Cojinetes de Deslizamiento
Son elementos de mquinas que se emplean para guiar rboles y
ejes, permitiendo que giren las piezas libremente y soportando las
cargas que actan sobre stos. A diferencia de los cojinetes de
rodamiento, que trabajan con friccin por rodadura, los cojinetes de
contacto plano trabajan con friccin por deslizamiento. Por eso las
prdidas por friccin para los cojinetes de deslizamiento, que
trabajan con frecuentes arranques y paradas o en rgimen de
lubricacin lmite o semi-lmite, son mayores que las de los
rodamientos. No obstante el inconveniente asociado con las perdidas
por rozamiento, el campo de aplicacin de los cojinetes de
deslizamiento es amplio. Ellos pueden ser empleados: o Para guiar
rboles con elevada precisin; o En mquinas con vibraciones, fuertes
sacudidas o golpes, como las prensas; o Para trabajar en medios
agresivos, por ejemplo el agua salada. o Donde no puedan existir
elementos contaminante s, como la industria farmacutica o la
industria de alimentos; o En apoyos de rboles acodados, ej.: Los
cigeales; o En rboles rpidos, ya que la vida til de estos cojinetes
no depende totalmente del nmero de ciclos de carga; o En rboles
extra pesados, donde colocar un rodamiento sera caro, ya que debe
fabricarse a pedido; o Para mecanismos de marcha lenta y poca
responsabilidad o En montajes con dimensiones diametrales muy
pequeas.
Materiales para Cojinetes de Deslizamiento Babbitt
Se suelen usar distintos materiales para las mangas del
cojinete, pero los cojinetes con babbitt son los que se prefieren
cuando el servicioes de trabajo pesado. La manga del cojinete puede
consistir de una camisa de babbitt (de 3.175 mm de espesor o ms)
que est anclada en la concha del cojinete de fierro fundido, por
medio de ranuras de cola de pato. Como se requiere una adhesin
perfecta, las conchas se estaan primero y se vaca el babbitt a la
temperatura de fusin del estao.
De Cobre (Bronce, latn)
El cobre y piezas de cojinetes de base a base de cobre
maquinaria que hacen son ampliamente utilizados en automviles,
motocicletas, electrodomsticos casa de espera, herramientas
elctricas, etc.
De Aluminio y Plata
Se utilizan para soportar cargas muy pesadas, pero no han
sustituido al Babbit en equipo que trabaja con carga constante
unidireccional y han tenido mucho xito en aplicaciones de trabajo
pesado en motores grandes de avin y diesel. Para motores de
pistones, los cojinetes con aluminio y plata normalmente consisten
en lata
electrodepositiva sobre un respaldo de acero y con un
recubrimiento de plomo de 0.001 a 0.005%. Se utiliza una capa muy
delgada de indio encima del recubrimiento del plomo, para aumentar
la resistencia a la corrosin del material.
Cojinetes Sinterizados
Pueden ser de bronce, hierro y son de desplazamiento, cojinetes
de auto lubricacin. Contienen de un 18 a un 30% en volumen de
aceite, eliminando la necesidad de engrases posteriores, por lo que
no requieren mantenimiento. Estas piezas, cuentan con una alta
precisin (0,001) y se caracterizan por la uniformidad.
