Materiales usados para los rodamientos El rendimiento y la confiabilidad de los rodamientos vienen determinados, determinados, en gran medida, por los materiales empleados en la fabricación de sus componentes. Entre las consideraciones típicas para los aros y elementos rodantes de los rodamientos, se incluyen la dureza para la capacidad de carga, la resistencia a la fatiga en el área de contacto de rodadura, las condiciones de lubricación limpias o contaminadas y la estabilidad dimensional de los componentes del rodamiento. Entre las consideraciones para la jaula, se incluyen la fricción, la deformación, las fuerzas de inercia y, en algunos casos, el efecto químico de determinados lubricantes, aditivos lubricantes, solventes, enfriadores y refrigerantes. La importancia relativa de estas consideraciones se puede ver afectada por otros parámetros de funcionamiento, como la umedad, las temperatur temperaturas as elevadas, las cargas de coque o una combinación de estas y otras condiciones. Los sellos integrados en los rodamientos tambi!n pueden afectar considerablemente el rendimiento y la confiabilidad de los mismos. Los materiales empleados empleados deben ofrecer resistencia a la o"idación #envejecimiento$, #envejec imiento$, los productos químicos y al desgaste en un amplio intervalo de temperaturas. Los rodamientos tapados de ambos lados suelen estar lubricados de por vida. %ara obtener información detallada sobre la lubricación y los lubricantes.
El rodamiento se compone de los elementos siguientes. dos anillos #de anillos #de acero$ que integran pistas de rodadura #superficies en las cuales &ruedan' los cuerpos rodantes$( anillo interior #).*.$, anillo e"terior #).E.$.
cuerpos rodantes #generalmente rodantes #generalmente de acero$ que permiten el movimiento movimiento de ambos anillos con una fricción mínima.
una jaula que jaula que separa y guía los cuerpos rodantes #de poliamida, capa de acero, latón o resina$.
la lubricación #grasa lubricación #grasa o aceite$ luca contra la fricción. )segura el funcionamiento óptimo y le garantiza una vida má"ima al rodamiento.
una protección #deflector protección #deflector de acero o junta$ asegura la estanquidad para que las partes activas del rodamiento #cuerpos rodantes, pistas y jaula$ est!n siempre perfectamente perfectamente limpias y bien lubricadas.
Materiales de las jaulas Las jaulas se encuentran disponibles en una variedad de tipos de material. Las propiedades del tipo de material empleado para una jaula determinan si es adecuado un rodamiento para una apli cación bajo condiciones especificas de funcionamiento. Las categorías generales de jaulas, seg+n el tipo de material, son las siguientes(
aulas metálicas estampadas aulas de capa de acero La mayoría de las jaulas de capa de acero estampadas están fabricadas con acero con un bajo contenido de carbono laminado en caliente, seg+n la normativa E- /(0//1. Estas jaulas ligeras tienen una resistencia relativamente alta, y su superficie puede ser tratada para reducir en mayor medida la fricción y el desgaste. Las jaulas estampadas normalmente utilizadas en los rodamientos de acero ino"idable están fabricadas con acero ino"idable 234r-i15/, seg+n la normativa E- //115(0//3.
