Directrius per a la fabricació de coixinets de boles

Directrius per a la fabricació de coixinets de boles

Rodaments de boles han jugat el paper d'herois desconeguts durant segles, facilitant el moviment de rotació i jugant un paper integral en el bon funcionament de la maquinària en nombroses indústries. Els coixinets de boles van ser patentats originalment per Philip Vaughan el 1794 per donar suport als eixos del carro, i des de llavors s'han millorat i canviat per suportar una varietat d'aplicacions giratòries. Com es fabriquen els coixinets de boles? De què estan fets els coixinets de boles? Fem una ullada més de prop al procés de fabricació de coixinets de boles, mesures de control de qualitat. Aquest bloc descriurà el procés modern de fabricació de coixinets de boles que s'utilitza àmpliament avui en dia, des del disseny de les boles fins al muntatge i l'embalatge de peces.

Què és un coixinet de boles

Dissenyats per reduir la fricció rotacional, els coixinets de boles faciliten el moviment mentre col·loquen les peces mòbils de la màquina i transporten càrregues radials i de coixinets. El seu objectiu principal és garantir el bon funcionament de les peces giratòries de la maquinària. Els coixinets de boles es basen en boles per separar dos anells o curses de coixinets. Això ajuda a minimitzar la fricció superficial i el contacte entre les parts mòbils. A mesura que les boles giren, provoquen un coeficient de fricció més baix en comparació amb les superfícies planes que es freguen entre elles.

Els coixinets de boles varien segons el mecanisme implicat, els més comuns són els coixinets de boles radials o els coixinets de boles rígides d'una sola fila. Els coixinets de boles esfèrics tenen un contacte mínim amb les curses contingudes, de manera que poden transferir càrregues axials o radials amb un moviment ràpid i suau. Els components típics dels coixinets de boles inclouen:

coixinet de boles

Anell/carrera interior: La part interior del coixinet muntada al voltant de l'eix de rotació. La superfície interior de l'anell interior, anomenada pista, està dissenyada per adaptar-se als contorns de les boles, permetent-les rodar de manera suau i eficient.

Anell exterior / cursa: La part exterior d'un coixinet que subjecta les boles al seu lloc. Normalment es munta dins d'una carcassa o forat i roman immòbil.

El propòsit principal d'una cursa és bàsicament actuar com un camí, permetent un lliscament sense fricció. En poques paraules, es necessita una carrera per controlar les respectives boles i proporciona un camí fix perquè les boles rodin. Hi ha dos tipus de curses en rodaments. Anell interior, anell exterior i un joc de boles. Tots dos seients contenen un anell acanalat al seu seient que reté una bola d'acer. Pel que sembla, la bola d'acer entrarà en contacte directe amb cada cursa en un moment determinat. L'anell interior es troba a l'interior de la pilota, en canvi, l'anell exterior es troba a l'exterior de la pilota. Entre aquests dos tipus de curses hi ha una bola interior. Les dues curses també giren en direccions oposades per mantenir la seva rotació.

rodaments de boles

boles: Les boles d'acer són components esfèrics utilitzats com a mecanismes de rodament en peces giratòries com ara coixinets, eines i rodes. Hi ha moltes especificacions i mides per a diverses aplicacions. Les pilotes tenen el paper més important en l'execució de funcions. El propòsit més important és que representi la importància dels aspectes de rodament i rotació del coixinet. Sense ell, el coixinet no pot girar en cap direcció. Elements rodants esfèrics que permeten una rotació suau i porten la càrrega entre els anells interior i exterior. Estan fets de materials extremadament durs i duradors com l'acer al crom, la ceràmica o l'acer inoxidable.

Gàbia o retenedor: Component que separa i manté l'espai entre les boles, els rodets o els rodets d'agulles, mantenint-los a una distància radial simètrica i mantenint els coixinets units. La gàbia manté les boles en anells uniformes de manera que estiguin igualment espaiats dins del coixinet. Es pot fabricar en diverses formes i desenvolupar-se amb materials de baixa fricció, permetent que la pilota continuï rodant de manera eficient. Assegura que les boles no entrin en contacte entre si durant el funcionament, reduint així la fricció i el desgast. Els materials de la gàbia de coixinets inclouen: gàbia de coixinets d'acer, gàbia de coixinets de ceràmica, polímer d'alta resistència (niló, POM, etc.), etc.

Escuts o segells: Són taps protectors que normalment es munten a l'anell exterior del coixinet i proporcionen una barrera per evitar que els contaminants entrin al coixinet, allargant així la seva vida útil.

