Agregar nuevas características de diseño o aplicar técnicas y recubrimientos especiales a los componentes de los rodamientos puede optimizar el rendimiento de los rodamientos para aplicaciones desafiantes, proporcionando soluciones de rodamientos únicas a los problemas de los clientes, dice Nick Dowding, Gerente de Desarrollo de Negocios de The Barden Corporation (UK) Ltd.
Agregar valor y mejorar el rendimiento de los rodamientos al incorporar nuevas características de diseño, como bridas especiales, ejes y carcasas.
Optimización del rendimiento de los rodamientos al reemplazar los materiales de rodamientos tradicionales con materiales especiales para entornos operativos de alta velocidad, alta temperatura o condiciones adversas.
El uso de recubrimientos superficiales como recubrimientos pulverizados por debajo de micras para optimizar aún más el rendimiento del rodamiento y hacer que el comportamiento del rodamiento sea más predecible / consistente en ambientes hostiles.
Existen muchas características y técnicas de diseño diferentes que se pueden aplicar a un rodamiento para optimizar y mejorar su rendimiento a fin de cumplir con aplicaciones particularmente desafiantes (es decir, alta velocidad, alta temperatura, condiciones de operación difíciles). Estas técnicas incluyen recubrimientos aplicados, alterando la geometría de un componente de rodamiento específico o reemplazando materiales de rodamiento convencionales con alternativas de alto rendimiento.
Plateado de jaulas metálicas
En algunas aplicaciones de alta velocidad y alta temperatura, las jaulas de acero pueden recubrirse con plata para mejorar el rendimiento y la confiabilidad de la lubricación. El chapado en plata mejora la lubricidad del rodamiento, haciéndolo más robusto y resistente a los eventos de desprendimiento de aceite. En el caso de falla / falta de lubricante, el recubrimiento de plata actúa como un lubricante sólido y seco, permitiendo que el rodamiento continúe funcionando por un corto período de tiempo o en una situación de emergencia. Los ejemplos de aplicación incluyen cojinetes del generador de arranque aeroespacial y cojinetes para unidades de aire acondicionado en trenes.
Rodamientos híbridos de cerámica.
Para aplicaciones de alta velocidad, reemplazar las bolas de acero con bolas de cerámica (nitruro de silicio) puede mejorar radicalmente el rendimiento de los rodamientos de varias maneras. Primero, debido a que las bolas de cerámica son mucho más livianas que las bolas de acero, reducen las fuerzas centrífugas y mejoran las condiciones dinámicas mientras que su acabado superficial es casi perfectamente liso, exhiben niveles de vibración de dos a siete veces más bajos que los rodamientos de bolas de acero convencionales. A velocidades más altas, también se reduce la carga interna en el rodamiento.
En segundo lugar, los rodamientos híbridos de cerámica también funcionan a temperaturas de funcionamiento significativamente más bajas, lo que junto con la masa más baja permite que las velocidades de funcionamiento aumenten hasta un 40-50%. Las temperaturas de funcionamiento más bajas y la acumulación de calor reducida dentro del rodamiento ayudan a prolongar la vida útil del lubricante, a veces hasta cinco veces más que los rodamientos de bolas de acero convencionales.
Ejemplos de aplicaciones para rodamientos híbridos de cerámica incluyen bombas de vacío de alta velocidad, herramientas manuales médicas / quirúrgicas y ventiladores y generadores aeroespaciales.
Materiales
En tecnología de materiales, se pueden seleccionar los materiales de rodamiento más apropiados para maximizar el rendimiento del rodamiento. Los materiales de anillo especiales se utilizan con éxito en aplicaciones aeroespaciales y no aeroespaciales, combinando una resistencia superior a la corrosión y al desgaste con la capacidad de soportar cargas dinámicas más altas que los aceros de cojinetes convencionales. Cuando se usa junto con bolas de cerámica, se pueden lograr ganancias significativas en la vida útil y el rendimiento de los rodamientos.
