리 가공:

• 내부 링: 내부 연삭기는 내부 구멍(허용 오차 IT5, 표면 거칠기 라≤0.4μm)을 가공합니다. 센터리스 연삭기는 외부 레이스웨이(구면 정확도 0.005mm)를 가공합니다.

• 외부 링: 원통 연삭기는 외부 원을 가공합니다(허용 오차 IT6); 특수 연삭기는 내부 구면을 가공합니다(곡률 반경 편차 ±0.01mm);

• 연마:

• 슈퍼피니싱: 마찰계수를 낮추기 위해 레이스웨이 표면을 슈퍼피니싱(라≤0.1μm)하는 작업입니다.

2. 롤러 제조 (재질: GCr15SiMn, GCr15보다 내마모성이 우수함)

• 공백: 구형 헤드를 형성하기 위한 냉간 압연으로 산화 스케일을 제거합니다.

• 열처리: 담금질 + 저온 템퍼링(내륜과 동일, 경도 60-64HRC)

• 연마: 무심 연삭기는 바깥쪽 원(원통도 ≤0.002mm)을 가공하고, 구형 연삭기는 구형 끝(경로와 ≥90% 일치)을 가공합니다.

3. 케이지 제조 (재질: 저탄소강 20# 또는 황동 H62)

• 스탬핑: 강판을 포켓 구조로 스탬핑하거나(20# 강철의 경우), 황동을 단조한 후 돌려서 포켓을 형성합니다.

• 성형: 포켓 크기 허용 오차는 ±0.1mm로 포켓 내 롤러의 유연한 회전을 보장합니다(간격 0.1-0.3mm).

4. 조립 공정

• 세척: 모든 부품을 등유로 세척(철분과 오일 제거)합니다.

• 그룹 매칭: 내부 링, 외부 링 및 롤러는 반경 방향 클리어런스(0.1-0.3mm)를 보장하기 위해 치수 허용 오차(그룹당 ±0.001mm)로 그룹화됩니다.

• 리벳팅/용접: 케이지와 롤러를 조립한 후 리벳팅(강철 케이지) 또는 용접(황동 케이지)을 사용하여 고정합니다.

• 최종 검사: 회전 유연성(걸림 없음)을 점검하고, 방청유를 도포하고 포장합니다.

3세. 볼밀 베어링 검사 공정

1. 원자재 및 공란검사

• 재료 검사:

• GCr15: 크(1.4-1.65%) 및 C(0.95-1.05%) 함량을 확인하기 위한 스펙트럼 분석

• 바빗 금속(슬라이딩 베어링): 주석 기반 합금(주석≥83%)과 납 기반 합금(납≥78%)을 확인하기 위한 화학 분석.

• 단조 품질:

• 거시 조직 검사(에칭 방법): 수축 공동이나 균열 없음, 네트워크 카바이드 등급 ≤2.

2. 공정 중 검사(핵심 노드)

• 열처리 후:

• 경도: 록웰 경도 시험기는 내부/외부 링(61-65HRC)과 롤러(60-64HRC)를 측정합니다.

• 금속조직: 마르텐사이트 등급 ≤2, 잔류 오스테나이트 ≤15%(치수변화 방지).

• 마무리 가공 후:

• 치수 정확도: CMM은 내부 링 내경(IT5)과 외부 링 외경(IT6)을 측정합니다.

• 기하학적 허용차: 내부 링 반경 방향 흔들림 ≤0.003mm, 외부 링 단면 수직도 ≤0.002mm/100mm

• 표면 품질: 레이스웨이 거칠기(라≤0.4μm), 긁힘이나 멍이 없음(10배 확대경으로 확인).

3. 완제품 검사

• 회전 정확도:

• 내부 링 반경 방향 흔들림(정말로) ≤0.01mm, 외부 링 반경 방향 흔들림(파) ≤0.015mm

• 방사형 클리어런스: 촉침이나 클리어런스 게이지로 측정(0.1-0.3mm, 베어링 크기에 따라 조정)

• 수명 테스트: 가속수명시험(1000r/분, 정격하중의 1.2배)을 위한 샘플링으로 수명 ≥1000시간(실제 사용시 ≥10,000시간에 해당)

• 밀봉 성능 (밀폐형 베어링의 경우): 물 침지 시험(물 깊이 50mm, 500r/분, 30분간 물 침투 없음).