Materiales Usados Para Rodamientos 1k136t

Materiales usados para los rodamientos El rendimiento y la confiabilidad de los rodamientos vienen 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 o 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 humedad, las temperaturas elevadas, las cargas de choque o una combinación de estas y otras condiciones. Los sellos integrados en los rodamientos también pueden afectar considerablemente el rendimiento y la confiabilidad de los mismos. Los materiales empleados deben ofrecer resistencia a la oxidación (envejecimiento), los productos químicos y al desgaste en un amplio intervalo de temperaturas. Los rodamientos tapados de ambos lados suelen estar lubricados de por vida. Para obtener información detallada sobre la lubricación y los lubricantes.

El rodamiento se compone de los elementos siguientes. dos anillos (de acero) que integran pistas de rodadura (superficies en las cuales “ruedan” los cuerpos rodantes): anillo interior (A.I.), anillo exterior (A.E.).

cuerpos rodantes (generalmente de acero) que permiten el movimiento de ambos anillos con una fricción mínima.

una jaula que separa y guía los cuerpos rodantes (de poliamida, chapa de acero, latón o resina).

la lubricación (grasa o aceite) lucha contra la fricción. Asegura el funcionamiento óptimo y le garantiza una vida máxima al rodamiento.

una protección (deflector de acero o junta) asegura la estanquidad para que las partes activas del rodamiento (cuerpos rodantes, pistas y jaula) estén siempre 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 aplicación bajo condiciones especificas de funcionamiento. Las categorías generales de jaulas, según el tipo de material, son las siguientes:

Jaulas metálicas estampadas Jaulas de chapa de acero La mayoría de las jaulas de chapa de acero estampadas están fabricadas con acero con un bajo contenido de carbono laminado en caliente, según la normativa EN 10111:2008. 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 inoxidable están fabricadas con acero inoxidable X5CrNi18-10, según la normativa EN 10088-1:2005.

Jaulas de chapa de latón Las jaulas de chapa de latón estampadas se utilizan en algunos rodamientos pequeños y medianos. El latón utilizado en estas jaulas cumple con la normativa EN 1652:1998. En las aplicaciones en las que se pueda producir una rotura por corrosión intergranular en la chapa de latón, 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. 1 - Jaula estampada con lengüetas fig. 2 - Jaula de montaje a presión fig. 3 - Jaula de tipo ventana

Jaulas mecanizadas metálicas Jaulas mecanizadas de acero

Normalmente, las jaulas mecanizadas de acero están fabricadas con acero para construcción sin aleación del tipo S355GT (St 52) según la normativa EN 10 025:1990 + A:1993. Con 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 tamaño o en aplicaciones en las que existe 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 hasta 300°C (570°F). Estas jaulas no se ven afectadas por los lubricantes con base de aceite mineral o sintético que normalmente se utilizan en los rodamientos, ni por los disolventes orgánicos usados para limpiar los mismos.

Jaulas mecanizadas de latón La mayoría de las jaulas de latón están mecanizadas de latón moldeado o forjado CW612N según la normativa EN 1652:1998. Estas jaulas no se ven afectadas por los lubricantes más comunes para rodamientos, incluidos los aceites y las grasas sintéticos, y se pueden limpiar con disolventes orgánicos normales. Las jaulas de latón se pueden utilizar a temperaturas de funcionamiento de hasta 250°C (480°F). fig. 5 - Jaula remachada mecanizada de dos piezas fig. 9 - Una jaula metálica mecanizada de espiga doble (abierta de doble hilera)

Jaulas de polímero Poliamida 66 Para la una

de los estos acorta agresividad del

mayoría de las jaulas moldeadas por inyección, se utiliza la poliamida 66 (PA66). 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 expuesto el polímero. El diagrama 1 muestra la relación entre factores para la PA66 reforzada con fibra de vidrio. Este muestra cómo se la vida útil de la jaula como resultado del aumento de temperatura y la lubricante.

