Saavuta kilpailuetua NSK:n TL-pallomaisilla rullalaakereilla

NSK:n TL-sarjan pallomaisia rullalaakereita käytetään lukuisissa sovelluksissa paperinvalmistuskoneissa kaikkialla maailmassa. Tämä on edistyksellinen tuote, joka kilpailee tavanomaisien pallomaisten rullalaakerien kanssa. Se on osoittautunut lukuisten selvien etujensa ansiosta yhä suositummaksi: se tarjoaa muun muassa korkeamman sisärenkaan lujuuden, pidemmän käyttöiän ja mittavakauden korkeissa käyttölämpötiloissa.

TL-laakerit (»tough and long life», kestävä ja pitkäikäinen) kehitettiin alun perin ratkaisemaan tietty ongelma: kartioreikäisten pallomaisten rullalaakereiden sisärenkaiden murtumat, erityisesti käytettäessä suhteellisen tiukkaa puristussovitusta. Tätä ongelmaa voi esiintyä kuivaussylintereissä (mukaan lukien Yankee-kuivaustelat) ja kalanteriteloissa, joissa tulistettu höyry ohjataan kuivaustelojen onttojen akselien ja laakereiden keskikohdan läpi. Tämän lämpötilan kasvun seurauksena puristussovitus kasvaa, mikä aiheuttaa valtavan kasvun sisärenkaaseen kohdistuvassa vannejännityksessä (kehävoimassa) ja lisää säröjen todennäköisyyttä.

NSK tiesi, että avaintekijä onnistuneeseen ratkaisuun olisi sellaisen laakerin kehittäminen, joka kestäisi paremmin vannejännitystä. Tämän vuoksi yritys ryhtyi luomaan TL-spesifikaatiota, joka perustui pintahiiletettyyn teräkseen, mutta jossa käytetään erityistä lämpökäsittelymenetelmää. Metallurgiselta kannalta kulumispinnat ovat kovempia kuin perinteinen laakeriteräs, mutta ydin pysyy pehmeänä. Tämä kontrasti parantaa murtumien ehkäisemiseen tarvittavaa iskunkestävyyttä samoin kuin laakerien pitkän käyttöiän edellyttämää pintakovuutta.

Vertailutestit
TL-spesifikaation mukaisten sisäkehien vahvuus on korkeampi kuin bainiittisestä teräksestä
tai laakeriteräksestä valmistettujen sisäkehien, kuten lukuisat vertailevat murtumistestit ovat osoittaneet. Testeissä sisärenkaisiin kohdistettiin 2000 kg:n radiaalikuormitus pyörimisnopeudella 1800 kierrosta minuutissa. Samalla niihin kohdistettiin halutun suuruinen vannejännitys.

On huomattavaa, että laakeriteräksestä valmistetut renkaat, joista osa oli lämpökäsitelty tavallisella lämpökäsittelyllä ja osa bainiittikäsittelyllä, murtuivat 400 MPa:n vannejännityksessä (keskimäärin) 1 x 10⁷ kierroksen ja 7 x 10⁷ kierroksen jälkeen. Sitä vastoin TL-spesifikaation mukainen teräs ei murtunut 430 MPa:n vannejännityksessä edes 3 x 10⁸ kierroksen jälkeen (kuva 2). TL-renkaat olivat myös marginaalisesti parempia kuin hiiliteräksestä valmistetut mittavakautta parantavaa käsittelyä käyttävät renkaat .

Yksi osatekijä tähän korkeaan suorituskykyyn oli (lämpökäsittelyn jälkeinen) residuaalinen jännitys, jota esiintyi särötestauksessa käytetyissä TL-spesifikaation mukaisesta teräksestä valmistetuissa sisärenkaissa. Residuaalinen jännitys oli huomattavasti korkeampi TL-teräksestä valmistetuissa koekappaleissa kuin laakeriteräksestä valmistetuissa, joissa käytettiin tavanomaista lämpökäsittelyä tai bainiittikäsittelyä. Residuaalinen jännitys toimii vastakkaiseen suuntaan kuin vannejännitys, ja se vaimentaa tätä ei-haluttua voimaa.

Väsymiskestävyystesteissä kaikki TL-sarjan laakerit olivat huomattavasti suorituskykyisempiä kuin muut laakerimateriaalityypit. Testitulosten vertailussa käytettiin Weibull-diagrammeja (kuva 3).

Toinen TL-spesifikaation merkittävä ominaisuus on vierintäpinnan korkeampi pintakovuus verrattuna bainiittisesta teräksestä tai pintakarkaistusta teräksestä valmistettuihin laakereihin. Mittaukset osoittivat TL-spesifikaation mukaisen teräksen kovuudeksi 710-720 HV (60,5-61,0 HRc). Tämä arvo on hyvä verrattuna mittavakautta parantavaa käsittelyä käyttävään laakeriteräkseen (690-700 HV, 59,5-60,0 HRc), bainiittikäsiteltyyn laakeriteräkseen (670-680 HV, 58,5-59,3 HRc) sekä mittavakautta parantavaa käsittelyä käyttävään hiiliteräkseen (680-700 HV, 59-60 HRc).

Lisäksi NSK:n oma materiaalien lämpökäsittelytekniikka parantaa mittavakautta korkeissa lämpötiloissa, kuten lisätestit osoittavat. TL-spesifikaation mukaisesta teräksestä valmistetuissa laakereissa mittamuutokset olivat 10 000 tunnin jälkeen mitättömiä (noin 0,002 %, laakerilämpötila 150 °C). Tämä on vähemmän kuin mittavakautta parantavaa käsittelyä käyttävässä laakeriteräksessä (lämpötila 130 °C) ja paljon vähemmän kuin tavanomaista lämpökäsittelyä käyttävässä laakeriteräksessä.

Todistetut hyödyt
NSK:n TL-spesifikaation mukainen laakeriteräs kestää lopulta 60 % enemmän vannejännitystä ja sen väsymiskestävyys on viisi kertaa parempi kuin bainiittikäsitellyn laakeriteräksen ja se kestää 180 % enemmän vannejännitystä ja sen väsymiskestävyys on kaksi kertaa parempi kuin tavallista lämpökäsittelyä käyttävän laakeriteräksen. Nämä suorituskykyedut lisäävät tuottavuutta ja tarjoavat käyttäjille todellista kilpailuetua.

TL-sarjan laakereiden suosio on kasvussa kaikkialla Euroopassa. Esimerkiksi tunnettu venäläinen paperiteollisuusyritys, joka halusi nykyaikaistaa kartonkikoneensa, sai hiljattain TL-sarjan pallomaiset rullalaakerit 108 kuivaussylinteriin (sekä käyttö- että ei-käyttöpuolelle). Erinomainen suorituskyky ja tuotteen ominaisuudet olivat tärkeimmät syyt ostopäätöksen taustalla. Monia TL-sarjan laakereita käytetään paperi- ja kartonkikoneiden kuivausosastoissa myös muissa Venäjän tehtaissa, huoparullat mukaan lukien.

Yhä useammat konevalmistajat ja paperitehtaat pyrkivät maksimoimaan käyttöiän ja käyttöajan. NSK valmistaakin nykyään yli 100 erilaista TL-laakerikokoa tai -tyyppiä, joiden ansiosta eri aloilla toimivat asiakkaat voivat parantaa suorituskykyään ja kustannustehokkuuttaan.

  Kysy lisätietoja…