Regenerowane łożyska znajdują zastosowanie między innymi w urządzeniach do odlewania ciągłego, prostownicach do taśm stalowych i nieżelaznych, a także urządzeniach do granulowania. Regeneracji poddaje się łożyska pracujące w wałkach rejestrowych i przenośnikowych oraz sitach wibracyjnych.
Jak podaje firma SKF Polska, „regeneracja łożysk jest operacją mającą przywrócić używanym łożyskom stan techniczny zbliżony do stanu łożysk nowych. Wszystkie potrzebne operacje – polerowanie lub szlifowanie powierzchni bieżni i powierzchni elementów tocznych, wymiana uszkodzonych elementów na nowe, przywracają łożysko do stanu zgodnego z oryginalną specyfikacją techniczną. Zregenerowane łożyska są specjalnie oznakowywane”.
Zakres regeneracji
Regeneracja łożyska to proces złożony, stąd też obejmuje on wiele czynności. Przede wszystkim istotne jest usunięcie zużytego stopu, po czym przeprowadza się badanie techniczne korpusów. W razie potrzeby likwidowane są wszelkie pęknięcia na obudowie. Kolejny etap obejmuje obróbkę cieplną i chemiczną. W procesie regeneracji łożysk istotną czynnością jest wylanie stopem łożyskowym. Po tym etapie odbywa się zgrubna obróbka skrawaniem, a następnie końcowa obróbka powierzchni. Regenerację kończą badania penetracyjne i ultradźwiękowe przylegania stopu.
Na przykład usługa regeneracji z oferty firmy Timken obejmuje łożyska o średnicy od 3 do 5 cali. W pierwszej kolejności łożyska są dokładnie czyszczone oraz poddawane przeglądowi. Łożysko można również polerować. Przed przystąpieniem do regeneracji oceniany jest jego stan, po czym sporządza się protokół z przeglądu. Następnie przygotowywany jest kosztorys.
W opinii Jacka Rudzińskiego z firmy NTN-SNR – jako korzyści wynikające z usługi regeneracji łożysk należy wymienić przede wszystkim redukcję kosztów zakupu łożysk. Koszt regeneracji łożyska zawiera się w przedziale 30–60% ceny zakupu nowego elementu. Czas pracy łożyska po regeneracji jest porównywalny z czasem pracy nowego łożyska. Regeneracja łożysk to działanie proekologiczne – do regeneracji łożysk zużywa się znacznie mniej energii oraz materiału w porównaniu z wyprodukowaniem nowego łożyska.
Metody regeneracji
Do podstawowych metod, które uwzględnia się w procesie regenerowania łożysk, zalicza się przede wszystkim natrysk plazmowy, a także odlewanie odśrodkowe i ciśnieniowe.
Natrysk plazmowy stanowi metodę pokrywania powierzchni metali warstwami o różnych właściwościach. Co prawda metoda ta jest zbliżona do napawania, to jednak w natrysku plazmowym nie dochodzi do nadtopienia obrabianej powierzchni. Stopione są wyłącznie drobiny pyłu/proszku nakładanego materiału. Nanoszony jest on w postaci kropel na powierzchnię metalu. Plazmotron wzbogacono o dodatkowy kanał, za pomocą którego dostarczany jest gaz transportujący nakładany materiał w postaci proszkowej. Jako zaletę natrysku plazmowego wymienia się poprawę właściwości powierzchni w zakresie antykorozji. Zwiększa się również odporność na ścieranie czy kawitację. W przypadku łożysk natrysk plazmowy pozwala na uzupełnienie materiału w obszarze roboczym.
Odlewanie odśrodkowe jest metodą formowania elementów, która polega na wlewaniu ciekłego materiału do wirującej formy. Ciekły materiał wpływa przez układ wlewowy i jest dociskany przez siłę odśrodkową do powierzchni formujących. Rozróżnia się trzy metody odlewania odśrodkowego. W pierwszej z nich forma wiruje wokół własnej osi. Powierzchnia zewnętrzna detalu jest kształtowana przez powierzchnię formy, zaś powierzchnię wewnętrzną detalu, kształtuje siła odśrodkowa i siła ciężkości. Druga metoda bazuje na tym, że powierzchnię wewnętrzną kształtuje rdzeń umieszczony w formie. Inna metoda odlewania odśrodkowego przewiduje wirowanie formy wokół osi przechodzącej przez główny układ wlewowy. Siła odśrodkowa wciska ciekły metal do przestrzeni formujących, które rozmieszczone są wokół układu wlewowego. Zalety odlewania odśrodkowego, w porównaniu z grawitacyjnym, to przede wszystkim lepsza jakość odlewów. Oprócz tego struktura drobnoziarnista jest bardziej jednorodna. Lepsze są właściwości mechaniczne. Jako zalety odlewania odśrodkowego wymienia się także mniejsze pory oraz mniejszy układ wlewowy.