Por lo tanto, la adecuación de las jaulas de poliamida para una aplicación específica depende de las condiciones de funcionamiento y los requisitos de vida útil. En la tabla 1, la clasificación de los lubricantes en “agresivos” y “suaves” se ve reflejada por la “temperatura de funcionamiento isible” para las jaulas de PA66 reforzada con fibra de vidrio con diversos lubricantes. La temperatura de funcionamiento isible en la tabla 1 se define como la temperatura que ofrece una vida útil de envejecimiento de la jaula de, al menos, 10 000 horas de funcionamiento. Algunos medios resultan aún más “agresivos” que los provistos en la tabla 1. Un ejemplo típico es el amoniaco, que se usa como refrigerante en los compresores. En dichos casos, las jaulas de PA66 reforzada con fibra de vidrio no se deben utilizar a temperaturas de funcionamiento superiores a 70 °C(160 °F). La poliamida también tiene un límite inferior de temperatura, ya que pierde elasticidad, lo que puede producir fallos en la jaula en condiciones de frío extremo. Como resultado, las jaulas de PA66 reforzada con fibra de vidrio no se deben utilizar en aplicaciones en las que la temperatura de funcionamiento constante sea inferior a -40 °C (-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 PA66 modificada superresistente. Para obtener más información, comuníquese con el Departamento de ingeniería de aplicaciones SKF.

Poliamida 46 La poliamida 46 reforzada con fibra de vidrio (PA46) es el material estándar para jaulas de algunos rodamientos de rodillos toroidales CARB de tamaño pequeño y mediano. La temperatura de funcionamiento isible es de 15 °C(25 °F) más que la de la PA66 reforzada con fibra de vidrio.

Polieteretercetona

La polieteretercetona reforzada con fibra de vidrio (PEEK) es ampliamente utilizada en aplicaciones de gran exigencia en las que se requieren velocidades o temperaturas altas, o resistencia a los productos químicos. Las excepcionales propiedades de la PEEK proporcionan una combinación superior de resistencia y flexibilidad, 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 PEEK están disponibles como estándar para algunos rodamientos de bolas y de rodillos cilíndricos, como los rodamientos híbridos y/o de superprecisión. La temperatura máxima para el uso a alta velocidad se limita a 150 °C (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 hasta los 200 °C (390 °F).

Otros materiales para las jaulas Además de los materiales descritos en las secciones mencionadas anteriormente, los rodamientos SKF para aplicaciones especiales pueden estar equipados con jaulas hechas de otros materiales: polímeros especiales, resina fenólica, aleaciones ligeras o fundición especial. Para obtener más información sobre materiales alternativos para las jaulas, comuníquese con el Departamento de ingeniería de aplicaciones SKF.

Materiales de los sellos Normalmente, los sellos se fabrican con elastómeros reforzados con chapa de acero. El tipo de material puede depender de la serie y el tamaño del rodamiento, así como también de los requisitos de aplicación. Los sellos por lo general, se fabrican con los materiales que se indican a continuación. Caucho de acrilonitrilo-butadieno El caucho de acrilonitrilo-butadieno (NBR) 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, diésel y aceites ligeros para calefacción;  aceites y grasas animales y vegetales 

agua caliente El intervalo de temperatura de funcionamiento isible es de -40 a +100°C(-40 a +210°F). El labio de sellado puede tolerar un funcionamiento en seco dentro de este intervalo de temperatura durante periodos breves. Se pueden soportar temperaturas de hasta 120°C (250°F) durante periodos breves. A temperaturas más altas, el material se endurece. Caucho de acrilonitrilo-butadieno hidrogenado El caucho de acrilonitrilo-butadieno hidrogenado (HNBR) tiene características de desgaste significativamente mejores que las del caucho de acrilonitrilo-butadieno (NBR); por ello, los sellos fabricados de este material tienen una vida útil más prolongada. El HNBR también es más resistente al calor, al envejecimiento y al endurecimiento cuando está expuesto a aceite caliente u ozono. El límite superior de la temperatura de funcionamiento es de 150°C (300°F), que es significativamente mayor que la del NBR. Caucho fluorado

