Segueix-me a: 
Tot el que hauríeu de saber sobre els materials dels coixinets
Rodaments són vitals per a la fabricació i s'utilitzen en molts tipus diferents d'equips i maquinària. Des d'equips industrials bàsics fins a maquinària complexa, els coixinets redueixen la fricció i els permeten manejar diferents tipus de càrregues. Per tant, l'ús de materials de qualitat i fiables és crucial per al procés de fabricació dels coixinets.
S'utilitzen diferents materials per produir diversos tipus de coixinets d'alta qualitat i els seus nombrosos components. Aquests materials estan sotmesos a un procés específic per obtenir les propietats desitjades que augmenten la vida i el rendiment del coixinet. Els equips de l'AUB poden discutir els diferents materials utilitzats en la fabricació de coixinets i com cadascun afecta l'ús, la integritat i la funció del coixinet.
El rendiment de qualsevol coixinet depèn de les propietats de l'aliatge escollit i del seu tractament tèrmic. La selecció d'un material amb la duresa correcta, la resistència a la corrosió i la vida a la fatiga garanteix que el coixinet funcionarà de manera fiable dins dels paràmetres operatius i ambientals de l'aplicació. AUB utilitza diferents materials per produir diversos components de coixinets. Aquests materials es processen per obtenir les característiques ideals per maximitzar el rendiment i la vida útil dels coixinets. Els materials que es descriuen aquí són els més utilitzats. El material del coixinet és tractat tèrmicament a casa per a una duresa i estabilitat dimensional òptimes.
El més material comú S'utilitza per a la producció de components de càrrega en coixinets de boles de precisió, coixinets de rodets i coixinets de rodets cònics és l'acer cromat 52100. Aquests components es refereixen als anells interiors i exteriors del coixinet, boles i corrons. La composició química d'aquest acer és alta en carboni i conté aproximadament un 1.5% de crom. Mitjançant mètodes de mecanitzat controlat i tractament tèrmic, els components del coixinet acabats tenen una gran resistència per resistir l'esquerdament i les superfícies dures per resistir la fatiga de contacte de rodatge subsuperficial. Les dureses superficials típiques dels components de coixinets fets amb aquest material oscil·len entre 60 i 64 a l'escala Rockwell C (Rc).
Té un cost acceptable, un alt nivell de duresa i un soroll de funcionament més silenciós. Per tant, els avantatges d'utilitzar coixinets d'acer cromat són una gran duresa, una gran capacitat de càrrega, un baix decibel i una àmplia accessibilitat. Tanmateix, ha de mantenir-se lubricat i no és resistent a la corrosió ni als productes químics. Es recomana als usuaris que protegiu els coixinets d'acer cromat amb un recobriment d'oli o anticorrosió per evitar la corrosió.
Acer cromat ultra net 52100
L'acer en brut utilitzat per produir coixinets d'alta precisió es tracta amb un pas de fusió addicional, donant lloc a un acer amb una estructura molt uniforme de material de gra fi: acer al crom 52100 ultra net. Les superfícies de contacte dels coixinets poden ser super-acabades molt llises, de manera que els coixinets funcionen molt silenciosament.
El mètode de tractament tèrmic més comú per als acers al crom és apagar l'acer en un forn d'atmosfera controlada. Els coixinets d'acer cromat poden funcionar a temperatures contínues de fins a 120 °C. Quan es troben temperatures més altes, el conjunt de coixinets es pot estabilitzar tèrmicament. Variant el procés de tractament tèrmic, és possible produir coixinets capaços de funcionar a 220 °C o més. Per a aquestes aplicacions, els components del coixinet s'han de temperar a temperatures més altes corresponents a les temperatures de funcionament. Aquest augment del tremp té un efecte advers sobre la duresa del material i es redueix la capacitat de càrrega del coixinet.
Com es pot veure a la taula següent, la composició química estàndard dels acers al crom varia d'un país a un altre.
