Stal do ulepszania cieplnego - stal używana do obróbki cieplnej ulepszania cieplnego. Do procesu ulepszania stosuje się przeważnie stale konstrukcyjne wyższej jakości, niskostopowe oraz stale stopowe o zawartości węgla 0,25% do 0,60%. Ulepszanie stali polega na połączeniu hartowania z wysokim odpuszczaniem. Proces ten stosowany jest na odpowiedzialne wyroby stalowe, które poddawane są później obróbce skrawaniem, takie jak wały okrętowe i samochodowe, wały korbowe, części broni maszynowej itp.

Osie i wały wykonuje się najczęściej ze stali:

- konstrukcyjnej węglowej zwykłej jakości, gdy elementy są mało obciążone w maszynach mniej ważnych, stosowane bez obróbki cieplnej i gdy bardziej wymagana jest sztywność elementu niż jego wytrzymałość,

- konstrukcyjnej węglowej wyższej jakości (najczęściej 35, 45 i 55),

- konstrukcyjnej stopowej do ulepszania cieplnego, przeważnie chromoniklowej, gdy wymagana jest mała średnica wału,

- konstrukcyjnej stopowej do nawęglania lub azotowania,

- konstrukcyjnej stopowej o szczególnych własnościach, gdy wymagane są szczególne cechy, jak żaroodporność, nierdzewność, kwasoodporność itp,

- W przypadku wałów o skomplikowanych kształtach (wykorbionych), lub wałów wielkogabarytowych wykonuje się wały odlewane lub kute, staliwne lub żeliwne.

Najczęściej stosowanymi połączeniami na wale, umożliwiającymi przeniesienie momentów skręcających są:

- połączenia wpustowe,

- połączenia wielowypustowe,

- połączenia wciskowe,

Łożyska ze względu na kształt części tocznych (rys. 3.5 i 3.6) można podzielić na:

• kulkowe,

• wałeczkowe:

  • walcowe,

  • igiełkowe,

  • stożkowe,

  • baryłkowe i inne.

kulka	wałeczek walcowy	igiełka	wałeczek stożkowy	baryłka

Łożyska ze względu na możliwość wzajemnego wychylenia się pierścieni (rys. 3.7) można podzielić na:

• zwykłe,

• wahliwe,

• samonastawne.

Dla łożysk o wymiarach metrycznych zostały ustalone przez ISO tablice głównych wymiarów, z którymi powinny być zgodne wymiary wszystkich typów łożysk bieżąco produkowanych i nowo projektowanych. Tablice te są okresowo uzupełniane. Polski Komitet Normalizacyjny przyjął te dane do PN/M-86404.

W systemie normalizacyjnym każde łożysko ma numer - cechę składającą się z grup cyfrowych i literowych, w których zakodowane są konstrukcje i użytkowe właściwości łożyska (rys. 9.1). Grupa znajdująca się na początku łożyska wskazuje rodzaj łożyska. Następna, jednocyfrowa lub dwucyfrowa grupa wymiarowa określa proporcje jego wymiarów i przedstawia odmianę wymiarową. Ostatnia grupa cyfrowa informuje o średnicy otworu łożyska. Za nią znajduje się oznaczenie odmiany konstrukcyjnej. Połączenie grup rodzaju łożyska, odmiany wymiarowej i konstrukcyjnej stanowi serię łożyska. Mieszana literowo-cyfrowa grupa na końcu numeru informuje o charakterze specjalnego wykonania.

Rys. 9.1. System oznaczania łożysk tocznych

Rodzaj łożyska nie zawsze jednoznacznie wynika z pierwszej grupy numeru ze względu na ograniczoną liczbę cyfr od 1 do 9 w porównaniu z liczbą rodzajów łożysk. W związku z tym rodzaje łożysk wykonywane w różnych odmianach wymiarowych oznaczono tą samą cyfrą i ich jednoznaczne oznaczenie stanowi połączenie grupy rodzaju i odmiany wymiarowej. Symbole rodzajów łożyska zestawiono w tab. 9.1, a odmian konstrukcyjnych w tab. 9.2. Typ łożyska jest określony przez grupy rodzaju u odmiany konstrukcyjnej.

