Нержавеющие шарико-винтовые передачи INNER: производство и технические характеристики
Комплексное техническое руководство по материалам, проектированию и изготовлению прецизионных ШВП из коррозионно-стойких сталей
1. Введение в технологию ШВП INNER
Компания ООО "Иннер Инжиниринг" специализируется на изготовлении ШВП из коррозионно-стойких сталей по индивидуальным чертежам заказчика. Наше производство основано на использовании правильно подобранных марок нержавеющих сталей и современных технологий обработки.
ШВП расшифровка: Шарико-Винтовая Передача — высокоточный механизм преобразования вращательного движения в поступательное с использованием шариков качения между винтом и гайкой.
Важно: Выбор правильной марки стали критически важен для обеспечения требуемых характеристик ШВП. Не все нержавеющие стали подходят для изготовления высоконагруженных элементов передачи.
2. Материалы для изготовления нержавеющих ШВП
2.1. Классификация нержавеющих сталей для ШВП
При производстве ШВП используются различные классы нержавеющих сталей, каждый из которых имеет свои преимущества и ограничения:
| Класс стали | Структура | Закаливаемость | Твердость (HRC) | Коррозионная стойкость | Применение в ШВП |
|---|---|---|---|---|---|
| Мартенситные | Мартенсит после закалки | Да (традиционная) | 40-62 | Хорошая | 5 |
| Аустенитные | Аустенит (ГЦК) | Только поверхностная | 20-25 (до 60 после азотирования) | Отличная | 3 |
| Ферритные | Феррит (ОЦК) | Нет | 20-35 | Хорошая | нет |
2.2. Мартенситные нержавеющие стали — оптимальный выбор
AISI 440C (95Х18)
Подшипниковая сталь премиум-класса
Идеальна для высоконагруженных элементов ШВП. Отличная износостойкость и контактная выносливость.
AISI 420 (20Х13)
Универсальная конструкционная сталь
Оптимальное соотношение цена/качество для стандартных применений.
AISI 410 (12Х13)
Базовая мартенситная сталь
Хорошая обрабатываемость и свариваемость для вспомогательных деталей.
AISI 403 (08Х13)
Низкоуглеродистая мартенситная
Повышенная пластичность для деталей сложной формы.
2.3. Детальное сравнение марок сталей
| Марка AISI | Российский аналог | C, % | Cr, % | Твердость после закалки, HRC | Оптимальное применение |
|---|---|---|---|---|---|
| 440C | 95Х18 | 0,95-1,20 | 16-18 | 58-62 | Прецизионные винты, шарики |
| 440B | 85Х17 | 0,75-0,95 | 16-18 | 56-58 | Винты средней точности |
| 440A | 65Х13 | 0,60-0,75 | 16-18 | 54-56 | Менее нагруженные детали |
| 420 | 20Х13 | 0,16-0,25 | 12-14 | 50-55 | Универсальное применение |
| 410 | 12Х13 | 0,08-0,15 | 11,5-13,5 | 42-48 | Корпусные детали |
2.4. Аустенитные стали — специальные применения
Внимание: Аустенитные стали AISI 304 (12Х18Н10Т) и AISI 316L (03Х17Н14М3) НЕ закаливаются традиционными методами. Для их упрочнения требуется дорогостоящее ионное азотирование.
| Марка | Особенности | Метод упрочнения | Когда применять |
|---|---|---|---|
|
AISI 304 (12Х18Н10Т) |
Cr: 18-20%, Ni: 8-10% Отличная коррозионная стойкость |
Ионное азотирование 520-550°C, 20-40 часов |
Пищевая промышленность Слабоагрессивные среды |
|
AISI 316L (03Х17Н14М3) |
+ Mo: 2-3% Максимальная коррозионная стойкость |
Ионное азотирование Процесс Kolsterising® |
Морская вода Агрессивные химикаты |
2.5. Неподходящие марки сталей
НЕ используйте для ШВП:
- AISI 430 (12Х17) — ферритная сталь, не закаливается, максимум 25 HRC
- AISI 409 (08Х13) — ферритная, слишком мягкая
- AISI 201 (12Х15Г9НД) — недостаточная износостойкость
Эти стали подходят только для декоративных и ненагруженных элементов!
