Seleccion de materiales para rodamientos

ÍNDICE

I.        INTRODUCCIÓN        3

II.        IDENTIFICACIÓN DEL PRODUCTO        4

2.1        Componentes de la pieza        4

2.2        Función y propiedades de cada componente de la pieza        5

2.2.1. Aros (Externo-Interno):        5

2.2.2. Elementos rodantes:        5

2.2.3 Jaula o retén:        6

2.2.4 Sello:        7

2.3        Área de aplicación del rodamiento        9

2.4        Selección de materiales        10

2.4.1 Material para aros de rodamientos        10

2.4.2 Material para jaulas de rodamientos        14

III.        PROCESO DE FABRICACIÓN        16

3.1 Fabricación del Aro Externo        17

3.2 Fabricación de jaula (retén)        19

IV.  PROPUESTA DE CAMBIO        22

V. CONCLUSIONES        26

VI.  REFERENCIAS        27

VII. ANEXOS        28

1. INTRODUCCIÓN

En el presente trabajo de investigación analizaremos el proceso de fabricación de un rodamiento. Conoceremos los componentes de un rodamiento, que función cumple cada pieza y sus propiedades.  
Los rodamientos en la actualidad son una pieza fundamental en los procesos de manufactura, ya que son un complemento fundamental para la protección de la vida útil de los motores, los cuales son utilizados en diversas aplicaciones del sector industrial, por ejemplo: movimiento de cargas, transportadores, agitadores, molinos, ventiladores, espesadores, etc. Un rodamiento permitirá lograr un ahorro en consumo de energía, reducir la fricción, incrementar la capacidad de carga y mantener la vida útil de los equipos.

Para la selección de un rodamiento será de vital importancia conocer el ambiente de trabajo (polución, corrosión, temperatura, etc.) el tipo de carga que trabajará y cómo será el montaje. Por ello en el desarrollo del presente trabajo detallaremos que características debe tener el material de fabricación de los rodamientos, los cuales impactaran en la resistencia que obtendrá el material, prolongación de la vida útil, dureza, resistencia a la temperatura y su resistencia al desgaste.

1. IDENTIFICACIÓN DEL PRODUCTO

La pieza a fabricar será un rodamiento de bolas, dicha pieza cumple la función de soportar y guiar los elementos giratorios u oscilantes de las máquinas, por ejemplo, ejes o ruedas; así mismo, transfieren las cargas entre los componentes de la máquina. Ofrecen gran precisión, baja fricción y admiten velocidades de giro elevadas, al tiempo que reducen el ruido, el calor, el consumo de energía y el desgaste. Los rodamientos son elementos rentables e intercambiables de las máquinas, que normalmente corresponden a los estándares de dimensiones nacionales o internacionales.

1. Componentes de la pieza

Como vemos en la figura 1, el rodamiento consta de 6 componentes; para fines de este trabajo, se optó por explicar el proceso de fabricación del aro externo del rodamiento y la jaula (retén); ya que ambos abordan una serie de procesos de manufactura que son importantes a explicar.

   Figura 1

   Componentes de un rodamiento de bolas[pic 1]

1. Función y propiedades de cada componente de la pieza

Los componentes de los rodamientos son:

2.2.1. Aros (Externo-Interno):

Función:

El rodamiento está conformado por 2 aros, uno interior y otro exterior. Estos aros tienen la misión de alojar los elementos de rodadura, que en general son esferas (Bolas) o rodillos para que éstos se desplacen sobre sus pistas de rodadura sin ninguna dificultad.

Propiedades:

El anillo interior y el anillo exterior se fabrican generalmente a partir de la combinación especial de acero y cromo de gran pureza, este material tiene la dureza y la pureza necesarias. Ambos factores son importantes para conseguir un rodamiento que soporte mayor carga y una vida útil prolongada.

Los caminos de rodadura (pistas) pueden ser endurecidos, rectificados y pulidos. También suelen utilizarse materiales especiales tales como cerámica y plástico. Aunque el plástico no tiene la capacidad para soportar temperaturas extremadamente altas, son considerablemente más ligeros que el acero. Esta característica los hace muy valiosos en sectores como el automotriz.

2.2.2. Elementos rodantes:

Función: 

Los elementos rodantes (en este caso esferas) se caracterizan por girar encima de los caminos de la rodadura, las cuales también se conocen con el nombre de pistas y están conformados en los anillos, manteniéndose divididos y guiándose a través de la jaula.

Propiedades:

Materiales para los Elementos Rodantes, principalmente se utiliza acero para rodamientos con alto contenido en cromo y carbón (Tabla 9). La mayor parte de los rodamientos de están fabricados junto con los tipos de acero JIS listados en la Tabla 9, mientras que los rodamientos mayores suelen usar SUJ3. En rodamientos sujetos a elevadas cargas de impacto a menudo suelen usarse aleaciones de acero con bajo contenido en carbono, como acero al cromo, acero al cromo molibdeno, acero al níquel cromo molibdeno, entre otros. Estos tipos de acero, cuando son carburizados en la profundidad adecuada y cuentan con una dureza de superficie suficiente, son más resistentes a los impactos que los aceros endurecidos para rodamientos como consecuencia de su núcleo más blando que permite absorber la energía.

En la Tabla 10 se lista la composición química de los aceros carburizados para rodamientos usa acero de rodamientos desgaseado al vacío, de alta pureza con un contenido mínimo en impurezas de oxígeno, nitrógeno e hidrógeno. La vida de fatiga de los rodamientos se ha prolongado de forma considerable gracias al uso de estos materiales combinado con el apropiado tratamiento por calor. En rodamientos de uso general, puede utilizarse acero para rodamientos de alta temperatura que tiene una superior resistencia al calor, y acero inoxidable con una buena resistencia a la corrosión. La composición química de estos materiales especiales se indica en las Tablas 11 y 12.

2.2.3 Jaula o retén: 

Función:

• Separar los elementos rodantes para reducir el calor por fricción generado en el rodamiento.
• Mantener los elementos rodantes espaciados uniformemente para optimizar la distribución de la carga.
• Guiar los elementos rodantes en la zona sin carga del rodamiento.
• Retener los elementos rodantes en el caso de rodamientos desarmables tras la retirada de uno de los aros del rodamiento durante su montaje o desmontaje.

Las jaulas centradas en los elementos rodantes permiten que el lubricante ingrese fácilmente en el rodamiento. Las jaulas centradas en el aro, que permiten un guiado más preciso, se suelen utilizar cuando los rodamientos deben soportar altas velocidades, altos niveles de vibración o fuerzas de inercia originados por los movimientos de todo el rodamiento.

Propiedades:

Los aceros con bajo contenido en carbono se indican en la Tabla 13 son los principales para las jaulas de acero prensado de los rodamientos. Dependiendo de su uso, pueden usarse jaulas de latón o de acero. Para jaulas mecanizadas, se usa latón de alta resistencia (Tabla 14) o acero al carbono (Tabla 13). A veces se usa resina sintética.

2.2.4 Sello:

Función:

Los sellos cumplen la función de evitar que el polvo y las impurezas entren en los rodamientos de elemento rodante y se escape el lubricante; así mismo, los sellos pueden integrarse directamente en los rodamientos o bien sellar el eje, con protecciones y arandelas de sellado instalándose en uno o ambos lados del rodamiento. Se usan sellos de contacto y sin contacto.

Los rodamientos tienen un sin número de aplicaciones; así mismo, debemos seleccionar los materiales adecuados para la función y medio donde se utilizará esta pieza; entre los principales criterios para valorar los materiales de los rodamientos tenemos:

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