REPARACIÓN E INSPECCIÓN DE COJINETES DE DESLIZAMIENTO

1. Procedimiento de Reparación

1.1 Inspección de Recepción

a) Eliminar el polvo, grasa, aceite, etc., del cojinete utilizando solvente, lavado químico o vapor de agua.

b) Inspeccionar visualmente el material base del cojinete a objeto de identificar posibles daños generales tales como golpes, entallas, grietas y deformaciones que pudieran afectar la adherencia del “babbitt” y/o las dimensiones finales del cojinete. En caso de detectarse alguno de estos daños, el cojinete deberá ser rechazado.

c) Verificar dimensionalmente el cojinete y comparar los valores obtenidos con las especificaciones indicadas en el plano de diseño correspondiente. Este paso es necesario para facilitar la reconstrucción del componente y para controlar posibles distorsiones del casco (material base) que se puedan originar durante la aplicación del “babbitt”.

d) Determinar la composición química del material base y del “babbitt” en caso de que no se disponga de esta información.

e) Evaluar los resultados de la inspección, ensayos metalúrgicos y análisis químico descrito en los puntos anteriores y establecer el método de aplicación del “babbitt” a utilizar.

f) En caso de aplicación del “babbitt” por vaciado estático o centrifugado, fabricar el molde correspondiente antes de efectuar la preparación de las superficies a ser babbitadas.

1.2. Preparación de Superficie

a. Remover el “babbitt” presente en el material base utilizando uno de los siguientes métodos:

i. Por mecanizado.

ii. Por llama oxi–acetilénica, calentando el cojinete uniformemente y por la parte externa del casco asegurándose que la temperatura no exceda 400 C (750 F).

iii. En un horno, para lo cual se recomienda seguir los siguientes pasos:

- – Colocar el cojinete en el horno (frío) sobre bloques para facilitar el drenaje del “babbitt” que va fundiéndose.

- – Cerrar las puertas del horno y colocar la temperatura nominal a 280 C (535 F). No se debe calentar el cojinete a temperaturas por encima de 400 C (750 F) para evitar distorsiones en el casco correspondiente.

Mantener la temperatura durante 1/2 hora aproximadamente hasta que el “babbitt” haya escurrido completamente.

- – Dejar enfriar el cojinete al aire lentamente hasta temperatura ambiente (evitar enfriamientos bruscos).

b. En caso de que el material base sobre el cual se realizará el babbitado sea de fundición gris, el cojinete se deberá colocar en un horno con el objeto de desplazar hacia la superficie el aceite absorbido por el material durante el servicio. El rango de temperatura en el horno debe ser fijado entre 280 y 320 °C (535 y 600 °F) y la temperatura debe mantenerse durante 1 hora o hasta que deje de humear el aceite que brota por la superficie. Es necesario evaporar todos los residuos de aceite impregnados en el material base, para garantizar posteriormente una adecuada adherencia entre el “babbitt” y el substrato.

c. Efectuar inspección mediante ensayo con líquidos penetrantes en la superficie interna del cuerpo del cojinete a objeto de determinar si existen grietas en la misma. En caso de detectarse agrietamiento el cojinete deberá ser rechazado.

1.3. Preparación Mecánica de la Superficie

a. Mecanizar una rosca en la superficie a babitar preferiblemente de unos 8 hilos/cm (20 hilos/pulgada) con una profundidad aproximada de 0,64 mm (0,025 pulg.), utilizando una herramienta de 60º (ver Figura No. 1–a). En caso tal que la resistencia del casco o conchas del cojinete se ve severamente afectada debido a este proceso, el perfil de anclaje se deberá obtener únicamente a partir de la limpieza abrasiva de la superfici , tal como se describe en la sección 4. 2.4 de esta norma. Esto debido a que debe tomarse en cuenta que la rosca es un concentrador de esfuerzos y por lo tanto puede ser crítico para ciertos casos particulares tales como cascos de fundición de hierro y/o de bajo espesor.

b. Realizar biseles en los bordes de las conchas, en caso de que la configuración del casco así lo permita, de acuerdo a como se indica en la Figura No. 1–b.

FIG. 1–a. PERFIL DEL ROSCADO – METODO PARA LA PREPARACION DE LA SUPERFICIE

FIG. 1–b. ANCLAJE DE LOS BORDES MEDIANTE UN BISEL DE 2S 45

Nota: Partir de este paso hasta el enfriamiento del “Babbitt”, los factores tiempo y limpieza son críticos para el proceso y por lo tanto afectan la calidad del trabajo. En tal sentido, se recomienda: 1) no tocar con las manos las superficies a colocar “babbitt”, 2) proceder de inmediato a finalizar con el trabajo de recubrimiento con “babbitt” una vez preparada la superficie y, 3) seguir detalladamente los pasos que se describen a continuación.