aulas de capa de latón Las jaulas de capa de latón estampadas se utilizan en algunos rodamientos peque6os y medianos. El latón utilizado en estas jaulas cumple con la normativa E- 730(881. En l as aplicaciones en las que se pueda producir una rotura por corrosión intergranular en la capa de l atón, como, por ejemplo, en los compresores para refrigeración que utilizan amoniaco, se deben utilizar en su lugar jaulas mecanizadas de latón o de acero. fig. 5 aula estampada con leng9etas fig. 0 5 aula de montaje a presión fig. : 5 aula de tipo ventana
aulas mecanizadas metálicas aulas mecanizadas de acero
-ormalmente, las jaulas mecanizadas de acero están fabricadas con acero para construcción sin aleación del tipo ;:33<= #;t 30$ seg+n la normativa E- / /03(88/ > )(88:. 4on el fin de mejorar las propiedades de deslizamiento y de resistencia al desgaste, la superficie de algunas jaulas mecanizadas de acero lleva un tratamiento. Las jaulas mecanizadas de acero se utilizan para los rodamientos de gran tama6o o en aplicaciones en las que e"iste el riesgo de que se produzca una rotura por corrosión intergranular, causada por una reacción química, si se usara una jaula de latón. Las jaulas de acero se pueden utilizar a temperaturas de funcionamiento de asta ://?4 (570°F). Estas jaulas no se ven afectadas por los lubricantes con base de aceite mineral o sint!tico que normalmente se utilizan en los rodamientos, ni por los di solventes orgánicos usados para limpiar los mismos.
aulas mecanizadas de latón La mayoría de las jaulas de latón están mecanizadas de latón moldeado o forjado 4@70- seg+n la normativa E- 730(881. Estas jaulas no se ven afectadas por los lubricantes más comunes para rodamientos, incluidos los aceites y las grasas sint!ticos, y se pueden limpiar con disolventes orgánicos normales. Las jaulas de latón se pueden utilizar a temperaturas de funcionamiento de asta 03/?4 (480°F). fig. 3 5 aula remacada mecanizada de dos piezas fig. 8 5 Ana jaula metálica mecanizada de espiga doble #abierta de doble ilera$
aulas de polímero %oliamida 77 %ara la una
de los estos acorta agresividad del
mayoría de las jaulas moldeadas por inyección, se utiliza la poliamida 77 #%)77$. Este material, con refuerzo de vidrio o sin este, se caracteriza por combinación favorable de resistencia y elasticidad. Las propiedades mecánicas de los materiales de polímero, como la resistencia y la elasticidad, dependen de la temperatura y están sujetas al envejecimiento. Los factores más importantes que contribuyen al proceso envejecimiento son la temperatura, el tiempo y el medio #lubricante$ a que se ve e"puesto el polímero. El diagrama muestra la relación entre factores para la %)77 reforzada con fibra de vidrio. Este muestra cómo se la vida +til de la jaula como resultado del aumento de temperatura y la lubricante.
%or lo tanto, la adecuación de las jaulas de poliamida para una aplicación específica depende de las condiciones de funcionamiento y los requisitos de vida +til. En la tabla , la clasificación de los lubricantes en &agresivos' y &suaves' se ve reflejada por la &temperatura de funcionamiento admisible' para las jaulas de %)77 reforzada con fibra de vidrio con diversos lubricantes. La temperatura de funcionamiento admisible en la tabla se define como la temperatura que ofrece una vida +til de envejecimiento de la jaula de, al menos, / /// oras de funcionamiento. )lgunos medios resultan a+n más &agresivos' que los provistos en la tabla . An ejemplo típico es el amoniaco, que se usa como refrigerante en los compresores. En dicos casos, las jaulas de %)77 reforzada con fibra de vidrio no se deben utilizar a temperaturas de funcionamiento superiores a B/ ?4(160 °F). La poliamida tambi!n tiene un límite inferior de temperatura, ya que pierde elasticidad, lo que puede producir fallos en la jaula en condiciones de frío e"tremo. 4omo resultado, las jaulas de %)77 reforzada con fibra de vidrio no se deben utilizar en aplicaciones en las que la temperatura de funcionamiento constante sea inferior a 5C/ ?4 (-40 °F). En aplicaciones en las que un alto nivel de resistencia sea un parámetro de funcionamiento clave, como en las cajas de grasa de ferrocarril, se puede utilizar una %)77 modificada superresistente. %ara obtener más información, comuníquese con el Departamento de ingeniería de aplicaciones ;F.