Obciążenie promieniowe

Łożyska do przenoszenia głównie obciążeń promieniowych określa się jako łożyska poprzeczne (rys. 14.1). Maja one nominalny kąt działanie α ≤ 45°. Łożyska wałeczkowe nadają się do większych obciążeń promieniowych niż łożyska kulkowe o tej samej wielkości. Łożyska walcowe typu N i NU są obciążalne tylko promieniowo. Łożyska poprzeczne pozostałych rodzajów przejmują zarówno obciążenia promieniowe, jak i osiowe.

kulkowe zwykłe	kulkowe skośne	walcowe	stożkowe	baryłkowe

Rys. 14.1. Łożyska poprzeczne o nominalnym kącie działania α ≤ 45°, do przejmowanie głownie obciążenia promieniowego

Obciążenie osiowe

Łożyska do przejmowania głównie obciążenia osiowego (łożyska wzdłużne rys. 14.2) mają nominalny kąt działania α > 45°. Łożyska kulkowe zwykłe wzdłużne i łożyska kulkowe skośne wzdłużne mogą przejmować siły osiowe, zależnie od wykonania, w jednym lub w obu kierunkach. Przy szczególnie dużych obciążeniach osiowych należy dać pierwszeństwo łożyskom walcowym wzdłużnym i baryłkowym wzdłużnym. Łożyska baryłkowe wzdłużne i łożyska kulkowe skośne wzdłużne jednokierunkowe przejmują obciążenia złożone (osiowe i promieniowe). Pozostałe rodzaje łożysk wzdłużnych przenoszą tylko obciążenie osiowe.

kulkowe zwykłe wzdłużne	kulkowe skośne wzdłużne, dwukierunkowe	walcowe wzdłużne	baryłkowe wzdłużne

Rys. 14.2. Łożyska wzdłużne o nominalnym kącie działania α > 45°, do przejmowania głównie obciążenia osiowego

Pierścienie osadcze sprężynujące

Nakrętki łożyskowe z gwintem metrycznym

Podkładki zębate

KULKOWE ZWYKŁE
Szeroki zakres zastosowania, między innymi w przemyśle elektrycznym, obrabiarkowym i rolniczym Proste w budowie, nierozłączne, zdolne do pracy przy wysokich i bardzo wysokich prędkościach obrotowych. Niska cena, szeroka gama wykonań i wielkości:

• jednorzędowe

• dwurzędowe

• łożyska z kanałkiem do wkładania kulek używane w specjalnych zastosowaniach.

KULKOWE WAHLIWE
Szczególnie zalecane do zastosowań, w których niewspółosiowość może się zwiększać na skutek ugięcia wału lub błędu montażu.Posiadają dwa rzędy kulek i kulistą bieżnię pierścienia zewnętrznego, dzięki czemu istnieje możliwość swobodnego, wzajemnego ustawienia się pierścieni jak również kompensację nieznacznej niewspółosiowości wału w stosunku do oprawy. Posiadają niewielką zdolność przenoszenia obciążeń osiowych. Szeroki zakres wymiarowy i konstrukcyjny.
 
KULKOWE SKOŚNE
Szczególne zastosowania do łożyskowań, które muszą przejmować jednocześnie działające obciążenia promieniowe i osiowe.Występują w szerokim asortymencie wymiarowym i konstrukcyjnym:

• jednorzędowe,

• dwurzędowe,

• jednorzędowe dwukierunkowe,

• precyzyjne, stosowane w budowie obrabiarek,

• łożyska o dużych wymiarach, dwurzędowe do ciężkich maszyn roboczych,

• zespoły łożysk do piast kół samochodów osobowych.

