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

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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