Odlewanie ciśnieniowe przeprowadza się na maszynie odlewniczej, w której mocuje się części formy metalowej. Przed zalaniem metali forma jest składana mechanicznie, po czym dociska się ją obciążeniem. W następnej kolejności metal wlewany jest pod ciśnieniem kilku atmosfer. Zwraca się uwagę na wysoką jakość odlewu. Zazwyczaj odlany element nie wymaga dodatkowej obróbki.
Firma SKF Polska podaje, że ze względów ekonomicznych opłaca się regenerować łożyska baryłkowe, walcowe i CARB dużych rozmiarów – o średnicy wewnętrznej ponad 200 mm. Regeneracja jest polecana szczególnie do łożysk wielkogabarytowych, łożysk z maszyn do ciągłego odlewania stali i łożysk rolek z walcarek wielowalcowych. Nie opłaca się regenerować łożysk o dużym stopniu zużycia (np. złuszczenie bieżni) lub uszkodzonych (np. pęknięty pierścień).
Nakładanie powłok galwanicznych
Nakładanie powłok galwanicznych znajduje zastosowanie w procesach związanych z regeneracją części o małych gabarytach i produkowanych masowo, gdzie ubytki materiału podczas eksploatacji są minimalne. Przy nakładaniu galwanicznym bazuje się na zjawisku elektrolizy, czyli przepływu prądu przez elektrolit. Przy regeneracji łożysk używa się również galwanicznego niklowania, żelazowania, miedziowania, a także nakładania stopów żelazomanganowych i żelazocynkowych. Żelazowanie elektrolityczne znajduje zastosowanie przy regenerowaniu czopów wałków pod łożyska oraz otworów w korpusach żeliwnych. W metodzie tej przewiduje się powłokę o grubości 2–3 mm. Metoda ta jest szybka, tania i nieskomplikowana. Jednak do wad zalicza się przede wszystkim gorszą jakość powłok w stosunku do powierzchni chromowanych i niklowanych. Miedziowanie galwaniczne znajduje zastosowanie przy regeneracji łożysk ślizgowatych oraz tulejek brązowych, cienkościennych. Niklowanie chemiczne bazuje na tym, że związki niklu zostają zredukowane przez podfosforyn sodowy do metalicznego niklu, który osadza się na regenerowanych powierzchniach. Metoda ta uwzględniana jest także przy nakładaniu powłok na materiały takie jak szkło, ceramika czy tworzywa sztuczne. Niklowanie można przeprowadzać zarówno w kąpielach kwaśnych, jak i zasadowych.
Przechowywanie łożysk
Pamiętać należy, aby miejsce składowania łożysk (również regenerowanych) nie było narażone na wstrząsy. Pomieszczenie przechowywania powinno być suche, a temperatura i poziom wilgotności utrzymywane na takim samym poziomie. Stąd też temperatura powinna mieścić się pomiędzy 5 a 25°C, a wilgotność nie przekraczać 70%. Łożyska nie powinny być przechowywane w pobliżu agresywnych środków chemicznych, w szczególności takich, jak amoniak, kwasy, wapno chlorowane czy nawozy sztuczne. Warto łożysko pozostawić w swoich oryginalnych opakowaniach, ze względu na warstwę środka przeciwkorozyjnego. Opakowanie najlepiej zdjąć bezpośrednio przed montażem łożyska. Łożysk wielkogabarytowych nie należy przechowywać w pozycji pionowej. Jeżeli dojdzie do zabrudzenia łożyska, należy je powtórnie zakonserwować. Stąd też w tym zakresie łożysko należy umyć na przykład naftą, a następnie zabezpieczyć przed korozją za pomocą oleju lub smaru. Ważne jest również owinięcie łożyska przy użyciu specjalnej taśmy. Pamiętać należy, że niektóre rodzaje łożysk mają ograniczony okres przechowywania.