3. Технология производства ШВП INNER
3.1. Производственный процесс для мартенситных сталей
| Этап | Операция | Параметры | Достигаемая точность |
|---|---|---|---|
| 1 | Токарная обработка | Станки с ЧПУ, припуск 0,5-1 мм | ±0,01 мм |
| 2 | Фрезерование канавок | 5-осевые центры | ±0,005 мм |
| 3 | Термообработка | Закалка 1010-1065°C + отпуск 150-370°C | 58-62 HRC |
| 4 | Черновое шлифование | Резьбошлифовальные станки | ±0,005 мм |
| 5 | Финишное шлифование | Прецизионное оборудование | ±0,002 мм |
| 6 | Суперфиниш (опционально) | Полировка, Ra 0,08-0,16 мкм | Класс C3 |
3.2. Режимы термообработки мартенситных сталей
AISI 440C (95Х18)
AISI 420 (20Х13)
3.3. Альтернативные методы упрочнения
| Метод | Применимость | Параметры | Результат |
|---|---|---|---|
| Ионное азотирование | Аустенитные стали | 520-550°C, 20-40 ч | HV 1200 (поверхность) |
| Плазменное азотирование | Все типы | 260-600°C | Слой 0,1-0,5 мм |
| Kolsterising® | Аустенитные стали | Низкотемпературное | Без потери коррозионной стойкости |
4. Стандарты и классы точности
4.1. Актуальные стандарты на 2025 год
| Стандарт | Статус | Область применения |
|---|---|---|
| ISO 3408-2:2021 | Действующий (обновлен в 2021) | Номинальные диаметры и шаги |
| ISO 3408-5:2006 | Действующий | Статические и динамические нагрузки |
| JIS B1192-2018 | Актуальная версия | Японский стандарт |
| DIN 69051 | Действующий | Немецкий стандарт |
| ОСТ 2 РЗ1-4-88 | Действующий | Российский отраслевой |
4.2. Классы точности ШВП
| Класс | Допуск на 300мм (мкм) | Применение | Серия INNER |
|---|---|---|---|
| C3 | ±8 | Прецизионные станки с ЧПУ | INNER-Precision |
| C5 | ±18 | Стандартные станки | INNER-Standard |
| C7 | ±52 | Промышленное оборудование | INNER-Industrial |
| C10 | ±210 | Транспортные системы | INNER-Transport |
5. Технические расчеты
5.1. Расчет динамической грузоподъемности
Базовая формула (ISO 3408-5):
Ca = fc × i^0.86 × Z × Dw^1.8
где:
Ca — динамическая грузоподъемность (Н)
fc — коэффициент материала (1,0 для 440C)
i — количество рядов шариков
Z — количество шариков в ряду
Dw — диаметр шарика (мм)
5.2. Расчет долговечности
Ресурс L10 (90% надежность):
L10 = (Ca/P)³ × 10⁶
где:
L10 — расчетный ресурс (оборотов)
Ca — динамическая грузоподъемность (Н)
P — эквивалентная нагрузка (Н)
Пример расчета для INNER-2505-SS (сталь 440C):
Диаметр винта: 25 мм, шаг: 5 мм
Материал: AISI 440C (95Х18), твердость 60 HRC
Диаметр шарика: Dw = 3,969 мм
Количество шариков: Z = 26
Ca = 1,0 × 1 × 26 × 3,969^1.8 = 31,900 Н ≈ 32 кН
6. Размерный ряд и обозначения
6.1. Стандартные типоразмеры ШВП INNER
| Обозначение | Диаметр (мм) | Шаг (мм) | Материал | Динамическая нагрузка (кН) | Макс. скорость (об/мин) |
|---|---|---|---|---|---|
| INNER-1605-440C | 16 | 5 | AISI 440C | 11,2 | 3800 |
| INNER-2005-440C | 20 | 5 | AISI 440C | 19,8 | 3200 |
| INNER-2505-440C | 25 | 5 | AISI 440C | 31,9 | 2800 |
| INNER-3210-420 | 32 | 10 | AISI 420 | 52,5 | 2200 |
| INNER-4010-420 | 40 | 10 | AISI 420 | 83,2 | 1800 |
| INNER-5010-316L* | 50 | 10 | AISI 316L+азотирование | 95,0 | 1500 |
* Специальное исполнение для агрессивных сред с ионным азотированием
7. Применение в различных отраслях
Станкостроение
Стандартное применение для ЧПУ станков
Пищевая промышленность
Оборудование с повышенными санитарными требованиями
Фармацевтика
Прецизионное дозирующее оборудование
Морское оборудование
Системы для работы в морской воде
8. Рекомендации по выбору материала
Алгоритм выбора стали для ШВП:
- Стандартные применения (90% случаев): AISI 440C или 420
- Пищевая промышленность: AISI 420 (достаточная коррозионная стойкость)
- Агрессивные среды: AISI 316L с ионным азотированием
- Бюджетные решения: AISI 410 для корпусных деталей
- НЕ использовать: ферритные стали (430, 409)
8.1. Сравнительная стоимость решений
| Материал | Относительная стоимость | Долговечность | Рекомендация |
|---|---|---|---|
| AISI 440C | 100% | Отличная | Оптимальный выбор |
| AISI 420 | 80% | Хорошая | Бюджетный вариант |
| AISI 316L + азотирование | 250% | Отличная | Только для спец. условий |
| AISI 304 + азотирование | 200% | Хорошая | Избыточно для обычных условий |
9. Контроль качества
9.1. Методы контроля
| Параметр | Метод контроля | Допуск | Периодичность |
|---|---|---|---|
| Химический состав | Спектральный анализ | По ГОСТ/ASTM | Каждая партия |
| Твердость | Роквелл HRC | ±2 HRC | 100% |
| Микроструктура | Металлография | Мартенсит + карбиды | Выборочно |
| Геометрия резьбы | Профилометр | ±0,001 мм | 100% |
| Шероховатость | Профилометр | Ra 0,2-0,8 мкм | Выборочно |
10. Заключение
Компания ООО "Иннер Инжиниринг" производит высококачественные нержавеющие ШВП, используя правильно подобранные марки коррозионно-стойких сталей. Основой нашего производства являются мартенситные стали AISI 440C и 420, обеспечивающие оптимальное сочетание износостойкости, твердости и коррозионной стойкости.
Наши услуги:
- Подбор оптимальной марки стали под ваши условия эксплуатации
- Изготовление ШВП по чертежам заказчика
- Полный цикл термообработки
- Контроль качества на всех этапах
- Техническая поддержка и консультации
Контакты для консультаций INNER
Наши специалисты помогут выбрать оптимальное решение для ваших задач
Продукция INNER — это правильный выбор материалов, современные технологии и гарантия качества для ваших технических решений.