%oliamida C7 La poliamida C7 reforzada con fibra de vidrio #%)C7$ es el material estándar para jaulas de algunos rodamientos de rodillos toroidales 4)GH de tama6o peque6o y mediano. La temperatura de funcionamiento admisible es de 3 ?4(25 °F) más que la de la %)77 reforzada con fibra de vidrio.
%olieteretercetona
La polieteretercetona reforzada con fibra de vidrio #%EE$ es ampliamente utilizada en aplicaciones de gran e"igencia en las que se requieren velocidades o temperaturas altas, o resistencia a los productos químicos. Las e"cepcionales propiedades de la %EE proporcionan una combinación superior de resistencia y fle"ibilidad, altas temperaturas de funcionamiento, una gran resistencia a los productos químicos y al desgaste, y un buen funcionamiento. Debido a estas destacadas características, las jaulas de %EE están disponibles como estándar para algunos rodamientos de bolas y de rodillos cilíndricos, como los rodamientos íbridos yIo de superprecisión. La temperatura má"ima para el uso a alta velocidad se limita a 3/ ?4 (300 °F), ya que esta es la temperatura de reblandecimiento del polímero. El material no muestra signos de envejecimiento debido a la temperatura o los aditivos del aceite asta los 0// ?4 (390 °F).
Jtros materiales para las jaulas )demás de los materiales descritos en las secciones mencionadas anteriormente, los rodamientos ;F para aplicaciones especiales pueden estar equipados con jaulas ecas de otros materiales( polímeros especiales, resina fenólica, aleaciones ligeras o fundición especial. %ara obtener más información sobre materiales alternativos para las jaulas, comuníquese con el Departamento de ingeniería de aplicaciones ;F.
Materiales de los sellos -ormalmente, los sellos se fabrican con elastómeros reforzados con capa de acero. El tipo de material puede depender de la serie y el tama6o del rodamiento, así como tambi!n de los requisitos de aplicación. Los sellos por lo general, se fabrican con los materiales que se indican a continuación. 4auco de acrilonitrilo5butadieno El cauco de acrilonitrilo5butadieno #-HG$ es el material &universal' para los sellos. Este copolímero, fabricado de acrilonitrilo y butadieno, tiene una buena resistencia a los siguientes medios( la mayoría de los aceites minerales y grasas con aceite base mineral combustibles normales, tales como gasolina, di!sel y aceites ligeros para calefacciónK aceites y grasas animales y vegetales •
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agua caliente El intervalo de temperatura de funcionamiento admisible es de 5C/ a >//?4(-40 a +210°F). El labio de sellado puede tolerar un funcionamiento en seco dentro de este intervalo de temperatura durante periodos breves. ;e pueden soportar temperaturas de asta 0/?4 (250°F) durante periodos breves. ) temperaturas más altas, el material se endurece. 4auco de acrilonitrilo5butadieno idrogenado El cauco de acrilonitrilo5butadieno idrogenado #-HG$ tiene características de desgaste significativamente mejores que las del cauco de acrilonitrilo5butadieno #-HG$K por ello, los sellos fabricados de este material tienen una vida +til más prolongada. El -HG tambi!n es más resistente al calor, al envejecimiento y al endurecimiento cuando está e"puesto a aceite caliente u ozono. El límite superior de la temperatura de funcionamiento es de 3/?4 (300°F), que es significativamente mayor que la del -HG. 4auco fluorado