Un altre material comú utilitzat per fabricar coixinets és l'acer inoxidable. L'acer inoxidable és una opció de material popular per als coixinets a causa del seu alt contingut de crom i carboni, que és resistent a la corrosió superficial que l'acer al crom. Hi ha més de 60 graus d'acer inoxidable, cadascun dels quals varia segons la seva composició i propietats físiques. En general, la composició de l'acer inoxidable inclou quantitats variables de crom, carboni, fòsfor, níquel, manganès i molibdè. A més, els graus ajuden a descriure les propietats dels aliatges d'acer inoxidable, com ara la resistència a la corrosió i la temperatura, la resposta magnètica, la tenacitat, la ductilitat, la soldabilitat i l'enduriment per treball.
A més de contenir almenys un 18% de crom, l'acer inoxidable també conté níquel. El crom de l'acer inoxidable reacciona químicament quan s'exposa a l'oxigen, formant una capa d'òxid de crom a la superfície dels components del coixinet. Aquesta pel·lícula química passiva proporciona una protecció addicional per al coixinet. Tanmateix, els coixinets d'acer inoxidable són menys durs a causa del seu contingut de carboni. Com a resultat, tenen una capacitat de càrrega un 20% menor que els coixinets d'acer cromat 52100.
Hi ha dos tipus comuns de coixinets d'acer inoxidable: martensític i austenític. Els coixinets d'acer inoxidable martensític (SV30) sovint pateixen un deteriorament durant el processament de l'acer original, donant lloc a un contingut de carboni reduït i un augment del contingut de nitrogen al material. El resultat és un acer amb alta resistència, duresa i resistència a la corrosió millorada. Els coixinets d'acer inoxidable austenític (AISI316), en canvi, són no magnètics i altament resistents a la corrosió pel seu baix contingut en carboni. Tanmateix, només es poden utilitzar per a aplicacions de baixa càrrega i baixa velocitat.
El contingut de carboni de l'acer inoxidable de la sèrie 400 és prou alt com per poder endurir-se a Rc58 mitjançant mètodes de tractament tèrmic estàndard. Els coixinets fets d'aquest material tenen una capacitat de càrrega un 20% menor que els coixinets d'acer cromat 52100 a causa de la menor duresa. El nivell de contingut de carboni significa que el component és magnètic. La resistència a la corrosió és "Bona" quan el material 440C està exposat a aigua dolça i productes químics suaus. Aquest material és molt popular entre els fabricants de coixinets nord-americans.
Els coixinets fabricats amb acer inoxidable 440C convencional seran lleugerament sorollosos perquè els carburs, que solen concentrar-se als límits del gra, queden exposats durant l'acabat de la pista. Els coixinets amb forats més grans no es veuen afectats per aquesta condició. Els coixinets d'acer inoxidable de la sèrie 400 poden funcionar a temperatures més elevades que l'acer al crom, fins a 250 °C contínuament. Els coixinets fets d'aquest material solen ser cars que els coixinets d'acer cromat.
Acer inoxidable AISI 440 - Excel·lent tenacitat i duresa amb bona resistència a la corrosió. Aquest material s'utilitza àmpliament en aplicacions de coixinets on es requereixen toleràncies precises i acabats superficials. El tractament tèrmic ordinari es pot realitzar d'acord amb MIL-H-6875. Els coixinets d'acer inoxidable estan disponibles en una varietat de graus i composicions de materials d'acer inoxidable. Els avantatges dels coixinets d'acer inoxidable inclouen: Resisteix a condicions corrosives dures que donen com a resultat una vida útil més llarga, costos de manteniment reduïts i temps d'inactivitat de l'equip. L'exposició a l'aigua de mar és una de les aplicacions més dures del món dels coixinets. Hi ha graus especials d'acer inoxidable disponibles per a aplicacions d'aigua de mar.