Els coixinets 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 d'alta qualitat i fiables és crucial per al procés de fabricació dels coixinets. S'utilitzen diferents materials per fabricar diversos tipus de coixinets d'alta qualitat i els seus nombrosos components. Aquests materials se sotmeten a processos específics per obtenir les propietats requerides, augmentant així la vida i el rendiment dels coixinets. L'equip d'Aubearing pot discutir els diferents materials utilitzats en la fabricació de coixinets i com afecta cadascun a l'ús, la integritat i la funcionalitat del coixinet.

Materials de rodaments de boles

La majoria dels coixinets de boles estan fets d'un tipus d'acer anomenat acer al crom d'alt carboni, sovint anomenat acer al crom. S'utilitza per raons de cost i durabilitat. Els coixinets també es fabriquen amb altres materials, com ara acer inoxidable, ceràmica i plàstics. Tanmateix, cadascuna de les seves característiques s'adapta a un propòsit diferent.

Acer cromat (GCr15 i 52100)

Chromium steel (GCr15 &SAE 52100) is the most commonly used material for manufacturing precision ball bearings, roller bearings and tapered roller bearings. Specifically, it is used to manufacture the load-bearing components of bearings, such as inner rings, outer rings, balls and rollers. Chrome steel is an efficient and economical bearing material because of its durability and strength in harsh conditions. Although chromium steel is less resistant to corrosion, it is durable and can still resist some degree of corrosion in certain environments. SAE 52100 is a chromium steel containing 1% carbon and 1.5% chromium alloy. This material remains stable at temperatures in excess of 250 degrees Fahrenheit and provides reliable bearings and long service life. Chromium steel undergoes controlled machining and heat treatment methods to make the bearings strong and crack-resistant. These processes give the bearings and their components a surface hardness of 60 to 64 on the Rockwell scale C, which makes them resistant to subsurface rolling contact fatigue. Chromium steel is a good general purpose bearing steel due to its excellent hardness and wear resistance. However, due to its lower chromium content, it has poor corrosion resistance compared to other materials. It is recommended that users protect chromium steel bearings with a coating of oil or rust inhibitor to prevent corrosion.

Coixinets d'acer cromat segellats

A més de contenir almenys un 18% de crom, l'acer inoxidable també conté níquel. Quan el crom de l'acer inoxidable entra en contacte amb l'oxigen, es produeix una reacció química, formant una capa d'òxid de crom a la superfície del component del coixinet. Aquesta pel·lícula química passiva proporciona protecció addicional als coixinets. Hi ha dos tipus comuns de coixinets d'acer inoxidable: martensític i austenític.

Els coixinets d'acer inoxidable ofereixen diversos avantatges importants, ja que l'acer inoxidable en particular té una major resistència als productes químics i a la corrosió, així com una millor estabilitat en ambients d'alta temperatura. Compta amb les mateixes ranures profundes i un ajustament ajustat entre pistes i boles com a estàndard fet d'acer cromat. Per tant, els coixinets solen estar fets d'acer inoxidable de grau 440 on es requereix resistència a la corrosió. L'acer inoxidable de grau 440 és un acer molt dur que té una bona resistència a la corrosió, però no és adequat per al seu ús amb aigua salada i molts productes químics.

Coixinet de boles d'acer inoxidable

Martensitic stainless steel bearings (SV30) are often modified during the processing of raw steel, resulting in a reduction in carbon content and an increase in nitrogen content in the material. The result is steel with high strength, hardness and enhanced corrosion resistance. Austenitic stainless steel bearings (AISI316), on the other hand, are non-magnetic and highly resistant to corrosion due to their low carbon content. Likewise, grade 316 stainless steel is used in corrosive applications. However, due to their carbon content, stainless steel bearings are less hard and their load carrying capacity is 20% lower than 52100 chromium steel bearings. 316 stainless steel is therefore softer and therefore can only be used at lower loads and speeds.

Ceràmica (zirconi i nitrur de silici) are suitable for highly corrosive or extreme temperature applications. Ceramic materials are also used in the manufacture of bearings and bearing components. However, these materials are often classified as niche areas of the bearing industry. The most common ceramic material is silicon nitride. Bearing balls made of silicon nitride are known for their excellent surface hardness, up to 78 on the Rockwell C scale, and their extremely smooth surfaces. However, there is a problem with using ceramic materials in bearing construction. Bearings made of ceramic materials are generally expensive than bearings made of pure stainless steel.

