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O guia definitivo para fabricação de rolamentos
Os rolamentos de esferas são os rolamentos mais utilizados e desempenham um papel importante em diversos movimentos mecânicos. Os rolamentos de esferas são usados para apoiar a rotação, reduzir o atrito e suportar cargas radiais e axiais em aplicações de alta carga e alta velocidade, onde a confiabilidade e a eficiência são críticas. Sem rolamentos de esferas, muitas máquinas e equipamentos não funcionariam de forma eficiente ou segura. . Então, você pode estar muito interessado em saber como os rolamentos de esferas são feitos. Na Aubearing, nos especializamos na fabricação de rolamentos de esferas para atender a uma variedade de formas, materiais, tamanhos e outros requisitos. Com base em muitos anos de experiência na fabricação de rolamentos de esferas, a Aubearing resumiu o guia do processo para fabricação de rolamentos.
Os rolamentos de esferas são compostos por um anel interno, um anel externo, esferas, uma gaiola e uma vedação. O anel interno e o anel externo estão em contato com o eixo e a carcaça externa, respectivamente. As esferas separam o anel interno e o anel externo e reduzem o atrito dos corpos rolantes. A gaiola separa as esferas e as mantém espaçadas uniformemente, evitando que as esferas se esfreguem umas nas outras, e as vedações ajudam a evitar a entrada de poeira, detritos e outros contaminantes nos rolamentos, prolongando a vida útil do sistema de rolamentos. As esferas são os elementos rolantes que mantêm as pistas dos rolamentos separadas. As esferas rolam ao longo das pistas para que as máquinas ou equipamentos possam girar suavemente. Os rolamentos de esferas são usados em equipamentos como bombas, produtos de automação de escritório, equipamentos médicos, ferramentas elétricas, codificadores, motores CA/CC, medidores de vazão e equipamentos de medição.
Existem muitos tipos de rolamentos de esferas. Um deles são os rolamentos rígidos de esferas, que são o tipo mais comum de rolamentos de esferas e são usados em uma ampla gama de aplicações que exigem altas velocidades e baixo atrito. O segundo é rolamentos de esferas de contato angular, que são projetados para lidar com cargas radiais e axiais e são ideais para aplicações de alta velocidade e alta precisão, como máquinas-ferramentas, bombas e turbinas. O terceiro é rolamentos de esferas axiais, que são projetados para lidar com cargas axiais em uma direção e são frequentemente usados em aplicações como transmissões automotivas e máquinas pesadas que exigem altas capacidades de carga axial. O quarto é o rolamento autocompensador de esferas, que foi projetado para compensar o desalinhamento entre o eixo e a carcaça. É ideal para aplicações onde podem existir deflexão do eixo, desalinhamento ou erros de instalação. O quinto é rolamentos em miniatura, usado em pequenas aplicações, como pequenos motores e equipamentos médicos. Sexto, os rolamentos de esferas flangeados são usados em aplicações onde o rolamento precisa ser posicionado em uma posição específica, como em um eixo que precisa ser fixado no lugar ou em uma estrutura de suporte.
Como fazer rolamentos de esferas
Os rolamentos de esferas vêm em centenas de tamanhos, desde rolamentos ultrapequenos de 1.0 mm de diâmetro usados em micro equipamentos médicos odontológicos e micro motores até rolamentos grandes com mais de 17 pés de diâmetro usados em equipamentos pesados. Como são feitos os rolamentos de esferas? Como fazer bolas tão redondas? A resposta é um processo de fabricação em várias etapas, incluindo usinagem, tratamento térmico, retificação, brunimento, montagem, controle de qualidade, etc. Embora possa haver diferenças, o processo a seguir é adequado para a fabricação da grande maioria dos rolamentos de esferas padrão atuais.
Os fabricantes de rolamentos selecionam materiais adequados com base nas necessidades do cliente. Dependendo da aplicação, estão disponíveis materiais como aço, cerâmica e aço inoxidável. Os fatores a serem considerados incluem capacidade de carga, velocidade de rotação, temperatura operacional, resistência à corrosão e custo. Cada material de rolamento tem vantagens e desvantagens exclusivas que desempenham um papel decisivo no impacto no desempenho e na vida útil de um rolamento de esferas na aplicação pretendida. Os materiais da gaiola incluem aço estampado, latão estampado, aço usinado, bronze usinado, náilon moldado ou polioximetileno (POM) e resina fenólica.
