Guía para la selección de materiales de rodamiento comunes

La selección de materiales de rodamientos afecta directamente a la fiabilidad y la vida útil de los sistemas mecánicos, lo que requiere una alineación con las condiciones de operación (carga, velocidad, entorno).Los materiales de rodamiento principales se clasifican en tres tiposLos materiales metálicos, no metálicos y metálicos porosos: a continuación se ofrece un análisis técnico de sus características y escenarios de aplicación.

I. Materiales metálicos: elección básica para soportes de carga de alta resistencia

1. Las aleaciones de rodamientos ( aleaciones de Babbitt/metales blancos)

• Composición y estructura: aleaciones de matriz blanda con base de estaño o plomo, que contienen granos duros de antimonio-estaño (Sb-Sn) y cobre-estaño (Cu-Sn).
• Ventajas clave:
  • La matriz blanda proporciona una alta ductilidad y conformabilidad, mientras que los granos duros mejoran la resistencia al desgaste;
  • Excepcional capacidad de inserción (permite que las partículas de impurezas se incrusten, evitando los arañazos en el diario) y propiedades antiadhesivas de desgaste;
  • Buena conductividad térmica (reduce la acumulación de calor por fricción) y adsorción de aceite (mejora la lubricación).
• Las limitaciones:
  ▪ Baja resistencia, que requiere un revestimiento delgado de 0,5 a 5 mm sobre las cáscaras de bronce, acero o hierro fundido.
  ▪ Costoso, adecuado para aplicaciones de carga pesada y velocidad media con requisitos estrictos de lubricación (por ejemplo, turbinas de vapor, ejes principales de motores de combustión interna).

2. aleaciones de cobre

• Tipos típicos:
  ¿Qué es esto? ▶Envasado de hierro: Excelentes propiedades antirritación, utilizadas en escenarios de carga pesada a velocidades medianas (por ejemplo, rodamientos de eje de hélice marítimo), pero con una conformidad inferior a las aleaciones de rodamientos;
  ¿Qué es esto? ▶El plomo bronce: Alta capacidad anti-convulsión, adecuada para cargas pesadas de alta velocidad (por ejemplo, rodamientos de motores de aviones);
  ¿Qué es esto? ▶Aluminio Bronce: Alta resistencia y dureza, débil resistencia a las convulsiones, utilizado en cargas pesadas de baja velocidad (por ejemplo, rodamientos de máquinas mineras).
• Ventajas comunes: mayor dureza y capacidad de carga que las aleaciones de rodamientos, ofreciendo una mejor rentabilidad.

3. aleaciones a base de aluminio

• Características técnicas:
  • Baja densidad (aproximadamente 1/3 de las aleaciones de cobre), fuerte resistencia a la corrosión y alta resistencia a la fatiga;
  • Se pueden fabricar como componentes monométricos o estructuras bimetálicas (revestimiento a base de aluminio + soporte de acero), reemplazando algunas aleaciones de rodamientos y bronce.
• Aplicaciones: rodamientos de motores de automóviles, rodamientos de compresores en escenarios de carga media a altas velocidades.

4. Hierro fundido (hierro fundido gris/hierro fundido resistente al desgaste)

• Mecanismo de refuerzo: Los copos de grafito (lamellares o nodulares) forman una capa lubricante sólida, que absorbe lubricantes para mejorar la lubricación de los bordes.
• Restricciones:
  ▪ Rápido y poco adaptable, sólo adecuado para aplicaciones de baja velocidad con carga ligera (por ejemplo, maquinaria agrícola, rodamientos de herramientas manuales);
  ▪ Requiere lubricación, no es adecuado para entornos de carga de impacto.