Algunas de sus aplicaciones son:y y
Motores elctricos de mediana y baja potencia. Industria
automotriz (pedales, limpiaparabrisas, bisagras,
alternadores, sistema de calefaccin, asientos).y y
Electrodomsticos (afeitadoras, licuadoras, lavadoras). Equipo de
computo y oficina (proyectores de diapositivas, Maquinaria de
bricolaje (taladros, lijadoras, sierra elctricas). Maquinaria de
jardinera. Equipo audiovisual (lectores de DVD). Ventiladores y
extractores. Cancelara (ventanas correderas de aluminio, puertas
de
impresoras, maquinas de escribir, lectores de CD, sillas de
oficina).y y y y y
garaje).y y
Equipo hidrulico y neumt ico (actuadores, cilindros). Maquinaria
industrial (Embotelladoras, madera, empaque, cintas
transportadoras)y
Ventilacin
(Ventiladores,
extractores,
equipo
de
aire
acondicionado)
Elastmeros y plsticos
Tambin conocidos como cauchos termoplsticos, son una clase de
copolmeros o mezcla fsica de polmeros (generalmente un plstico y un
caucho) que dan lugar a materiales con las caractersticas
termoplsticas y elastomricas. Mientras que la mayora de los
elastmeros son termoestables, los termoplsticos son, en cambio,
relativamente fciles de utilizar en la fabricacin, por ejemplo, en
moldeo por inyeccin. Los elastmeros termoplsticos combinan las
ventajas tpicas de las gomas y de los materiales plsticos. La
diferencia principal entre los elastmeros termoestables y los
elastmeros termoplsticos es el grado de entrecruzamiento en sus
estructuras. De hecho, el entrecruzamiento es un factor estructural
crtico que contribuye a que el material adquiera altas propiedades
elsticas. El entrecruzamie nto en
polmeros termoestables est formado por enlaces covalentes
creados durante el proceso de la vulcanizacin. Sin embargo, el
entrecruzamiento en elastmeros termoplsticos se forman a partir de
dipolos dbiles o de enlaces por puente de hidrgeno y o curre
solamente en una de las fases del material.Cojinetes Cermicos
Los cojinetes de cermica estn hechos normalmente de nitruro de
silicio, Si3N4. En general tienen mayor dureza, mejor acabado y
mejores propiedades trmicas que los fabricados en acero. El nitruro
de silicio es un material cermico resistente, tenaz y ligero, ideal
para aplicaciones estructurales estos poseen las siguientes
propiedades:y
El nitruro de silicio permite funcionar a altas velocidades con
una
friccin reducida alargando la vida del cojinete.y y
Alta rigidez. Friccin reducida, por lo que necesitan menos
lubricacin y
sufren menos desgaste.y y y
Aislante elctrico. No magntico. Resistentes a la oxidacin.
Cojinetes por Fundicin
Se utiliza una caja de cojinete de aluminio fabricada por
fundicin enArena contiene dos piezas: una pieza de fundicin bruta,
como la suministra el taller de fundicin, y una pieza mecanizada y
seccionada. Con esto se puede aplicar en todo proceso, desde
elConformado hasta el mecanizado.
De Acero Inoxidables
El acero es el ms popular de las aleaciones, es la combinacin
entre un metal (el hierro) y un no metal (el carbono), que conserva
las caractersticas metlicas del primero, pero con propiedades
notablemente mejoradas gracias a la adicin del segundo y de otros
elementos
metlicos y no metlicos mejor todava son los cojinetes del acero
inoxidable pueden trabajar bien bajo tal ambiente donde est la
humedad, el corrosivo y el abrasivo se utilizan en la industria de
alimento y la bebida que procesan la maquinaria, aplicaciones
mdicas y los equipos de la medicina.
Zafiro Sinttico
El zafiro natural es una composicin qumica o una mezcla de xidos
de aluminio, hierro y titanio, el cual le da su color caracterstico
azul. Para fabricar un cristal de zafiro sinttico, se emplea como
material base una sal absolutamente pura, el alumbre amoniacal. Se
calcina a 1.200 grados centgrados y de esta forma se descom pone y
pasa a convertirse en almina u oxido de aluminio. A continuacin se
extrae la almina del horno y se criba en un matiz vibratorio para
obtener finsimas partculas de un dimetro inferior a una micra. A
continuacin una llama calienta el material hasta los 2.050 grados
centgrados transformando la almina en piedra, mediante la
combinacin de oxigeno e hidrogeno. Los cojinetes de zafiro son
utilizados extensamente por mecnico de relojes y de joyas, donde su
friccin baja y fiable mejora la exactitud en el si stema mecnico en
el caso del reloj.