Los materiales de los anillos se pueden optimizar para aplicaciones específicas. Los cuatro materiales de anillo predominantes utilizados por Barden son AISI 440C (acero resistente a la corrosión), SAE 52100, AISI M50 y Cronidur 30®. Para aplicaciones de alta temperatura (hasta 345 ° C), el acero para herramientas AISI M50 o una versión templada especial de Cronidur 30® son adecuados y se usan ampliamente en aplicaciones de accesorios aeroespaciales de alta temperatura, como sistemas de válvulas de purga en aviones.
Cronidur 30® es un acero martensítico endurecido por completo, con alto contenido de nitrógeno y resistente a la corrosión que también puede ser endurecido por inducción. Este material mejora la resistencia a la corrosión y mejora la vida útil de la fatiga y la resistencia al desgaste.
Rodamientos de complemento completo
Los rodamientos de complemento completo aprovechan el espacio que normalmente ocupa el retenedor de bolas. Esto permite más bolas, lo que a su vez proporciona un aumento en la capacidad de carga, ya sea predominantemente radial, en el caso de los diseños de muesca de llenado, o axial y en el caso de los diseños de contacto angular. El uso de pares de contacto angular precargados también puede permitir la aplicación de cargas axiales bidireccionales. Las aplicaciones aquí van desde válvulas de alta temperatura para aplicaciones aeroespaciales, hasta soportes de aletas de misiles y rodamientos de emergencia.
Recubrimientos submicrónicos
El papel de la ingeniería de superficie en la tecnología de rodamientos también se está volviendo cada vez más importante a medida que los rodamientos se hacen cada vez más pequeños, pero aún se requiere que funcionen más rápido, a temperaturas más altas, soporten cargas más altas y funcionen de manera confiable durante períodos más largos. Se pueden aplicar recubrimientos avanzados y tratamientos superficiales a los rodamientos que combaten la fricción, evitan la corrosión y reducen el desgaste, incluso en las condiciones de operación más severas. Los beneficios resultantes son una mayor densidad de potencia, un rendimiento mejorado, un comportamiento de rodamiento más predecible / consistente (particularmente en ambientes hostiles), menores costos de funcionamiento e intervalos de servicio más largos.
Por ejemplo, se pueden emplear recubrimientos multicapa submicrónicos (por pulverización catódica) para mejorar las características físicas y tribológicas de las superficies de apoyo. El éxito de tales técnicas se basa en evitar capas distintas al generar una interfaz graduada o difusa entre diferentes materiales. Del mismo modo, las capas de incrustación, como el níquel o el cobre, se utilizan con frecuencia para mejorar la adhesión de películas blandas a sustratos duros o pasivados.
Los recubrimientos submicrónicos se pueden aplicar a las superficies internas y externas de los anillos de los cojinetes y los elementos rodantes si es necesario. Por ejemplo, el disulfuro de molibdeno (MOS2) o el disulfuro de tungsteno (WS2) pueden recubrirse con sputter a la superficie de los componentes del rodamiento para hacer que el comportamiento del rodamiento sea más predecible en ambientes hostiles.
Polímeros especiales
En algunas aplicaciones de alta velocidad, los separadores de bolas o jaulas se pueden suministrar en materiales poliméricos especiales. Estos componentes están impregnados al vacío con aceite para aumentar la vida útil del rodamiento. El material polimérico especial retiene el aceite de manera controlada cuando se impregna al vacío. Los ejemplos de aplicación incluyen rodamientos para giroscopios de aviones de alta velocidad. Se pueden proporcionar otros polímeros especiales para entornos hostiles de alta velocidad donde los rodamientos requieren alta resistencia a los productos químicos o al ataque térmico.
Agregar valor a través de nuevas características de diseño
La presión para reducir los costos en todas las áreas de fabricación significa que la integración de los sistemas de rodamientos en los componentes de acoplamiento se está volviendo más común. Los conjuntos resultantes son más limpios, más compactos, más rápidos de armar y ofrecen los beneficios adicionales de reducir el espacio y la masa, al tiempo que resuelven los problemas de acumulación de tolerancia.
Se pueden incorporar características de diseño especiales en el rodamiento para mejorar su rendimiento. Estas características incluyen bridas, ejes y carcasas, que hacen que el ajuste sea más fácil, rápido y preciso, lo que a su vez reduce el tiempo de montaje y los costos operativos generales.