Los caucos fluorados #FM$ se caracterizan por su alta resistencia t!rmica y química. ;u resistencia al envejecimiento y al ozono es muy buena, y su permeabilidad a los gases es muy baja. =ienen características de desgaste e"cepcionalmente buenas incluso en condiciones ambientales difíciles y pueden resistir temperaturas de funcionamiento de asta 0//?4 (390°F). El labio de sellado puede tolerar un funcionamiento en seco dentro de este intervalo de temperatura durante periodos breves. El FM es resistente a los aceites y fluidos idráulicos, combustibles y lubricantes, ácidos minerales y alifáticos, así como a los idrocarburos aromáticos que podrían causar fallas en los sellos fabricados de otros materiales. El FM no se debe utilizar en presencia de !steres, !teres, etonas, determinadas aminas e idrofluoruros anidridos calientes. Los sellos fabricados con FM e"puestos a llamas directas o temperaturas superiores a ://?4 (570°F) constituyen un riesgo para la salud y el medioambiente. ;on peligrosos incluso despu!s de aberse enfriado Lea y siga las medidas de seguridad que se muestran a continuación. %olitetrafluoroetileno El politetrafluoroetileno #%=FE$ es un polímero termoplástico que se caracteriza por su alta resistencia t!rmica y química. Los sellos de %=FE brindan características de desgaste e"cepcionalmente buenas, incluso en condiciones ambientales difíciles, y pueden soportar velocidades perif!ricas elevadas. El intervalo de temperatura de funcionamiento admisible es de 5B/ a >0//?4 (-90 a +390°F). El labio de sellado puede tolerar un funcionamiento en seco dentro de este intervalo de temperatura durante periodos breves. ;e pueden soportar temperaturas de asta 03/?4 (480°F)durante periodos breves. Los sellos fabricadas con %=FE e"puestos a llamas directas o temperaturas superiores a ://?4 (570°F) constituyen un riesgo para la salud y el medioambiente. ;on peligrosos incluso despu!s de aberse enfriado. Lea y siga las medidas de seguridad que se muestran a continuación. %oliuretano El poliuretano #%AG$ es un material orgánico resistente al desgaste que ofrece buenas propiedades elásticas. Gesiste temperaturas de funcionamiento desde 50/ asta >1/?4 (-5 a+175°F). Jfrece buena resistencia a las grasas con base de aceite mineral, los aceites minerales con mínima o nula proporción de aditivos E%, el agua y las mezclas de agua y aceite. -o es resistente a los ácidos, álcalis o disolventes polares.
Materiales usados para los aros y elementos rodantes de los rodamientos Aceros de temple total El acero de temple total más com+nmente usado para los rodamientos es un acero al cromo rico en carbono, que contiene apro"imadamente un N de carbono y un ,3N de cromo seg+n la normativa *;J 71:5B(888. ) día de oy, el acero al cromo es uno de los aceros más antiguos y más investigados, debido a que las e"igencias de duración de los rodamientos son cada vez mayores. La composición de este acero para rodamientos ofrece un equilibrio óptimo entre la fabricación y el rendimiento de la aplicación. -ormalmente, este acero recibe un tratamiento t!rmico martensítico o bainítico, durante el cual se endurece asta un rango de 31 a 73 G4.
En los +ltimos a6os, los desarrollos en los procesos de producción an permitido unas especificaciones de pureza más estrictas, lo que a tenido una significativa influencia en la consistencia y la calidad del acero para rodamientos de ;F. La reducción del o"ígeno y de las inclusiones no metálicas perjudiciales a mejorado significativamente las propiedades de los aceros para rodamientos, que son los aceros de los que están ecos los rodamientos de la clase ;F E"plorer.
Aceros templados por corrientes de inducción El templado de la superficie por corrientes de inducción ofrece la posibilidad de templar de forma selectiva el camino de rodadura de un componente sin que el resto del componente se vea afectado por este proceso. El grado del acero y el proceso de fabricación empleados antes del proceso de templado por corrientes de inducción, determinan las propiedades del área no afectada, lo que significa que se puede conseguir una combinación de propiedades en un componente. An ejemplo de esto sería una unidad de rodamientos para cubos de ruedas #HA$ con pesta6a, donde las propiedades de la pesta6a sin templar an sido dise6adas para resistir la fatiga estructural, mientras que el camino de rodadura a sido dise6ado para resistir la fatiga de contacto por rodadura.