Los cauchos fluorados (FKM) se caracterizan por su alta resistencia térmica y química. Su resistencia al envejecimiento y al ozono es muy buena, y su permeabilidad a los gases es muy baja. Tienen características de desgaste excepcionalmente buenas incluso en condiciones ambientales difíciles y pueden resistir temperaturas de funcionamiento de hasta 200°C (390°F). El labio de sellado puede tolerar un funcionamiento en seco dentro de este intervalo de temperatura durante periodos breves. El FKM es resistente a los aceites y fluidos hidráulicos, combustibles y lubricantes, ácidos minerales y alifáticos, así como a los hidrocarburos aromáticos que podrían causar fallas en los sellos fabricados de otros materiales. El FKM no se debe utilizar en presencia de ésteres, éteres, ketonas, determinadas aminas e hidrofluoruros anhidridos calientes. Los sellos fabricados con FKM expuestos a llamas directas o temperaturas superiores a 300°C (570°F) constituyen un riesgo para la salud y el medioambiente. Son peligrosos incluso después de haberse enfriado Lea y siga las medidas de seguridad que se muestran a continuación. Politetrafluoroetileno El politetrafluoroetileno (PTFE) es un polímero termoplástico que se caracteriza por su alta resistencia térmica y química. Los sellos de PTFE brindan características de desgaste excepcionalmente buenas, incluso en condiciones ambientales difíciles, y pueden soportar velocidades periféricas elevadas. El intervalo de temperatura de funcionamiento isible es de -70 a +200°C (-90 a +390°F). El labio de sellado puede tolerar un funcionamiento en seco dentro de este intervalo de temperatura durante periodos breves. Se pueden soportar temperaturas de hasta 250°C (480°F)durante periodos breves. Los sellos fabricadas con PTFE expuestos a llamas directas o temperaturas superiores a 300°C (570°F) constituyen un riesgo para la salud y el medioambiente. Son peligrosos incluso después de haberse enfriado. Lea y siga las medidas de seguridad que se muestran a continuación. Poliuretano El poliuretano (PUR) es un material orgánico resistente al desgaste que ofrece buenas propiedades elásticas. Resiste temperaturas de funcionamiento desde -20 hasta +80°C (-5 a+175°F). Ofrece buena resistencia a las grasas con base de aceite mineral, los aceites minerales con mínima o nula proporción de aditivos EP, el agua y las mezclas de agua y aceite. No 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 comúnmente usado para los rodamientos es un acero al cromo rico en carbono, que contiene aproximadamente un 1% de carbono y un 1,5% de cromo según la normativa ISO 683-17:1999. A día de hoy, el acero al cromo es uno de los aceros más antiguos y más investigados, debido a que las exigencias 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. Normalmente, este acero recibe un tratamiento térmico martensítico o bainítico, durante el cual se endurece hasta un rango de 58 a 65 HRC.

En los últimos años, los desarrollos en los procesos de producción han permitido unas especificaciones de pureza más estrictas, lo que ha tenido una significativa influencia en la consistencia y la calidad del acero para rodamientos de SKF. La reducción del oxígeno y de las inclusiones no metálicas perjudiciales ha mejorado significativamente las propiedades de los aceros para rodamientos, que son los aceros de los que están hechos los rodamientos de la clase SKF Explorer.

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. Un ejemplo de esto sería una unidad de rodamientos para cubos de ruedas (HBU) con pestaña, donde las propiedades de la pestaña sin templar han sido diseñadas para resistir la fatiga estructural, mientras que el camino de rodadura ha sido diseñado para resistir la fatiga de o por rodadura.

Aceros de cementación Los aceros aleados al cromo-níquel y al cromo-manganeso según la normativa ISO 683-17:1999 con un contenido de carbono de aproximadamente el 0,15% son los aceros más utilizados para cementar los rodamientos SKF. En las aplicaciones en las que existen ajustes apretados de gran resistencia a la tracción y grandes cargas de choque, se recomienda utilizar rodamientos con aros y/o elementos rodantes cementados.

Aceros inoxidables Los aceros inoxidables más utilizados para los aros y los elementos rodantes de los rodamientos SKF son aquellos con un alto contenido de cromo X65Cr14, según la normativa ISO 683-17:1999 y X105CrMo17 según la normativa EN 10088-1:1995. Debe advertirse que, para ciertas aplicaciones, los recubrimientos resistentes a la corrosión pueden ser una buena alternativa al acero inoxidable. Para más información sobre los recubrimientos alternativos, consulte al departamento de ingeniería de aplicaciones de SKF.

Aceros para rodamientos resistentes a las altas temperaturas Los rodamientos estándar hechos de aceros de temple total y de temple superficial tienen una temperatura de funcionamiento máxima recomendada que varía entre 120 y 200 °C dependiendo del tipo de rodamiento. La temperatura de funcionamiento máxima está directamente relacionada con el tratamiento térmico aplicado a los componentes durante su fabricación. Para temperaturas de funcionamiento de hasta 250 ºC, se puede aplicar un tratamiento térmico especial (estabilización). En estos casos se debe tener en cuenta una reducción de la capacidad de carga del rodamiento. Para los rodamientos que funcionan a temperaturas elevadas (más de 250ºC) durante largos periodos de tiempo, se deben utilizar aceros hiperaleados como el 80MoCrV42-16, fabricado según la normativa ISO 683-17:1999, ya que conservan su dureza y las características de funcionamiento del rodamiento, incluso bajo las temperaturas más extremas. Para más información sobre los aceros resistentes a altas temperaturas, e con el departamento de ingeniería de aplicaciones de SKF.