Coixinets de boles de ceràmica

Completely ceramic ball bearings are made of ceramic materials. The inner ring, outer ring and balls are made of silicon nitride (Si3N4) or zirconium oxide (ZrO2). The main features are its higher hardness and better elasticity compared to chromium steel bearings. In addition, it can run completely dry, has excellent corrosion resistance, can run in concentrated acid, and will not corrode when completely immersed in seawater, and is suitable for temperature changes and lasts much longer than steel bearings. Ceramics are often used when hybrid bearings are made, where the steel rings are made of stainless steel and the balls are made of ceramic.

Acer d'aliatge al carboni

L'acer d'aliatge al carboni s'utilitza habitualment en la producció de coixinets i components de "semi-precisió" o "de grau comercial". Aubearing ofereix coixinets d'acer d'aliatge al carboni amb graus de precisió ABEC #1-5 o superior. Normalment, els aliatges baixos en carboni s'utilitzen per fer gàbies de coixinets, protectors metàl·lics i volanderes metàl·liques. Són menys resistents a la corrosió que altres materials de coixinets, per la qual cosa s'han de recobrir amb una capa d'oli o greix per evitar la corrosió. La galvanoplastia també es pot utilitzar per evitar l'oxidació.

Altres materials no metàl·lics

Com que els coixinets s'instal·len sovint en màquines que transporten o manipulen càrregues, una idea errònia comuna és que els coixinets només poden ser de metall. Tanmateix, també es poden utilitzar materials no metàl·lics per produir coixinets i els seus components. Diversos tipus de plàstics són adequats per a una bona o molt bona resistència a la corrosió, però només per a càrregues baixes i velocitats baixes. Alguns exemples dels tipus de materials no metàl·lics que es poden utilitzar en la construcció de coixinets inclouen, però no es limiten a:

Coixinets de boles de plàstic

A. Plàstic

De vegades s'utilitza plàstic per fer gàbies de coixinets per reduir els costos de producció, però aquest material no sempre és adequat per a condicions dures, especialment aplicacions d'alta temperatura. El tipus de plàstic més comú és el plàstic de niló, però també es pot utilitzar acetal modelat o POM com a alternatives. Altres polímers s'utilitzen en dissenys especials de coixinets amb requisits de rendiment específics, com ara alta velocitat, baix parell o baix soroll.

Per exemple, els coixinets de boles d'alta velocitat utilitzats en els cargols de les màquines-eina tenen gàbies fetes de material fenòlic (fenol-formaldehid). Tot i que la gàbia fenòlica i els components del coixinet són lleugers, són forts i duradors.

B. Cautxú

El cautxú també s'utilitza en la fabricació de coixinets, especialment els seus segells. El cautxú nitril o Buna s'utilitza sovint per les seves bones propietats mecàniques. El cautxú és generalment barat, pot suportar molts intervals de temperatura diferents i és resistent a molts productes químics. Mentrestant, materials com elastòmers o cautxús, com fluoroelastòmers i silicones, s'utilitzen sovint quan les aplicacions requereixen les seves propietats úniques.

Òbviament, hi ha una varietat de materials que es poden utilitzar en la construcció de coixinets, i cada material es pot utilitzar per a diferents finalitats i aconseguir diferents propietats desitjades. Per tant, no es pot subestimar la importància del material del qual està fet un coixinet particular.

Procés de fabricació de coixinets de boles

Com es fabriquen els coixinets de boles? Com fan les boles tan rodones? La resposta és un procés de fabricació de diversos passos que inclou mecanitzat, tractament tèrmic, rectificat, rectificat, rectificat i muntatge. Tot i que hi pot haver diferències, el procediment següent s'aplica a la gran majoria dels coixinets de boles estàndard produïts avui.

Selecció de materials: acer d'alta qualitat, com l'acer al crom d'alt carboni. Depenent dels requisits d'aplicació del coixinet, fins i tot es poden utilitzar alguns plàstics, ceràmiques, acer inoxidable i altres materials. A causa de la seva alta resistència i resistència al desgast, és el material més utilitzat per a la fabricació de coixinets de boles.​

Forjat o fos: El material seleccionat es forja o fos en la forma del component del coixinet. La forja implica escalfar i donar forma a l'acer, ajustant la seva estructura de gra per millorar la durabilitat. Alternativament, la fosa, menys comuna però utilitzada per a peces més grans o complexes, consisteix a modelar metall fos en la forma desitjada.