KULKOWE WZDŁUŻNE
Łożyska nie mogą przejmować obciążeń promieniowych, są rozłączne, pierścień zewnętrzny i wewnętrzny. Mogą być montowane niezależnie, co ułatwia zabudowę. Występują w szerokim zakresie wymiarowym i konstrukcyjnym:

• jednokierunkowe,

• jednokierunkowe z pierścieniem kulistym i podkładką,

• dwukierunkowe,

• dwukierunkowe z pierścieniem kulistym i podkładką

WALCOWE
Szerokie zastosowania do łożyskowań, gdzie nie występuje dokładne ustawienie współosiowości pierścieni, ponadto w obrabiarkach, klatkach walcowniczych i tym podobnych ciężkich maszynach.Łożyska są rozłączne, co znacznie ułatwia zabudowę i demontaż, szczególnie w tych warunkach pracy, gdzie wymagane jest ciasne pasowanie obu pierścieni.Cechuje je duża obciążalność w kierunku promieniowym i możliwość pracy z dużymi prędkościami obrotowymi.
 
WALCOWE WZDŁUŻNE
Stosowane przede wszystkim w łożyskowaniach, w których nośność łożysk kulkowych wzdłużnych jest niewystarczająca.Wytrzymałe na duże obciążenia osiowe, nieczułe na obciążenia udarowe i sztywne.Są łożyskami jednokierunkowymi i mogą przejmować obciążenia osiowe tylko w jednym kierunku. Występują w różnych wielkościach i wykonaniach, również o szczególnie dużej nośności.
  
IGIEŁKOWE
Szczególne zastosowania, gdzie dąży się do uzyskania oszczędnych ze względu na zapotrzebowanie miejsca i ekonomicznych łożyskowań.Typowymi przykladami zastosowań są synchronizatory w samochodowych skrzyniach biegów i łożyskowania satelitów w zwolnicach kól pojazdów mechanicznych. Występują w szerokim zakresie wykonań i wielkości:

• przelotowe,

• nieprzelotowe,

• jednorzędowe,

• dwurzędowe z otworem smarowym w pierścieniu zewnętrznym.

Łożyska mogą być montowane parami.
 
IGIEŁKOWE WZDŁUŻNE
Zastosowanie w łożyskowaniach sztywnych o bardzo dużej obciążalności osiowej, nieczule na obciążenia udarowe, o stosunkowo małym zapotrzebowaniu miejsca. Składają się ze stabilnego co do kształtu koszyka, w którym może być prowadzona i utrzymywana duża Iiczba igielek.Szeroka możliwość kombinacji umożliwia uzyskanie dla każdego łożyskowania optymalnych i ekonomicznych rozwiązań.

BARYŁKOWE
Stosowane w łożyskowaniach gdzie zdolność przenoszenia obciążeń łożysk kulkowych wahliwych jest niewystarczająca a ponadto do maszyn wibracyjnych i do ciężkich maszyn roboczych Posiadają właściwości samonastawiania Są łożyskami wahliwymi w związku z czym nie są , wrażliwe na pewne niewspółosiowości wału w stosunku do oprawy lub na ugięcia wału Obok obciążeń promieniowych, mogą przejmować również obciążenia osiowe w obu kierunkach. Występują w szerokim zakresie wymiarowym i konstrukcyjnym odpowiadającym najnowszym osiągnięciom z zakresu techniki łożyskowej.
 