Aceros de cementación Los aceros aleados al cromo5níquel y al cromo5manganeso seg+n la normativa *;J 71:5B(888 con un contenido de carbono de apro"imadamente el /,3N son los aceros más utilizados para cementar los rodamientos ;F. En las aplicaciones en las que e"isten ajustes apretados de gran resistencia a la tracción y grandes cargas de coque, se recomienda utilizar rodamientos con aros yIo elementos rodantes cementados.
Aceros inoxidables Los aceros ino"idables más utilizados para los aros y los elementos rodantes de los rodamientos ;F son aquellos con un alto contenido de cromo 2734rC, seg+n la normativa *;J 71:5B(888 y 2/34rMoB seg+n la normativa E- //115(883. Debe advertirse que, para ciertas aplicaciones, los recubrimientos resistentes a la corrosión pueden ser una buena alternativa al acero ino"idable. %ara más información sobre los recubrimientos alternativos, consulte al departamento de ingeniería de aplicaciones de ;F.
Aceros para rodamientos resistentes a las altas temperaturas Los rodamientos estándar ecos de aceros de temple total y de temple superficial tienen una temperatura de funcionamiento má"ima recomendada que varía entre 0/ y 0// ?4 dependiendo del tipo de rodamiento. La temperatura de funcionamiento má"ima está directamente relacionada con el tratamiento t!rmico aplicado a los componentes durante su fabricación. %ara temperaturas de funcionamiento de asta 03/ O4, se puede aplicar un tratamiento t!rmico especial #estabilización$. En estos casos se debe tener en cuenta una reducción de la capacidad de carga del rodamiento. %ara los rodamientos que funcionan a temperaturas elevadas #más de 03/O4$ durante largos periodos de tiempo, se deben utilizar aceros iperaleados como el 1/Mo4rPC057, fabricado seg+n la normativa *;J 71:5B(888, ya que conservan su dureza y las características de funcionamiento del rodamiento, incluso bajo las temperaturas más e"tremas. %ara más información sobre los aceros resistentes a altas temperaturas, contacte con el departamento de ingeniería de aplicaciones de ;F.
Cerámica La cerámica normalmente utilizada para fabricar los aros y los elementos rodantes de los rodamientos ;F es un material de nitruro de silicio con calidad para rodamientos. Está formado por granos alargados de nitruro de silicio beta en una matriz vítrea. Jfrece una combinación de propiedades favorables para los rodamientos, como una gran dureza, baja densidad, baja dilatación t!rmica, gran
resistencia a la electricidad, baja constante diel!ctrica y no se ve afectada por los campos magn!ticos #tabla$.
Gecubrimientos El uso de recubrimientos es un m!todo reconocido para mejorar los materiales y proporcionar a los rodamientos beneficios adicionales para las condiciones específicas de las aplicaciones. E"isten dos m!todos de recubrimiento diferentes desarrollados por ;F, que an sido probados con !"ito en mucas aplicaciones. -o@ear es un recubrimiento para superficies resistente al desgaste con carbono de baja fricción que se aplica en el #los$ camino#s$ de rodadura del aro interior del rodamiento o en los elementos rodantes. %uede resistir largos periodos de funcionamiento en condiciones de lubricación marginales. %ara obtener más información, consulte Godamientos con recubrimiento -o@ear. Los rodamientos *-;J4J)= son rodamientos estándar cuyas superficies e"ternas del aro interior o e"terior tienen un recubrimiento de ó"ido de aluminio aplicado mediante pulverización de plasma. Jfrece resistencia al da6o que puede producirse por el paso de corriente el!ctrica parásita a trav!s del rodamiento. %ara obtener más información, consulte Godamientos *-;J4J)=. Jtros recubrimientos, como, por ejemplo, el cromato de zinc, pueden ofrecer una alternativa a los rodamientos de acero ino"idable en un entorno corrosivo, especialmente, para las unidades de rodamientos listas para montar.