Aço: O material mais utilizado para rolamentos de esferas é o aço. O aço tem excelente resistência, dureza e resistência ao desgaste e pode suportar pressões tremendas. Normalmente é usado aço com alto teor de carbono e cromo (comumente conhecido como aço para rolamentos). Os tipos específicos de aço utilizados podem incluir AISI 52100, AISI 440C ou outras ligas similares. Esses aços passam por um processo de tratamento térmico para atingir a dureza e tenacidade exigidas. AISI 52100 é um aço cromo (1% carbono, 1.5% liga de cromo) que é dimensionalmente estável a 250 graus Fahrenheit ou superior, dependendo do processo de tratamento térmico. AISI 52100 também oferece excelente elasticidade, processabilidade e uniformidade. Outro material popular é o aço inoxidável AISI 440C, usado por suas propriedades anticorrosivas. O AISI 440C custa para usinar mais que o 52100 e não suporta tanta carga. A 70 graus Fahrenheit, o 440C tem 85% da capacidade de carga do 52100. Outros aços inoxidáveis martensíticos também são usados para reduzir o ruído do rolamento ou aumentar a vida útil em fadiga. O aço AISI M50 é usado em aplicações de sistemas críticos, como a indústria aeroespacial. Outras ligas incluem M50. O M50 é duas vezes mais confiável que o 52100 e contém 4% de molibdênio para maior resistência. A principal compensação é o custo, já que o M50 é cerca de dez vezes mais caro que o 52100.
cerâmico: Os rolamentos de esferas de cerâmica oferecem diversas vantagens em relação aos rolamentos de aço. Geralmente são feitos de materiais como nitreto de silício (Si3N4) ou óxido de zircônio (ZrO2), carboneto de silício. Os rolamentos de esferas de cerâmica oferecem excelente resistência à corrosão, são mais leves, têm menor coeficiente de atrito, são eletricamente isolantes e podem operar em temperaturas mais altas. Eles são normalmente usados em aplicações que exigem altas velocidades, temperaturas extremas ou resistência a ambientes agressivos. O preço dos rolamentos de esferas de cerâmica é geralmente muito mais caro que o AISI 52100 e o AISI 440C. Os rolamentos cerâmicos mais comuns são os rolamentos cerâmicos híbridos, com os anéis interno e externo feitos de aço inoxidável e as esferas feitas de cerâmica.
Aço inoxidável: A maior vantagem dos rolamentos de esferas de aço inoxidável é a resistência à corrosão. Os rolamentos de liga de aço inoxidável mais comuns, como AISI 304 ou AISI 316, contêm altas concentrações de cromo e níquel. Os rolamentos de aço inoxidável são comumente usados em indústrias como processamento de alimentos, equipamentos médicos e aplicações marítimas.
Plástico: Parece estranho, sim, o material dos rolamentos de esferas também pode ser plástico. Os rolamentos de esferas de plástico são usados principalmente em aplicações de baixa carga, leves e de não precisão, como brinquedos infantis. Como o processo de fabricação dos rolamentos de plástico é diferente daquele dos rolamentos de metal, o processo de fabricação dos rolamentos de plástico não será discutido neste blog.
Fabricação de anéis internos e externos de rolamentos
O processo de fabricação dos anéis interno e externo do rolamento é o mesmo porque ambos são anéis de metal, mas têm tamanhos diferentes. O anel começa como um tubo, utilizando uma máquina automatizada semelhante a um torno CNC, cujas ferramentas de corte cortam o tubo metálico em seu formato básico, deixando uma pequena quantidade de material extra para compensar o empenamento durante a próxima etapa do tratamento térmico. Normalmente, o número do rolamento e as informações do fabricante estão impressos no anel externo.
Em seguida, o anel de metal é endurecido em um forno de tratamento térmico, aquecendo-o a cerca de 1,550 graus Celsius (840 graus Fahrenheit) por um período de 20 minutos a várias horas, dependendo do tamanho do anel. Eles são então resfriados em óleo e temperados e resfriados a ar em um segundo forno a cerca de 300 graus Fahrenheit (148 graus Celsius) para fortalecer ainda mais sua resistência. Este processo torna a pista forte e durável.
Os anéis interno e externo são retificados para obter dimensões precisas e superfícies lisas. A pista requer acabamento do rebolo, o que não pode ser feito com uma ferramenta de corte porque a pista agora está muito dura. Cada seção do anel deve ser retificada para garantir largura, raio, localização e geometria adequadas do rolamento. Alguns rolamentos, como os rolamentos de contato angular, exigem retificação adicional em um processo subsequente para garantir tolerâncias estreitas nas dimensões do anel.