BARYŁKOWE WZDŁUŻNE
Większość parametrów jw., ponadto są łożyskami rozłącznymi, w związku z czym zabudowa pierścienia wewnętrznego z zestawem baryłek i pierścienia zewnętrznego może następować oddzielnie. Łożyska baryłkowe wzdłużne, w przeciwieństwie do zwykłych posiadają, dużą liczbę niesymetrycznych baryłek, które optymalnie przylegają do bieżni Nadają się do przejmowania największych obciążeń osiowych przy stosunkowo dużych prędkościach  obrotowych. Wykonywane są w zależności od wielkości i serii:

• z tłoczonym koszykiem blaszanym,

• z masywnym mosiężnym lub stalowym

STOŻKOWE
Ze względu na łączenie w sobie zalet wcześniej przedstawionych łożysk, jak również dodatkowych, znajdują szczególne zastosowanie w przemyśle samochodowym jak i rolniczym Posiadają zdolność przejmowania obciążeń promieniowych i osiowych, nastawialność dla uzyskania optymalnych osiągów, mniejszą wrażliwość na zanieczyszczenia środowiska pracy, mniejszy współczynnik tarcia i większa zdolność przenoszenia dużych prędkości obrotowych w wyniku ścisłego ruchu odtaczania. Dzięki rozłącznym pierścieniom prosty montaż i demontaż. Wiele wykonań i wielkości o wymiarach:

• metrycznych,

• calowych.

ZESPOŁY ŁOŻYSK SAMONASTAWNYCH
Dzięki możliwościom projektowania prostych i ekonomicznych łożyskowań, znajdują szczególnie zastosowania w maszynach rolniczych i budowlanych, przenośnikach, maszynach tekstylnych, wentylatorach, urządzeniach stosowanych w przemyśle spożywczym oraz urządzeniach do pakowania. Zespoły łożyskowe z oprawami umożliwiają kompensację większych niewspółosiowości, nie dopuszczają przesuwu osiowego, w wyniku tego nie mogą być stosowane jako łożyska swobodne Występują w szerokim zakresie wymiarowym i konstrukcyjnym dotyczącym zarówno łożysk kulkowych samonastawnych jak i opraw do tych łożysk.

HARTOWANIE

Obejmuje dwie szybko następujące po sobie operacje: nagrzanie przedmiotu do

określonej temperatury i przetrzymanie go w niej przez pewien okres czasu, a następnie

szybkie schłodzenie.

W wyniku hartowania przede wszystkim wzrasta twardość i wytrzymałość, ponadto

zmienia się struktura wewnętrzna (w przypadku stali najbardziej pożądana jest struktura martenzytyczna)

NORMALIZOWANIE

Normalizowanie polega na nagrzaniu materiału do określonej temperatury,

przetrzymaniu go w tej temperaturze a następnie powolnym studzeniu w powietrzu.

Celem obróbki jest usunięcie naprężeń własnych i uzyskanie jednolitej

drobnoziarnistej struktury.

Czasami normalizowanie bywa stosowane jako zabieg poprzedzający inne rodzaje

obróbki cieplnej. Stal w stanie normalizowanym stosuje się na koła zębate słabo

obciążone.

ULEPSZANIE CIEPLNE

Ulepszanie cieplne jest połączeniem hartowania i odpuszczania w temperaturze 500

do 600 °C. Własności wytrzymałościowe są lepiej rozłożone niż po normalizowaniu,

wzrasta Rm i twardość kosztem udarności.

Zabieg ten jest stosowany przed hartowaniem płomieniowym lub indukcyjnym i ma

na celu powiększenie wytrzymałości rdzenia.

AZOTOWANIE

Azotowanie umożliwia uzyskanie największej twardości. Polega ono na dyfuzyjnym

wprowadzaniu azotu do warstwy wierzchniej. Proces może być realizowany w

atmosferze amoniaku lub poprzez zanurzanie w specjalnych kąpielach.

Zaletą azotowania jest to, że przeprowadza się je niskiej temperaturze, a studzenie

odbywa się powoli (dzięki temu niewielkie odkształcenia i polepszenie wytrzymałości

zmęczeniowej). Wadą jest znaczny czas procesu dochodzący do 80 godzin.

CYJANOWANIE – jest połączeniem nawęglania i azotowania przy czym własności

materiału po takiej obróbce bardziej są bardziej zbliżone do materiału nawęglonego.