Coixinets d'acer inoxidable martensític - ACD34 / KS440 / X65Cr13
Molts fabricants de coixinets utilitzen acer inoxidable amb un contingut de carboni i crom lleugerament inferior a l'AISI 440C, conegut amb diversos noms com ACD34, KS440 i X65Cr13, per als seus anells i boles. Quan es tracta tèrmicament, aquest material té carburs més petits, de manera que el coixinet tindrà excel·lents característiques de baix soroll alhora que proporciona la mateixa resistència a la corrosió que 440C. Alguns fabricants publiquen les mateixes classificacions de càrrega que l'acer al crom per als coixinets produïts amb aquest material. Això es deu a l'ús d'un tractament tèrmic molt controlat amb una duresa de fins a Rc 60. Tot i que aquest és un dels acers inoxidables més utilitzats per a coixinets de boles, aquest material no té designació AISI.
Coixinets d'acer inoxidable martensític – SV30
Els acers inoxidables martensítics es poden modificar durant el processament de l'acer en brut reduint el contingut de carboni i introduint nitrogen com a element d'aliatge. El nitrogen augmenta la saturació de crom, que es converteix en nitrur de crom en lloc de carbur de crom. El resultat és un acer d'alta resistència i alta duresa amb una microestructura excel·lent que pot augmentar la vida a la fatiga fins a un 100% (doble) en algunes aplicacions. Aquest material també té una resistència a la corrosió millorada, fins i tot 5 vegades millor que 440C i ACD34. Els coixinets fets d'aquest material poden ser entre un 20 i un 40% cars, però això normalment es compensa amb els avantatges d'un rendiment superior.
Acer inoxidable austenític
Els acers inoxidables austenítics de la sèrie 300 s'utilitzen per a peces que no suporten càrrega. Els components del coixinet fets amb material d'acer inoxidable de la sèrie 300 són resistents a la corrosió i no són magnètics a causa del seu baix contingut de carboni. Tanmateix, la compensació és que aquest material no es pot endurir, de manera que els coixinets només poden funcionar a baixes càrregues i velocitats. La reacció química de la superfície de suport amb l'oxigen s'anomena procés de passivació; la pel·lícula de passivació formada a la superfície protegeix el coixinet de la corrosió. La resistència a la corrosió és millor quan el coixinet no està completament submergit en el líquid, com ara en aplicacions submarines. Els coixinets fets d'aquest material solen ser articles de comanda especial que requereixen una quantitat mínima; a més, són cars.
Normalment, els coixinets d'acer inoxidable de la sèrie 300 tenen una carcassa de grau 304 i un retenedor de coixinets de grau 302. El grau 304 és molt resistent a la fractura (alta ductilitat) i té una resistència a la corrosió molt alta. 302 té un contingut de carboni lleugerament més elevat, augmentant la duresa, per la qual cosa és adequat per a components del propi coixinet. Un coixinet complet fet d'acer inoxidable de la sèrie 300 té aproximadament la meitat de la capacitat de càrrega d'un coixinet fet d'acer de coixinet 52100.
AUB fabrica coixinets amb acer inoxidable 316, que ofereix una resistència a la corrosió superior en comparació amb l'acer convencional i els coixinets d'acer inoxidable 440. L'acer inoxidable 316 és resistent a les condicions atmosfèriques i corrosives generals que qualsevol altre acer inoxidable estàndard. L'acer inoxidable 316 s'utilitza àmpliament a les indústries alimentàries i mèdiques. Els coixinets fets d'aquest acer poden funcionar en líquids o assecar-se a baixes velocitats. L'acer inoxidable 316 és un acer inoxidable que conté molibdè. El molibdè ofereix una resistència a la corrosió global de 316 millor que el grau 304, especialment una resistència més alta a la corrosió per picades i esquerdes en entorns de clorur.
Característiques destacades:
El contingut de molibdè augmenta la resistència als ambients marins.
Alta resistència a la fluència i bona resistència a la calor a alta temperatura.
Biocompatible.
Les característiques de fabricació són similars a les dels tipus 302 i 304.