Las distintas etapas de la fabricación de un rodamiento Este producto de alta tecnicidad debe, por su función #puesta en rotación de dos elementos uno respecto al otro$ cumplir con limitaciones de cargas, de precisión y de fricción mínima. La gama entera de fabricación de un rodamiento de bolas incluye: las as operaciones el tratamiento t!rmico la rectificación el ensamblaje 5 fin de gama -H( a cada tipo de producto, le corresponde un proceso de fabricación.
Las primeras operaciones Hay dos grandes familias de primeras operaciones :
por arranque de virutas #torneado o tronzado$ por deformación #embutido, forjado o rodadura$
Materia prima Harras o tubos de acero tipo // 4r7
Embutido Deformación en frío de la materia #capa$ y cortado #t!cnica parecida al forjado$ o Forjado Deformación de un nódulo de materia, previamente calentado
o Rodadura Deformación en caliente de la materia, por rotación
o Tronzado )rranque de virutas en frío, con una erramienta cortante #ruleta de forma o placa$ con un torno multiusillos o Torneado =!cnica parecida al tronzado pero que se efect+a con un torno monousillo
Tratamiento Trmico El Tratamiento Térmico tiene como objetivo aumentar la dureza de la materia. E"isten varios procedimientos para cada etapa, seg+n el producto. ! " #alentamiento $%&'# )ustenitización para cambiar la estructura de la materia
( " Temple )&'# Enfriamiento rápido para cuajar la estructura de la materia y obtener una dureza superior
* " Re+enido !,&'# &Gecalentamiento' para disminuir los efectos del golpe t!rmico #temple$ dentro de la estructura y estabilizar la materia
La Rectificación
La rectificación les da su forma &final' a los anillos desbastados y mejora el estado de superficie #aspereza$. ;e realizan varias operaciones con varias muelas( La rectificación de las caras
La rectificación del di-metro eterior del anillo eterior
La rectificación del di-metro interior del anillo interior
La rectificación del di-metro eterior del anillo interior /pista0
La rectificación del di-metro interior del anillo eterior /pista0
1uperacabado mejora el estado de superficie de las pistas, por pulido con una erramienta bru6idora
El ensamblaje " Fin de gama
2peraciones 3ue consisten en: juntar los distintos elementos
aportar funciones adicionales #engrase, marcado, etc$ En cada etapa, la gama de fabricación del rodamiento se realiza cumpliendo con la calidad total #auto5control, ;%4 y =%M$.
Fabricación de una bola Las distintas etapas de la fabricación de un rodamiento espués de las del rodamiento! "amos a obser"ar las etapas de la fabricación de una bola #otros cuerpos rodantes( los rodillos5cónicos, cilíndricos y esf!ricos5y las agujas$. La bola es un elemento "ital del rodamiento El objetivo de la gama de fabricación es realizar bolas a la cent!sima de micra.
!" La materia prima 4orona de ilo de acero
nóduloQ (" La acu4ación 4orte y acu6ación del nódulo, que resulta en una forma gruesa para la futura bola #apro"imadamente :3/ micras de la cota final$.
plato de fundiciónQ *" El desbastado o el flas5ing Gedondeado de las bolas entre dos platos de fundición ranurados, con un movimiento circular #presión má"ima( 0/ toneladas$. )sí se obtienen bolas esf!ricas #apro"imadamente // micras de la cota final$.
Qplato de fundición
)" El tratamiento trmico Jperaciones de calentamiento, temple y revenido que permiten darles a las bolas la dureza deseada.
%lato de fundición Q %" La Rectificación Mejora de la geometría de las bolas colocándolas entre una muela y un plato de fundición #presión má"ima( : toneladas 5 apro"imadamente / micras de la cota final$.
Q muela
6" El rodaje ! y ( Jperaciones que permiten llevar las bolas poco a poco a la geometría y a la cota acabada, utilizando un abrasivo.
Q platos de fundición
," La limpieza7 control !&&8 y acondicionamiento Jperaciones que permiten desecar las bolas defectuosas