De Madera
Todava se utilizan, aunque slo para aplicaciones limitadas en
maquinaria ligera, estn hechos frecuentemente de arce o pino duro
impregnado de un aceite neutro. Tambin se emplean hechos de guayaco
que es la ms dura y densa de todas las maderas. El guayaco slo se
encuentra en la zona del Caribe. Esta madera pesa aproximadamente
1.280 kg/m' y tiene un contenido de resina de un 30% en volumen,
por lo que es muy autolubricante, Al ser el grano densamente
entrelazado. Este material ofrece una alta resistencia al desgaste
y compresin y resulta muy difcil de astillar. Tiene mltiples
aplicaciones, pues el guayaco es capaz de resistir la accin
destructiva de los cidos dbiles, lcalis,
aceites, fsforo lquido, productos blanqueadores, de alimentacin,
drog as y cosmticos.
De Vidrio
Segn el American Machinist, se emplea bastante en la actualidad
el vidrio para fabricar cojinetes de rboles ligeros que giran con
gran velocidad. Ordinariamente no se hace ms que sustituir el
vidrio al bronce en las conchas del cojinete, colndolo en el
espacio vaco entre el cojinete de fundicin y el rbol, despus de
haber colocado dos lminas delgadas de palastro para dividir el
cojinete en dos partes. Cuando el vidrio empieza a solidificarse se
hace girar el rbol para impedir que adhiera al vidrio. Unos
cojinetes fabricados de este modo, que sostenan un rbol de acero de
50 mm de dimetro, girando a razn de 180 rpm y transmitiendo un
trabajo de 5 hp funcionaron durante varios meses con un gasto de
engrasado insignificante, sin producir calentamiento y sin seal de
desgaste.
Otros Materiales y Combinaciones y De Acero con Bronce o
Aluminio con recubrimiento de babbit. y Bronce sin recubrimiento. y
Trimetlicos. y Elastmero con respaldo metlico. y Fundicin
sinterizada impregnada con aceite. y Cobre, Estao y Fosforo. y
Bronce sinterizado impregnado con aceite. y Bronce al aluminio con
grafito o PTFE (Politetrafluoroetileno o
Tefln).y Cobre, Estao y Plomo con respaldo de acero y Bronce
sinterizado.y Acero inoxidable-Bronce poroso-PTFE. y Acero para
prelubricacin.
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Los odami iezas
tos se disean ara ermitir el iro relati o entre dos
ara soportar argas puramente radiales, puramente axiales o ada
tipo de rodamiento presenta unas
ombinaciones de ambas.
propiedades ue lo acen ms o menos adecuado para una aplicaci n
determinada. Los rodamientos son unos cojinetes en los ue se
intercala entre el rbol el soporte, una serie de bolas o rodillos
ue sustituye el ue es mucho menor. Las
rozamiento por fricci n por el de rodadura entajas, aparte de
esta
ltima comentada, son el calentamiento y el
desgaste son pequeos, admite mayores presiones tanto radiales
como axiales y permite mayores elocidades contribuyendo a la
unificaci n de medidas debido a la normalizaci n.
Materiales ara
ji etes e R
amiento
Aceros al Cromo
El cromo comunica dureza y una mayor penetracin del temple, por
lo que pueden ser templados al aceite. Los aceros de 1 a1. 15 a
1.30% de carbono y con 0,80 a 1% de cromo son utilizados para la
fabricacin de los aros y los elementos rodantes debido a su gran
dureza, y en pequea escala los que tienen 0,3 a 0,4% de carbo no y
1% de cromo. Aparte se les da un tratamiento trmico.
Aceros de temple total
El acero de temple total ms comnmente usado para los rodamientos
es un acero al cromo, que contiene aproximadamente un 1 % de
carbono y un 1,5 % de cromo, el acero al cromo rico en carbono es
uno de los aceros ms antiguos y ms investigados, debido a qu e las
exigencias de duracin de los rodamientos son cada vez mayores. La
composicin de este acero para rodamientos ofrece un equilibrio
ptimo entre la fabricacin y el rendimiento de la aplicacin.
Normalmente, este acero recibe un tratamiento trmico ma rtenstico,
durante el cual se endurece hasta un rango de 58 a 65 HRC.