Coixinets de boles de tractament tèrmic

Tractament tèrmic: Les peces forjades o foses són tractades tèrmicament per augmentar la seva duresa i durabilitat. Les peces s'escalfen a una temperatura elevada, després es refreden ràpidament en un procés anomenat trempada, i després es temperen, en què la peça es torna a escalfar a una temperatura més baixa i després es refreda lentament. El procés aconsegueix un equilibri entre la duresa resistent al desgast i la tenacitat per resistir les càrregues d'impacte.

Mecanitzat, rectificat i rectificat súper fi: Les peces tractades tèrmicament són després mecanitzades i rectificades amb alta precisió fins a les dimensions finals. El procés de mecanitzat pot incloure tornejat, fresat i trepat, tot realitzat amb màquines controlades per ordinador per garantir la precisió. Mòlta ultra fina per aconseguir l'esfericitat i l'acabat superficial correctes, assegurant un funcionament suau i eficient. 

Muntatge i lubricació: Finalment, l'anell interior, l'anell exterior, la bola i la gàbia s'assemblen al coixinet i s'aplica lubricant per reduir la fricció i el desgast entre les parts mòbils i garantir el funcionament suau i eficient del coixinet. El tipus de lubricant dels coixinets (oli o greix) depèn de l'aplicació.

El procés de fabricació dels coixinets de boles implica procediments complexos per garantir que el producte final sigui llis i perfectament rodó.

Fabricació d'anells interiors i exteriors de coixinets

The manufacturing process for inner and outer raceways is very similar. They begin as steel tubes that are cut by automated machines into the basic shape of the raceways, leaving a small amount of extra material to account for warping during the heating process. Afterwards, the necessary manufacturing information and bearing number are printed on the outer ring surface. Visit our bearing numbering system to learn about bearing numbering. Then comes the reinforcement phase.

Els anells s'endureixen en un forn de tractament tèrmic i s'escalfen a uns 1550 graus Fahrenheit (840 graus Celsius) durant des de 20 minuts fins a diverses hores, depenent de la mida de la peça. A continuació, l'anell s'extingeix en oli a 375 ° F durant 15 a 20 minuts. El següent pas és temperar l'anell a 340 ° F durant unes dues hores. I temperar en un segon forn a uns 300 graus Fahrenheit (148 graus Celsius). Aquest procés fa que la pista sigui forta i duradora.

rodament de boles anell interior i exterior

Les pistes de rodadura s'acaben amb moles, ja que ara és difícil tallar les pistes a la mida requerida amb eines de tall. Cada part de l'anell s'ha de rectificar per garantir l'amplada, el radi, la posició de carrera i la geometria correctes. Alguns coixinets, com els coixinets de contacte angular, requereixen una mòlta addicional durant aquest procés per garantir que els anells tinguin la mida correcta. El rectificat de la pista ajuda a aconseguir la posició, la geometria i el radi de la pista. La mòlta final garanteix que l'anell tingui l'amplada de rodament adequada. Llavors, el forat interior es rectifica a l'anell interior i l'anell exterior es rectifica al mateix temps. Finalment, el seient se sotmet a un procés de rectificat per aconseguir un acabat superficial i una geometria perfectes.

Boles per a la fabricació de coixinets de boles

Les boles dels coixinets se sotmeten a un procés de fabricació molt específic i minuciós, donant lloc a boles perfectament rodones i llisos que minimitzen la fricció dins del coixinet. Aquestes boles comencen com un filferro o varetes que contenen els materials necessaris per formar la bola acabada. Aquest cable se sotmet a un procés anomenat "capítul en fred". Durant aquest procés, els extrems del filferro xoquen entre si, formant una bola amb un petit anell al seu voltant.
A continuació, s'enrotlla la bola per eliminar les vores aspres. En aquest procés, la bola s'introdueix repetidament en una ranura entre dos discs de ferro colat, un dels quals gira i l'altre està estacionari. Les ranures rugoses eliminen eficaçment les rebaves i fan que la bola sigui bastant rodona i lleugerament sobredimensionada per facilitar la mòlta. A continuació, la pilota se sotmet a un procés de tractament tèrmic similar a la pista de rodadura per millorar la durabilitat abans de ser mòlta a la mida i rodonesa adequades.

pilota de fabricació

Finalment, la bola es trasllada a una mòlta, on s'utilitza un disc de ferro colat suau per polir la bola, de manera similar al procés de mòlta per tambor però amb menys pressió. La pasta de poliment s'utilitza per fer que la superfície sigui completament llisa sense més eliminació de material. Les boles romanen al molinet durant 8-10 hores per produir boles perfectament llises.

