Cómo elegir el mejor material para tubos de rodamientos según sus necesidades

Los tubos de rodamientos son ahora tubos de acero muy comunes, a menudo utilizados en los campos automotriz y de brazos robóticos, pero ¿sabe realmente cómo elegir el material adecuado para sus tubos de rodamientos?

• Para lograr la mayor vida útil a fatiga por contacto rodante en condiciones de lubricación limpia, 100Cr6 / AISI 52100, un acero estándar para rodamientos, puede ser considerado. Este es un acero al carbono-cromo extremadamente limpio, endurecido integralmente que cumple con las normas ISO 683-17.
• Si requiere mayor tenacidad y resistencia al daño por impacto para hacer frente a desalineaciones/impactos o reajustes, podría considerar procesos de endurecimiento superficial (cementación/carbonitruración/temple por inducción) en lugar de dejar que el acero 52100 realice todo el trabajo.
• Para tubos de rodamientos que operan en ambientes corrosivos como agua y niebla salina durante períodos prolongados, se recomienda utilizar acero inoxidable para rodamientos con un recubrimiento adicional. El acero para rodamientos "estándar" no es acero inoxidable porque su contenido de cromo es demasiado bajo; típicamente, se necesitan entre un 3% y un 12% de cromo para formar una película pasivante protectora, logrando el rendimiento del acero inoxidable.

¿Cómo obtienen los principales fabricantes de rodamientos sus tubos?

Los principales factores que afectan la adquisición de tubos de rodamientos son generalmente los siguientes:

• ASTM A295 especifica los requisitos para aceros de alta aleación para rodamientos antifricción utilizados en la fabricación de rodamientos, incluidos los requisitos de consistencia de la composición química, tamaño de grano, límites de descarburación/defectos superficiales y (si se requiere) control de la microestructura de recocido.
• ISO 683-17 cubre los productos y las condiciones de tratamiento térmico para aceros de rodamientos de bolas y rodillos.

¿Debo elegir 100Cr6/52100 o un acero cementable?

¿Cómo seleccionar tubos de rodamientos con la mayor vida útil que no se agrieten, rompan o fracturen bajo ajuste de interferencia o cargas de impacto?

Elija según su modo de falla dominante:

1. Elija 100Cr6 / 52100 (endurecimiento integral) cuando:

• Las cargas son altas pero bien distribuidas (buena geometría)

• La lubricación es estable y relativamente limpia

• Necesita un rendimiento de rodamiento probado y ampliamente disponible

100Cr6 es el estándar para acero de rodamiento de ultraprecisión y está vinculado a la norma ISO 683-17.

2. Elija un concepto de endurecimiento superficial (cementado / carbonitrurado / templado por inducción) cuando:

• Tenga impactos, cargas de borde, desalineaciones o ajustes de interferencia pesados

• Desea un núcleo tenaz con una superficie dura resistente al desgaste/fatiga

Los procesos de endurecimiento superficial pueden crear un gradiente de dureza (superficie dura, núcleo relativamente duro), que generalmente es más efectivo para reducir la fatiga estructural que una "dureza general más alta".

¿Qué incluir en la especificación de compra de sus tubos de rodamientos?

• Familia de acero + ruta de tratamiento térmico objetivo (endurecimiento integral vs cementación/carbonitruración/inducción)

• Condición de entrega para mecanizado (a menudo recocido esferoidizante para aceros de rodamientos; especificar según sea necesario para su proceso)

• Objetivos de propiedades mecánicas después del tratamiento térmico (dureza, profundidad de cementación si aplica)

¿Qué tan limpio debe ser mi acero para tubos de rodamientos?

Para la fatiga por contacto rodante, la limpieza del acero no es solo una frase vacía, sino uno de los factores más importantes que determinan su vida útil.

El clásico mecanismo de fatiga subsuperficial: las grietas pueden iniciarse en inclusiones no metálicas (impurezas inevitables durante la fabricación del acero). Para aplicaciones más exigentes, puede ser necesario acero "de alta calidad" con menor contenido de inclusiones. Entonces, ¿cómo debemos decidir?

• Aceite limpio, lubricación de película completa, alto ciclo de trabajo: priorice la limpieza premium (y verifíquela)
• Ambientes contaminados o lubricación de película delgada: la limpieza sigue siendo importante, pero también priorice el fortalecimiento superficial (por ejemplo, carbonitruración) y el control de la contaminación

¿Qué exigir en el lado de la calidad?

• Método/límite de clasificación de inclusiones (acuerde un estándar medible con su proveedor)

• END para tubos (UT/corrientes de Foucault), límites de calidad superficial y límites de descarburación donde sea relevante
  ASTM A295 destaca la importancia de controlar la descarburación y las imperfecciones superficiales para productos de acero de calidad para rodamientos

¿Necesito tubo de rodamiento de acero inoxidable o puedo proteger el acero de rodamiento estándar?

Hemos enumerado tres soluciones para usted.

Opción A — Acero de rodamiento estándar + protección (a menudo la mejor relación calidad-precio)

• Utilice acero base tipo 100Cr6/52100

• Agregue recubrimientos, lubricación controlada, sellos o tratamientos superficiales

• Funciona bien cuando la exposición a la corrosión es ocasional o manejable

Opción B — Acero inoxidable para rodamientos (cuando la corrosión es constante o de alto riesgo)

El acero de rodamiento ordinario no es acero inoxidable porque su contenido de cromo es demasiado bajo; la resistencia a la corrosión del acero inoxidable proviene de su mayor contenido de cromo, que forma una capa de óxido pasivante estable.

• Lavado, niebla salina, exposición marina

• Condensación que no se puede prevenir

• Requisitos de producto de "tolerancia cero al óxido"

Opción C — Temperatura elevada / estabilidad dimensional

Si el problema radica en la temperatura (en lugar de la corrosión), entonces el enfoque debe estar en el grado de estabilidad del tratamiento térmico y la cartera de productos de acero/tratamiento térmico adecuada para ese proceso de temperatura, enfatizando la adaptación de las soluciones a los requisitos de temperatura y estabilidad.

Hemos compilado una tabla para resumir esto para usted.

Si comparte su dibujo del tubo de rodamiento + ciclo de trabajo (carga/velocidad/lubricación/temperatura/corrosión), Torich Group puede recomendar la ruta de material más adecuada (100Cr6/52100 vs endurecimiento superficial vs acero inoxidable), y ayudarle a definir una especificación de compra que los proveedores puedan inspeccionar y certificar, para que obtenga un mecanizado consistente, una respuesta al tratamiento térmico y una vida útil del rodamiento.

Si tiene alguna pregunta adicional, póngase en contacto con nosotros.