II. Materiales no metálicos: soluciones para entornos especiales

1. Materiales poliméricos (plásticos)

• Tipos comunes:
  ▶ Resina fenólica: Resistencia a altas temperaturas (150°C), alta resistencia, utilizada en rodamientos de cajas de cambios;
  ▶ Nylon (PA): buena autolubricación, absorción de golpes, adecuado para ambientes polvorientos;
  ▶ Politetrafluoroetileno (PTFE): muy bajo coeficiente de fricción (0,04), resistente a la corrosión, operable sin lubricación.
• Limitaciones de aplicación:
  ▪ Mala conductividad térmica (1/200 de acero), que requiere el control de la velocidad de funcionamiento (≤ 0,5 m/s) y la presión (≤ 3 MPa);
  ▪ Un elevado coeficiente de expansión lineal (10 veces mayor que el del acero), que requiere espacios libres de 2 a 3 veces más que los rodamientos metálicos;
  ▪ Baja resistencia y propensa a arrastrarse, no adecuada para rodamientos de precisión.

2. Materiales de carbono y grafito

• Ventajas de rendimiento:
  • La autolubricación se basa en el vapor de agua adsorbido y lubricantes impregnados (por ejemplo, metales, PTFE, disulfuro de molibdeno);
  • Resistencia a altas temperaturas (más de 600 °C), resistencia a la corrosión, adecuada para ambientes de vacío o de fuerte corrosión (por ejemplo, rodamientos de bombas químicas).
• Propiedades materiales: Un mayor contenido de grafito conduce a una menor dureza y a un menor coeficiente de fricción (hasta 0,08).

3El caucho y la madera

• El caucho: Alta elasticidad, adsorción de impurezas, utilizado en ambientes lubricados con agua o contaminados (por ejemplo, rodamientos de equipos de tratamiento de aguas residuales);
• Madera: Estructura porosa para impregnación con aceite, adecuada para entornos polvorientos (por ejemplo, rodamientos de máquinas textiles, máquinas agrícolas), que requiere un tratamiento superficial para mejorar la resistencia al desgaste.

III. Materiales metálicos porosos: óptimo para escenarios de autolubricación

1Principio material

• Proceso de fabricación: Los polvos metálicos (principalmente hierro/bronce) son prensados y sinterizados hasta formar una estructura porosa (porosidad 10%~35%), saturados con aceite antes de utilizarlos para formar rodamientos impregnados de aceite.
• Mecanismo de lubricación:
  ▶ Durante el funcionamiento: la rotación del diario y el aumento de la temperatura liberan aceite de los poros a la superficie de fricción;
  ▶ Durante el apagado: La acción capilar atrae el aceite de nuevo al rodamiento, lo que permite la autom lubricación periódica.

2Materiales y aplicaciones típicas

• Hierro poroso: mayor resistencia, utilizada en escenarios de baja velocidad con carga media, como revestimientos de molino, rodamientos de árbol de levas de motores de combustión interna;
• Bronce poroso: Buena resistencia al desgaste, adecuada para ventiladores eléctricos, maquinaria textil y rodamientos de generadores de automóviles (carga ≤10MPa, velocidad ≤2m/s).
• Recomendaciones de uso: Reposición regular de aceite para un rendimiento óptimo, no adecuado para cargas de impacto o altas velocidades (> 3 m/s).

Referencia de la decisión de selección

Conclusión

1. Carga pesada y alta velocidad: Priorizar las aleaciones de rodamientos o el bronce de plomo con sistemas de lubricación forzada;
2. Entornos corrosivos/libres de aceite: utilizar plásticos PTFE o materiales de carbono-grafite, intercambiando cierta capacidad de carga por adaptabilidad al medio ambiente;
3. Autolubricación de bajo coste: Los materiales metálicos porosos son ideales para escenarios de carga ligera a baja velocidad.
   Al evaluar de forma exhaustiva parámetros como la carga, la velocidad, la temperatura y los medios ambientales, y combinando las propiedades físico-mecánicas del material con el costo,la vida útil de los rodamientos y la fiabilidad operativa del equipo pueden mejorarse significativamente;.