Fabricació de gàbies per a coixinets de boles

La gàbia forma part del coixinet i està fabricada amb una varietat de materials, com ara acer estampat, llautó estampat, acer mecanitzat, bronze mecanitzat, niló modelat o acetal (POM) i resina fenòlica. Per a les gàbies d'acer o de metall, el contorn de la gàbia s'estampa d'una fina làmina de metall i després es col·loca en una estructura semblant a una matriu anomenada "encuny" que doblega la gàbia a la forma adequada. Aleshores, la gàbia es pot treure i es pot muntar. Per a les gàbies de plàstic, s'utilitza un procés anomenat "emmotllament per injecció", on s'injecta plàstic fos en un motlle i es deixa endurir.

Fabricació de gàbies de coixinets

Muntatge de coixinets de boles

Després de muntar totes les peces del coixinet, es pot muntar el coixinet. Primer, col·loqueu l'anell interior dins de l'anell exterior. A continuació, les boles s'insereixen entre les pistes i s'espaien uniformement. Finalment, instal·leu la gàbia per subjectar la pilota al seu lloc. Les gàbies de plàstic s'enganxen fàcilment, mentre que les gàbies d'acer solen ser reblades. A continuació, els coixinets es recobreixen amb un inhibidor d'òxid o un altre tractament de superfície especial per a l'aplicació específica i s'envasen per a l'enviament.

Muntatge de coixinets de boles

Els coixinets de boles se sotmeten a proves rigoroses i procediments de control de qualitat per garantir la seva fiabilitat i durabilitat. Les tècniques d'inspecció i mesura habituals inclouen:

  • Inspecció visual: Comproveu els coixinets per detectar qualsevol defecte visible com ara esquerdes, desgast o irregularitats superficials.

  • Mesura dimensional: Utilitzeu instruments especials de prova de coixinets per mesurar les dimensions clau dels coixinets, com ara el diàmetre interior, el diàmetre exterior, la mida i l'amplada de la bola.

  • Mesura de la rodonesa i l'extensió: Avaluar la rodonesa dels components del coixinet i mesurar qualsevol desviació o desviació de la forma circular ideal.

  • Anàlisi de la rugositat superficial: Utilitzeu instruments com els perfilòmetres per avaluar la suavitat o la rugositat de les superfícies dels coixinets per garantir un funcionament correcte i reduir la fricció.

  • Prova de duresa: Determineu la duresa dels components dels coixinets mitjançant mètodes com ara les proves de duresa de Rockwell o Vickers per assegurar-vos que compleixen les especificacions requerides.

Inspecció de qualitat
  • Anàlisi de sorolls i vibracions: S'utilitzen equips especialitzats per detectar i analitzar els nivells de soroll i vibració durant el funcionament dels coixinets, que poden indicar possibles problemes o anomalies.

  • Anàlisi de la lubricació dels coixinets: Avalua l'estat i les característiques del lubricant, com ara la viscositat, la neteja i els nivells de contaminació per garantir una lubricació òptima i estendre's portant vida.

  • Assajos no destructius (NDT): Ús de tècniques com ara proves d'ultrasons o proves de partícules magnètiques per detectar defectes interns o esquerdes sense danyar els coixinets.

  • Proves de durabilitat i rendiment: Els coixinets estan sotmesos a condicions de funcionament simulades, com ara càrregues, velocitats i temperatures dels coixinets per avaluar-ne la durabilitat, la resistència a la fatiga i el rendiment global.

Control estadístic de processos

El control de procés estadístic (SPC) és un mètode de control de qualitat utilitzat en la fabricació de coixinets de boles. Utilitza anàlisis estadístiques per supervisar el procés de producció i identificar qualsevol problema potencial abans d'acabar el producte. SPC implica controlar el procés de fabricació per detectar signes de canvi i desviacions dels paràmetres de producció esperats. Això permet als fabricants identificar i resoldre qualsevol problema potencial amb el producte abans que arribi al client. A més, SPC es pot utilitzar per optimitzar els processos de producció i reduir els costos de producció per mantenir uns estàndards de qualitat elevats. Aprofitant SPC, els fabricants de coixinets de boles poden millorar contínuament els seus processos i productes per servir millor als seus clients.

Conclusió

At Aubearing, estem especialitzats en la fabricació de coixinets de boles per adaptar-se a una varietat de formes, materials i requisits de mida. Pots triar entre els nostres coixinets de boles d'acer, acer inoxidable o acer cromat. Els nostres coixinets de boles s'utilitzen en aparells com bombes, productes d'ofimàtica, equips mèdics, eines elèctriques, codificadors, motors AC/DC, mesuradors de cabal i equips de mesura.