Cermica
La cermica normalmente utilizada para fabricar los aros y los
elementos rodantes es un material de nitruro de silicio con calidad
para rodamientos. Est formado por granos alargados de nitruro de
silicio beta en una matriz vtrea. Ofrece una combinacin de
propiedades favorables para los rodamientos, como una gran dureza,
baja densidad, baja dilatacin trmica, gran resistencia a la
electricidad, baja constante dielctrica y no se ve afectada por los
campos magnticos.
Aceros aleados con Manganeso y Molibdeno
El manganeso aparece prcticamente en todos los aceros, debido,
principalmente, a que se aade como elemento de adicin para
neutralizar la perniciosa influencia del azufre y del oxgeno, que
suelen
contener los aceros cuando se encuentran en estado lquido. Si
los aceros no tuvieran manganeso, no se podran laminar ni forjar.
El manganeso acta tambin como desoxidante y evita, que en la
solidificacin del acero se desprendan gases que den lugar a
porosidades perjudiciales en el material y junto con el Molibdeno
que es un elemento de uso relativamente reciente que m ejora
notablemente algunas propiedades de los aceros.
Aceros aleados al Cromo -Nquel y al Cromo-Manganeso
Al Cromo-Nquel se usan en la proporcin de carbono hasta 0,10%,
cromo 0,70% y nquel 3%; o carbono hasta 15%, cromo 1% y nquel 4%,
como aceros de cementacin. Los aceros para temple en aceite se
emplean con diversas proporciones; uno de uso corriente sera el que
tiene carbono 0,30, cromo 0,7% y nquel 3%. Y el cromo-manganeso
como aceros de cementacin que tiene por objeto endurecer la
superficie de una pieza sin modificacin del ncleo, dando lugar as a
una pieza formada por dos materiales, la del ncleo de acero con
bajo ndice de carbono, tenaz y resistente a la fatiga, y la parte
de la superficie, de acero con mayor concentracin de carbono, ms
dura, resistente al desgaste y a las deformaciones.
Jaulas de chapa de acero
La mayora de las jaulas embutidas de chapa de acero estn hechas
de chapa de acero con un bajo contenido d e carbono, laminado en
caliente. Estas jaulas ligeras tienen una resistencia relativamente
alta, y su superficie puede ser tratada para reducir en mayor
medida la friccin y el desgaste segn el tratamiento superficial y
temple que se le de se reduce el rozamiento y desgaste, se
caracterizan por tener poco peso y se utilizan para muchos
rodamientos ya sean rgidos de bolas, de rodillos a rotula, rodillos
cnicos entre otros.
Jaulas de chapa de latn
Las jaulas de chapa de latn se usan en algunos rodamientos
pequeos y medianos. En las aplicaciones en las que se pueda
producir una rotura por corrosin intergranular en la chapa de latn,
como por ejemplo en los compresores para refrigeracin que utilizan
amoniaco, se deben utilizar en su lugar jaulas mecanizadas de latn
o de acero.Jaulas de polmeroPoliamida 6,6
Para la mayora de las jaulas moldeadas por inyeccin se utiliza
la poliamida 6,6. Este material, con o sin refuerzo de fibra de
vidrio, se caracteriza por una combinacin favorable de resistencia
y elasticidad. Las propiedades mecnicas de los materiales
polimricos, como la resistencia y la elasticidad, dependen de la
temperatura y estn sometidas a cambios permanentes bajo las
condiciones de
funcionamiento, a lo que se denomina envejecimiento.
Poliamida 4,6
La poliamida 4,6 reforzada con fibra de vidrio se usa, como
estndar, para algunos rodamientos CARB. Estas jaulas tienen un
margen de temperatura de funcionamiento 15 C superior al de las
jaulas fabricadas con poliamida 6,6 reforzada con fibra de
vidrio.