Cerámica La cerámica normalmente utilizada para fabricar los aros y los elementos rodantes de los rodamientos SKF 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. Ofrece una combinación de propiedades favorables para los rodamientos, como una gran dureza, baja densidad, baja dilatación térmica, gran

resistencia a la electricidad, baja constante dieléctrica y no se ve afectada por los campos magnéticos (tabla).

Recubrimientos El uso de recubrimientos es un método reconocido para mejorar los materiales y proporcionar a los rodamientos beneficios adicionales para las condiciones específicas de las aplicaciones. Existen dos métodos de recubrimiento diferentes desarrollados por SKF, que han sido probados con éxito en muchas aplicaciones. NoWear 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. Puede resistir largos periodos de funcionamiento en condiciones de lubricación marginales. Para obtener más información, consulte Rodamientos con recubrimiento NoWear. Los rodamientos INSOCOAT son rodamientos estándar cuyas superficies externas del aro interior o exterior tienen un recubrimiento de óxido de aluminio aplicado mediante pulverización de plasma. Ofrece resistencia al daño que puede producirse por el paso de corriente eléctrica parásita a través del rodamiento. Para obtener más información, consulte Rodamientos INSOCOAT. Otros recubrimientos, como, por ejemplo, el cromato de zinc, pueden ofrecer una alternativa a los rodamientos de acero inoxidable 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 1as operaciones el tratamiento térmico la rectificación el ensamblaje - fin de gama NB: 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 Barras o tubos de acero tipo 100 Cr6

Embutido Deformación en frío de la materia (chapa) y cortado (técnica 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 Arranque de virutas en frío, con una herramienta cortante (ruleta de forma o placa) con un torno multihusillos

o Torneado Técnica parecida al tronzado pero que se efectúa con un torno monohusillo

Tratamiento Térmico El Tratamiento Térmico tiene como objetivo aumentar la dureza de la materia. Existen varios procedimientos para cada etapa, según el producto.

1 - Calentamiento 850°C Austenitización para cambiar la estructura de la materia

2 - Temple 40°C Enfriamiento rápido para cuajar la estructura de la materia y obtener una dureza superior

3 - Revenido 170°C “Recalentamiento” para disminuir los efectos del golpe térmico (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). Se realizan varias operaciones con varias muelas:

La rectificación de las caras

La rectificación del diámetro exterior del anillo exterior

La rectificación del diámetro interior del anillo interior

La rectificación del diámetro exterior del anillo interior (pista)

La rectificación del diámetro interior del anillo exterior (pista)

Superacabado mejora el estado de superficie de las pistas, por pulido con una herramienta bruñidora

El ensamblaje - Fin de gama

Operaciones que 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 (auto-control, SPC y TPM).

Fabricación de una bola Las distintas etapas de la fabricación de un rodamiento Después de las del rodamiento, vamos a observar las etapas de la fabricación de una bola (otros cuerpos rodantes: los rodillos-cónicos, cilíndricos y esféricos-y las agujas). La bola es un elemento vital del rodamiento El objetivo de la gama de fabricación es realizar bolas a la centésima de micra.

1- La materia prima Corona de hilo de acero

nódulo=

2- La acuñación Corte y acuñación del nódulo, que resulta en una forma gruesa para la futura bola (aproximadamente 350 micras de la cota final).

plato de fundición=

3- El desbastado o el flashing Redondeado de las bolas entre dos platos de fundición ranurados, con un movimiento circular (presión máxima: 20 toneladas). Así se obtienen bolas esféricas (aproximadamente 100 micras de la cota final).

=plato de fundición

4- El tratamiento térmico Operaciones de calentamiento, temple y revenido que permiten darles a las bolas la dureza deseada. Plato de fundición =

5- La Rectificación Mejora de la geometría de las bolas colocándolas entre una muela y un plato de fundición (presión máxima: 13 toneladas - aproximadamente 10 micras de la cota final).

= muela

6- El rodaje 1 y 2 Operaciones que permiten llevar las bolas poco a poco a la geometría y a la cota acabada, utilizando un abrasivo.

= platos de fundición

7- La limpieza, control 100% y acondicionamiento Operaciones que permiten desechar las bolas defectuosas