Aplicacions: Equips de processament d'aliments i productes farmacèutics, entorns marins, equips mèdics quirúrgics i equips industrials que manipulen productes químics agressius utilitzats en la producció de tintes, raió, productes químics fotogràfics, paper, tèxtils, lleixiu i cautxú.
Resistencia a la corrosió: La resistència a la corrosió és millor que l'acer inoxidable 440c, 302, 304. Resistent a solucions de sal de sodi i calci, solucions d'hipoclorit, àcid fosfòric, solucions de sulfit i àcid sulfurós que s'utilitzen habitualment en la indústria de la pasta.
Composició del material d'acer inoxidable 316
Altres coixinets d'acer inoxidable de la sèrie 300
Els protectors de coixinets, les volanderes de segellat i les gàbies de boles de vegades es fabriquen en acer inoxidable AISI303 o AISI304, ja que tenen una resistència moderada a la corrosió i són adequats per formar-se en diverses formes.
Coixinets d'acer d'aliatge al carboni
Els materials d'acer al carboni s'utilitzen per produir diversos components de coixinets, i n'hi ha dos tipus bàsics, acer d'aliatge de carboni mitjà i acer d'aliatge de baix carboni.
Coixinets d'acer d'aliatge al carboni mitjà
Els coixinets fets amb materials d'acer d'aliatge de carboni mitjà o baix en carboni s'anomenen sovint coixinets de "semi-precisió" o "de grau comercial". Els materials típics són AISI8620 o AISI4320. Els anells interiors i exteriors estan endurits en un procés de tractament tèrmic anomenat enduriment o cementació. Els coixinets fets amb aquests materials no poden suportar càrregues elevades ni altes velocitats i no són resistents a la corrosió. Els coixinets fets amb aquests materials són generalment de baix cost.
Coixinets d'acer d'aliatge de baix carboni
L'acer suau s'utilitza per produir gàbies de coixinets, escuts metàl·lics i volanderes metàl·liques al voltant de les quals s'emmotlla el cautxú per utilitzar-lo com a segells. Els materials més utilitzats són AISI C1008 i C1010. Es requereix un recobriment d'oli/greix (gàbia) o un revestiment (escut) per protegir el material de la corrosió. Per obtenir informació sobre retencions i tancaments, consulteu els respectius butlletins tècnics.
Tractament tèrmic de l'acer dels coixinets
Quan l'acer dels coixinets es troba en el seu estat tou (no endurit), els metal·lúrgics es refereixen a la seva estructura com a estat perlític. Per endurir l'acer, cal escalfar-lo a temperatures molt elevades i després refredar-lo molt ràpidament. Quan s'escalfa a 1,750 °F en a tractament tèrmic forn, l'estructura canvia de perlita al que es coneix com austenita. Després de l'extinció (refrigerament ràpid), l'estructura canvia d'austenita a martensita. Un cop transformat en martensita, l'acer es torna molt dur. Tanmateix, no es considera "tèrmicament estable" en aquest moment. Això es deu al fet que no tota l'austenita es transforma en martensita durant el procés d'extinció. Aquest fenomen s'anomena "austenita retinguda".
Si l'acer no és tèrmicament estable, l'austenita retinguda es transformarà en martensita durant un període de temps prolongat (possiblement anys). Aquesta transformació va acompanyada d'un augment de volum i s'anomena creixement metal·lúrgic (no s'ha de confondre amb creixement tèrmic). El creixement metal·lúrgic pot provocar canvis en la mida i la forma de qualsevol component d'acer, com ara un coixinet, fins i tot a temperatura ambient.
Tot i que no és un problema en els coixinets de productes bàsics de baixa precisió, aquesta manca d'estabilitat dimensional pot causar problemes en els coixinets en miniatura d'alta precisió (ABEC 5P, 7P, 9P). Per eliminar aquest creixement metal·lúrgic no desitjat, l'acer s'ha d'estabilitzar tèrmicament. Això s'aconsegueix mitjançant un refredament i un temperament repetits a -120 F per transformar la major part de l'austenita retinguda en martensita.