Politer-ter-cetona
El uso de politer-ter-cetona (PEEK) reforzado con fibra de
vidrio para las jaulas se ha convertido en algo habitual debido a
los requisitos de altas velocidades, el uso de agentes qumicos o
las altas temperaturas. Las excepcionales propiedades del PEEK son
una combinacin de resistencia y flexibilidad, un amplio margen de
temperaturas de funcionamiento, una gran resistencia qumica y al
desgaste y un buen funcionamiento. Debido a estas destacadas
caractersticas, las jaulas de PEEK estn disponibles, como estndar,
para algunos rodamientos de bolas y de rodillos cilndricos, como
los rodamientos hbridos y/o de alta
precisin. Este material no muestra sntomas de envejecimiento
causado por temperaturas y aditivos del aceite hasta +2 00 C.
Jaulas de resina fenlica
Las jaulas de resina fenlica reforzada pueden resistir grandes
fuerzas centrfugas y de aceleracin, pero no pueden soportar altas
temperaturas de funcionamiento. En la mayora de los casos, estas
jaulas se usan normalmente en los rodamientos de bolas con contacto
angular de alta precisin.
Comparacin entre materiales para Cojinetes de Deslizamiento y de
odamientos
Caractersticas de materiales para Cojinetes de Deslizamiento
Caractersticas de materiales paraCojinetes de odamientos
Incrustabilidad Resistencia a la fatiga Bajo coeficiente de
friccin Resistencia a la corrosin Ductilidad Adhesin con el
material base Resistencia a soldarse Tratados trmicamente Alta
dureza Alta resistencia Resistentes al desgaste
Introduccin
Los cojinetes son puntos de apoyo de ejes y rboles para sostener
su peso, guiarlos en su rotacin y evitar deslizamientos.
Dependiendo del montaje del rbol/eje con los cojinetes, el material
del que estn hechos los cojinetes influye o no a la hora de su
colocacin, y posterior funcionamiento de toda la transmisin. Si se
consigue mantener continuamente separados el rbol y el cojinete por
medio de una capa de lubricante evitando todo contacto solido entre
superficies de deslizamiento, entonces el material del que estn
formados no influye en nada sobre dicha calidad. Sin embargo, el
rozamiento fluido depende de unas condiciones de velocidad, carga y
temperatura. De esta manera, para las velocidades bajas (arranque y
p arada), los cojinetes giran en sentido de rozamiento mixto cuando
no seca, haciendo inevitable el contacto directo entre las
superficies de friccin. Por lo anteriormente mencionado, se han de
tener en cuenta unas cualidades importantes que ayuden a la con
struccin de los cojinetes: El material debe tener un coeficiente de
rozamiento reducido. El material tiene que ser un buen transmisor
del calor para que no se produzca una acumulacin excesiva de calor,
daando o perjudicando el ajuste creado. El material debe poder una
cierta dureza que ayude a soportar, sin que se deforme el cojinete,
la carga que puede actuar sobre l.
Conclusin
Alrededor de 1930 empezaron a realizarse algunos progresos
importantes en el campo de los metales para antifriccin. En un solo
cojinete se combinan hoy distintas composiciones que constituyen
algunos de los sistemas ms logrados. Este paso viene determinado
por la teora de la friccin, ampliamente aceptada, que dice que la
substancia ideal para cojinetes debe tener cierta dureza y
resistencia, pero tambin una superficie blanda fcilmente
deformable. En la seleccin de los materiales, deben tomarse en
consideracin las temperaturas de operacin y una adecuada
resistencia a la corrosin. El material para las jaulas ha
evolucionado en forma importante , actualmente se utilizan aceros,
metales de bajo roce y poliamida. Los aros y elementos de rodadura
de los rodamientos estn sujetos a altas presiones repetitivas y
pequeos deslizamientos. Las jaulasestn sujetas a tensin y
compresin, as como contactos pordeslizamiento con los elementos de
rodadura y uno o ambos aros.En consecuencia, los materiales usados
para los aros, elementos derodadura y jaulas requieren las
siguientes caractersticas: Alta resistencia a lafatiga por
contactode rodadura. Alta dureza. Alta resistencia aldesgaste. Alta
estabilidaddimensional. Alta robustezMecnica