c. Para el caso de cascos fabricados con fundición gris, la preparación de superficie consistirá principalmente en un proceso de degrafitización mediante limpieza electrolítica o electroquímica con una solución alcalina o limpieza química con un ácido débil. (Ver limpieza química de piezas de fundicion gris).

d. Desengrasar las superficies a babbitar ya sea con vapor, solvente, limpieza alcalina y/o limpieza con emulsión. En el caso de limpieza con solvente, los más recomendables en orden de preferencia son los siguientes: tricloroetano (cloroformo metítilico), tricloroetileno (tricloruro de etileno) y tetracloroetileno (percloroetileno). No se deben utilizar solventes derivados de hidrocarburos, tales como gasolina y kerosene, debido a que son productos de fácil combustión y por consiguiente extremadamente peligrosos para trabajos con calor. Adicionalmente, estos productos se depositan en las porosidades del material base, afectando severamente la adherencia del “babbitt”.

e. Proceder inmediatamente al proceso de estañado.

2. Estañado

La finalidad del estañado es aplicar una capa de enlace o unión entre el material base y el “babbitt”. El estaño ha mostrado los mejores resultados en este sentido;

sin embargo, otros materiales como aleaciones de níquel–aluminio y de cobre también han sido utilizados con buenos resultados.

a. Aplicar el estaño, preferiblemente en pasta o en pintura, sobre las superficies a babbitar. La aplicación debe efectuarse en frío, sin precalentar el cuerpo del cojinete, hasta obtener una capa uniforme de estaño de aproximadamente 0,13 mm (0,005 pulg.) cubriendo completamente las superficies.

b. Calentar de manera uniforme y con una llama oxi–acetilénica la parte externa del cuerpo del cojinete hasta una temperatura de 250 °C (480 °F). Controlar la temperatura con lápices de calor u otro dispositivo similar. La pasta de estaño empieza a fundirse a aproximadamente 225 °C (437 °F).

c. Retirar la fuente de calor y extender uniformemente el estaño líquido sobre la superficie con un cepillo limpio de cobre o acero inoxidable. La superficie debe tener un acabado de apariencia brillante, tipo espejo. Remover el estaño sobrante de la superficie con el cepillo.

d. Dejar enfriar la pieza. Evitar un enfriamiento brusco que pueda deformar el cojinete.

e. Cepillar la superficie estañada con un cepillo limpio y abundante agua, para remover completamente el fundente residual.

f. Proceder inmediatamente con la aplicación del ¨babbitt”.

3. Aplicación del Babbitt

Para la aplicación del “babbitt” descritos en este procedimiento, el material de aporte a utilizar deberá cumplir con lo establecido en la especificación ASTM B23.

3.1. Soldadura por Arco Eléctrico

a. Proceso en el cual la deposición del “babbitt” se realiza mediante el proceso de soldadura por arco eléctrico con electrodo de tungsteno y gas inerte de protección (comunmente conocido como proceso TIG).

b. Ajustar los parámetros de soldadura tal como se indica a continuación:

Material de aporte: varilla del mismo material del “babbitt”.

Electrodo no consumible: tungsteno puro (100 %).

Gas de protección: argón al 99,995 %.

Flujo de gas: 118 – 197 cm3/seg (15 – 25 ft3/hr)

Tipo de corriente: directa con electro negativo.

Voltaje: 10 – 12 V.

Amperaje: 30 – 40 Amp.

c. Sujetar los cojinetes adecuadamente con abrazaderas u otros dispositivos de tal manera de prevenir deformación en los mismos por el calor generado durante el proceso de soldadura.

d. Precalentar, por su parte externa y con llama oxi–acetilénica, el cuerpo del cojinete hasta obtener una temperatura de 150 °C (300 °F). Mantener el mismo a una temperatura entre 120 y 190 °C (250 y 370 °F) durante todo el proceso de soldadura, a fin de evitar un sobrecalentamiento local en el cojinete. Verificar constantemente la temperatura con lápices térmicos.

e. Realizar la soldadura en un lugar con suficientemente ventilación, pero protegido de corrientes de aire fuertes. La misma deberá realizarse cubriendo la superficie con pases en sentido longitudinal. La limpieza entre pases deberá realizarse utilizando un cepillo de acero inoxidable.

f. Aplicar un cordón de soldadura o “babbitt” en los bordes con un pase en sentido circunferencial, sin hacer contacto con el metal base de la concha.

g. Proceder con el mecanizado dimensional.

4. Mecanizado Dimensional del Babbitt

a. Usar una herramienta de 90de acero rápido y de punta levemente redondeada.