Fazendo bolas de rolamento
As esferas são muito importantes para os rolamentos. A esfera redonda e lisa pode minimizar o atrito dentro do rolamento. O estado inicial da bola é um fio de aço ou bloco em forma de haste que é “frio” através de um processo de fabricação muito especial e completo. Cabeçalho frio significa cortar o fio e bater em ambas as extremidades para formar uma bola áspera. Há um anel (também chamado de rebarba) ao redor da bola. Em seguida, vire a bola áspera para remover as “bordas rebarbas”. A esfera é alimentada repetidamente em uma ranhura entre dois discos de ferro fundido, um dos quais gira e o outro está estacionário. As ranhuras ásperas removem efetivamente as rebarbas, deixando a esfera bastante arredondada e um pouco maior do que o tamanho real da aplicação para a próxima etapa de retificação. Naturalmente, as esferas passam por um tratamento térmico semelhante (aquecimento e revenido) às pistas para aumentar a durabilidade, tenacidade e dureza. Por fim, as bolas são movidas para um moedor para atingir o tamanho e a redondeza adequados. A bola é polida com uma esmerilhadeira ou pasta de polimento pode ser usada para deixar a superfície perfeitamente lisa. As bolas permanecem no moedor por 8 a 10 horas para criar bolas perfeitamente lisas.
As gaiolas dos rolamentos de esferas são geralmente feitas de aço e de chapa fina. A forma final da gaiola é formada no molde. O molde consiste em duas peças de aço que se encaixam e serão dobradas no formato correto quando a gaiola for colocada no molde e o molde for fechado. Às vezes, o material da gaiola do rolamento também pode ser de plástico, porque são mais baratos de fabricar, e algumas pessoas pensam que as gaiolas de plástico têm um coeficiente de atrito menor do que as gaiolas de aço. Se for feita uma gaiola de plástico, é utilizado um processo de moldagem por injeção, no qual um molde é preenchido com plástico derretido e depois solidificado até ficar duro. A gaiola plástica acabada é então removida e montada com as outras peças do rolamento.
Montagem de rolamentos
Agora que os quatro componentes do rolamento foram produzidos, o rolamento está finalmente montado. O anel interno fica dentro do anel externo e é empurrado para o lado o máximo possível para deixar espaço entre eles para as bolas. Coloque cuidadosamente o número correto de bolas na gaiola de acordo com o tamanho. A gaiola separa as bolas umas das outras e depois pressiona a gaiola e os anéis interno e externo juntos. Se for uma gaiola de aço, deve ser instalada e rebitada. Para garantir que os rolamentos possam suportar cargas mais elevadas, a gaiola e os anéis precisam ser aquecidos a uma temperatura específica e mantidos no lugar até que todo o conjunto esfrie. As gaiolas de plástico geralmente “encaixam” facilmente. Na maioria dos casos, uma fórmula antiferrugem é aplicada ao redor do rolamento e depois enviada ao endereço do cliente.
A etapa final no processo de fabricação do rolamento é o controle de qualidade. Isso envolve testar rolamentos de esferas quanto à precisão, ruído, vibração e outros fatores. Os rolamentos de esferas passam por testes rigorosos e procedimentos de controle de qualidade para garantir sua confiabilidade e durabilidade.
Limpe a sujeira da superfície do rolamento: Use um solvente reconhecido para remover qualquer sujeira, detritos e ferrugem do rolamento.
Inspeção: Inspecione visualmente o rolamento em busca de defeitos visíveis e use partículas magnéticas para inspecionar o rolamento em busca de rachaduras, superfícies desgastadas ou irregulares e outros problemas.
Medição dimensional: Use instrumentos especiais de teste de rolamentos ou instrumentos de medição de coordenadas tridimensionais para medir dimensões importantes, como diâmetros internos e externos, tamanhos de esferas de aço e larguras.
Medição de circularidade e vibração: Avalie a circularidade dos componentes do rolamento e meça qualquer excentricidade ou desvio da forma circular ideal.
Análise de rugosidade superficial: Avalia a suavidade ou rugosidade de uma superfície de rolamento.
Embalagens: Aplique o lubrificante correto no rolamento com base no tipo de rolamento. Finalmente, ele é colocado em um tambor vibratório para limpeza completa e selado em um pacote de rolamento.
Devido à precisão dos rolamentos, a Aubearing realizará testes rigorosos durante todo o processo para garantir a mais alta qualidade do produto acabado. Realizaremos testes durante todo o processo para verificar defeitos, bem como testes regulares durante o processo de tratamento térmico. O tamanho e a forma também são cruciais, e as superfícies das esferas e pistas devem ser tão lisas quanto possível.
Conclusão
Este guia descreve todo o processo de fabricação de rolamentos, desde os materiais até os sistemas de controle de qualidade, proporcionando aos engenheiros interessados no processo uma compreensão abrangente das etapas necessárias para criar rolamentos de alta qualidade. A fabricação de rolamentos de esferas é um processo complexo que exige precisão e atenção aos detalhes. Com o avanço contínuo da tecnologia de rolamentos e o acúmulo de conhecimento sobre rolamentos, os fabricantes podem produzir com segurança rolamentos de alta qualidade que atendam às necessidades dos clientes.