Narzędzia do obsługi łożysk
Montaż i demontaż łożysk wymaga użycia specjalistycznych narzędzi. W przypadku montażu przydadzą się z pewnością narzędzia mechaniczne, a także hydrauliczne i termiczne.
W zakresie narzędzi o charakterze mechanicznym przyda się zestaw pierścieni ze specjalnego tworzywa. Ich cechą charakterystyczną jest zdolność do tłumienia drgań. Warto zadbać o młotek o specjalnej konstrukcji, pozwalającej na absorbowanie nadmiaru energii. Nieodzowny jest zestaw kluczy hakowych do nakrętek łożyskowych oraz zestaw udarowych kluczy hakowych dla dużych średnic. Przyda się klucz dynamometryczny, dzięki któremu można utrzymać prawidłowy luz promieniowy.
W zakresie narzędzi hydraulicznych istotną rolę odgrywają narzędzia przeznaczone do wtłaczania i wtryskiwania oleju pod wysokim ciśnieniem. Ważne są także nakrętki o różnych wielkościach.
Narzędzia termiczne stanowią przede wszystkim płyty grzewcze do nagrzewania łożysk małogabarytowych. Przydadzą się nagrzewnice indukcyjne, pozwalające na obsługę łożysk o różnych gabarytach. Warto zadbać o kompletne zestawy urządzeń do nagrzewania łożysk w gorącym oleju.
Istotne są narzędzia do demontażu łożysk. Są one szczególnie przydatne w przypadku prowadzenia prac związanych z usuwaniem awarii. Kluczową rolę odgrywają w tym zakresie ściągacze do demontażu łożysk o różnej wielkości, rodzaju i miejscu osadzenia.
Diagnostyka łożysk
Narzędzia pozwalające na przeprowadzenie czynności związanych z diagnostyką łożysk są nieodzownym elementem wyposażenia warsztatów utrzymania ruchu. W szczególności chodzi o szczelinomierze, sprawdziany stożków trzpieni, a także pióra wibrometryczne i mierniki temperatury. Warto również zadbać o urządzenia przeznaczone do kontroli pracy węzła łożyskowego. Ważnym przyrządem w tym zakresie jest stetoskop elektroniczny, za pomocą którego oceniany jest stan techniczny węzła. Zastosować można metodę subiektywną lub obiektywną, pozwalającą na podstawie trendu zmian wielkości drgań określić prawdopodobny termin awarii. Analizując widmo drgań, zyskuje się natomiast informacje na temat przyczyny wystąpienia awarii.
Kilka uwag
Podaje się, że około 15% przedwczesnych uszkodzeń łożysk wynika z niewłaściwego montażu, w tym zastosowania nieprawidłowych technik instalowania. Stąd też w zależności od aplikacji należy zastosować mechaniczną, cieplną lub hydrauliczną metodę montażu łożyska. Pamiętać należy, że wybór właściwej techniki ma istotny wpływ na trwałość elementu.
Na zimno instalowane są najczęściej łożyska małe i średniej wielkości. Do montażu niejednokrotnie używa się młotka i kawałka rurki, stąd też zdarzyć się może, że siły montażowe będą przenoszone poprzez elementy toczne, powodując uszkodzenie bieżni.
Często przed montażem łożyska poddaje się kąpieli olejowej. Jako wadę tej metody wymienia się możliwość wystąpienia przedwczesnego uszkodzenia łożyska w efekcie jego zanieczyszczenia. Obecnie najczęściej korzysta się z indukcyjnego podgrzewania łożysk. Popularność tej metody wynika z możliwości kontrolowania procesu podgrzewania, a także zapewnienia wydajności i bezpieczeństwa.
Metody hydrauliczne, które są uwzględniane w procesie montażu łożysk, bazują najczęściej na wtrysku olejowym oraz montażu z kontrolą przesuwu wzdłużnego. To właśnie dzięki tym technikom możliwe jest znaczne uproszczenie konstrukcji węzłów łożyskowych.
Autor: Damian Żabicki