Revisar frecuentemente la cuchilla durante todo el proceso de mecanizado, ya que su filo debe ser máximo para evitar sobre–esfuerzos en el recubrimiento.

b. Fabricar un dispositivo con un diámetro equivalente al diámetro externo del cojinete y una interferencia de 0,025 mm (0,001 pulg) a fin de fijar el cojinete durante el mecanizado.

c. Colocar la cuchilla levemente por encima del centro del eje de rotación, a fin de disminuir los esfuerzos en el recubrimiento. Esto aplica para recubrimientos sobre el diámetro interno; en caso de un recubrimiento sobre el diámetro externo, la cuchilla se debe colocar por debajo del centro del eje.

d. Ajustar la velocidad de corte a aproximadamente 90 a 100 m/min. La velocidad de rotación en el torno puede estimarse utilizando la siguiente ecuación:

n= Vd∗π

n = revoluciones (RPM)

V = Velocidad de corte (m/min)

d = diámetro interno de la superficie a tornear (m)

e. Ajustar las velocidades de avance de acuerdo a lo siguiente: 20 hilos/cm (50 hilos/pulg) para el desbastado y 100 hilos/cm (250 hilos/pulg) para repasar la superficie.

f. Tornear inicialmente las partes sobresalientes del recubrimiento a fin de evitar que desde allí se inicie y propague una grieta que ocasione el desprendimiento del mismo. Verificar que el torno no presente juego en el eje que sostiene las mordazas. Los bordes deben mecanizarse presionando el recubrimiento contra el material base y utilizando, si el acabado dimensional de la pieza lo permite, un ángulo de 45° (ver Figura No. 9).

FIG. 9. MECANIZADO DE LOS BORDES DEL RECUBRIMIENTO

g. Desbastar la superficie iniciando el corte en el centro del área a rectificar, moviéndose hacia los bordes, para evitar presiones en el recubrimiento (ver Figura No. 10).

FIG. 10. DESGASTES DEL RECUBRIMIENTO

h. Mecanizar el cojinete a las dimensiones finales y tolerancias de acuerdo a las especificaciones del plano de fabricación o diseño correspondiente, torneando sin detenerse de un extremo de la superficie hacia el otro (ver Figura No. 11), hasta obtener el acabado final deseado.

FIG. 11. MECANIZADO FINAL (REPASO DE LA SUPERFICIE)

Máxima conicidad= 0,013 mm (0,0005 pulg).

Rugosidad superficial= 12 a 6 RMS. Esta medida de rugosidad garantiza un flujo adecuado de aceite y aumenta la capacidad de carga del componente. Además, se previenen zonas locales de alta temperatura o puntos calientes.

i. Maquinar las perforaciones, ranuras y canales (lubricación de aceite) en el cojinete de acuerdo al plano de fabricación correspondiente.

j. Redondear o biselar las esquinas del cojinete (canales, perforaciones y los bordes), para minimizar concentradores de esfuerzos. No se deberá dejar material sobresaliente de la superficie de deslizamiento del cojinete, debido a que se pueden originar turbulencias en el flujo del lubricante, que pueden causar altas temperaturas localizadas.

5. INSPECCIÓN VISUAL.

La inspección deberá ser efectuada en un área debidamente ventilada e iluminada, libre de operaciones que interfieran con la realización adecuada de inspección.

1. La inspección debe realizarse sobre toda la superficie del material antifricción aplicado sobre el material base y a los lados del cojinete a fin de cubrir la línea de interfase entre los dos materiales. Igualmente se debe inspeccionar la superficie externa del cojinete (material base).

2. Se debe limpiar toda la superficie a inspeccionar hasta que se encuentre libre de cualquier material o elemento que pueda interferir con la inspección.

3. Todas las indicaciones tales como: poros, grietas, falta de adherencia deformaciones, etc. serán demarcados sobre la pieza y se deberá registrar en el informe de inspección el tipo y tamaño de la discontinuidad o defecto.

5.1. Criterios de Aceptación o Rechazo.

Todo cojinete axial (empuje) o radial será rechazado al presentar visualmente, cualquiera de los siguientes defectos:

1. Grieta de cualquier tamaño en la superficie del material antifricción.

2. Dos (2) o más indicaciones de vacios, poros o picaduras en un área individual de 25 cm2, en la superficie del material antifricción en áreas críticas de acuerdo a las condiciones operacionales del cojinete.

3. Cinco (5) o más indicaciones de vacios, poros o picaduras en toda la superficie del material antifricción del cojinete.

4. Defectos en los bordes o falta de adherencia (levantamiento de babbit) en una longitud mayor a 1 cm en el borde del cojinete en la línea de interfase en áreas no criticas de acuerdo a las condiciones operacionales del cojinete.

5. Cualquier defecto en los bordes o falta de adherencia (levantamiento del babbit) en el borde del cojinete en la línea de interfase en áreas críticas de acuerdo a las condiciones operacionales del cojinete.

6. Grietas en el cuerpo del cojinete cuyo tamaño (en profundidad) se prolongue desde la superficie externa del cojinete hasta la línea de interfase con el material base.

7. Cualquier grieta detectada en el material base del cojinete ubicada en zonas consideradas críticas de acuerdo a las condiciones de operacionales del cojinete.

8. Distorsiones visuales apreciables, por ejemplo: abombamientos, deformaciones por impacto, ralladuras, etc.

9. Material excedente en la superficie de deslizamiento del cojinete