Afegint noves funcions de disseny o aplicant tècniques i recobriments especials als components dels coixinets es pot optimitzar el rendiment dels coixinets per a aplicacions difícils, proporcionant solucions de rodaments únics als problemes dels clients, segons Nick Dowding, director de desenvolupament de negocis de The Barden Corporation (UK) Ltd.
Afegint valor i millorant el rendiment del rodament mitjançant la incorporació de noves característiques de disseny com brides especials, eixos i carcasses.
Optimitzant el rendiment del rodament substituint materials tradicionals de rodaments per materials especials per a altes velocitats, altes temperatures o amb entorns de funcionament dur.
L'ús de recobriments de superfície, com ara recobriments esputrats de sub-micres per optimitzar encara més el rendiment del rodament i fer que el comportament del coixinet sigui més previsible / coherent en entorns difícils.
Hi ha moltes funcions i tècniques de disseny diferents que es poden aplicar a un rodament per optimitzar i millorar el seu rendiment per satisfer aplicacions especialment difícils (per exemple, d'alta velocitat, alta temperatura, condicions de funcionament dures). Aquestes tècniques inclouen recobriments aplicats, alteració de la geometria d’un component específic del coixinet o substitució de materials de rodaments convencionals per alternatives d’alt rendiment.
Xapat de plata de gàbies metàl·liques
En algunes aplicacions d’alta temperatura i alta velocitat, les gàbies d’acer es poden recobrir de plata per millorar el rendiment i la fiabilitat de la lubricació. El xapat de plata millora la lubricitat del coixinet, fent-lo més robust i resistent als esdeveniments d’oli. En cas d’avaria / inanició del lubricant, l’obtenció d’argent actua com un lubricant sòlid i sec, permetent que el coixinet continuï funcionant durant un curt període de temps o en situació d’emergència. Els exemples d'aplicació són els coixinets i els coixinets del generador d'arrencada aeroespacial per a les unitats de climatització dels trens.
Coixinets híbrids de ceràmica
Per a aplicacions d’alta velocitat, substituir les boles d’acer per pilotes de ceràmica (nitrur de silici) pot millorar radicalment el rendiment del rodament de diverses maneres. En primer lloc, perquè les boles de ceràmica són molt més lleugeres que les boles d’acer, redueixen les forces centrífugues i milloren les condicions dinàmiques, mentre que el seu acabat superficial és gairebé perfectament suau, presenten nivells de vibració entre dos i set vegades menys que els coixinets de boles d’acer convencionals. A velocitats més elevades, també es redueix la càrrega interna del coixinet.
En segon lloc, els coixinets híbrids ceràmics també funcionen a temperatures de funcionament significativament més baixes, la qual cosa conjuntament amb la massa inferior permet augmentar les velocitats de funcionament fins al 40-50%. Les temperatures de funcionament més baixes i la reducció de calor a l’interior del rodament ajuden a allargar la vida útil del lubricant, de vegades fins a cinc vegades més llarga que els coixinets de boles d’acer convencionals.
Entre els exemples d’aplicacions per a coixinets híbrids de ceràmica es troben bombes de buit d’alta velocitat, eines manuals mèdiques i quirúrgiques i ventiladors i generadors aeroespacials.
Materials
En tecnologia de materials, es poden seleccionar els materials de rodaments més adequats per maximitzar el rendiment del coixinet. Els materials especials d'anell s'utilitzen amb èxit en aplicacions aeroespacials i no aeroespacials, combinant una resistència a la corrosió i al desgast superiors amb la capacitat de suportar càrregues dinàmiques més elevades que els acers convencionals. Si s'utilitzen conjuntament amb pilotes ceràmiques, es poden obtenir importants avantatges en la vida i el rendiment dels portadors.
Els materials amb anells es poden optimitzar per a aplicacions específiques. Els quatre materials d'anell predominants de Barden són AISI 440C (acer resistent a la corrosió), SAE 52100, AISI M50 i Cronidur 30®. Per a aplicacions a alta temperatura (fins a 345 ºC), els acerons d’eines AISI M50 o una versió especial trempada de Cronidur 30® són adequats i s’utilitzen àmpliament en aplicacions accessòries aeroespacials d’alta temperatura com ara sistemes de vàlvules de purga en aeronaus.
Cronidur 30® és un acer resistent a la corrosió, resistent a la corrosió i resistència a la corrosió martensític que també pot endurir-se en cas d’inducció. Aquest material millora la resistència a la corrosió i millora la vida de fatiga i la resistència al desgast.
Rodaments de complement complet
Els coixinets de complement complet es capitalitzen en l'espai que ocupa normalment el retenidor de boles. Això permet més pilotes, que al seu torn proporciona un augment de la capacitat de càrrega, predominantment radial, en el cas dels dissenys de relliscat, o axials i en els dissenys angulars. L'ús de parells de contacte angulars precarregats també pot permetre aplicar càrregues axials bidireccionals. Les aplicacions aquí van des de vàlvules d’alta temperatura per a aplicacions aeroespacials, fins a suports d’aletes de míssils i rodaments de baixada d’emergència.
Recobriments sub-micres
El paper de l'enginyeria de superfícies en la tecnologia de rodaments de rodalies també és cada vegada més important, ja que els coixinets són cada cop més petits, però es requereix que funcionin més ràpidament, a temperatures més elevades, que carreguin càrregues més altes i que funcionin de manera fiable durant períodes més llargs. Es poden aplicar recobriments avançats i tractaments superficials als coixinets que combaten la fricció, prevenen la corrosió i redueixen el desgast, fins i tot en les condicions de funcionament més dures. Els beneficis resultants són una densitat de potència més elevada, un rendiment millorat, un comportament de càlcul més previsible / consistent (particularment en entorns difícils), menors costos de funcionament i intervals de servei més llargs.
Per exemple, es poden utilitzar recobriments de diverses capes (micromecenatge) de diverses capes per millorar les característiques físiques i tribològiques de les superfícies de suport. L’èxit d’aquestes tècniques es basa en l’evitació de capes diferents generant una interfície graduada o difosa entre diferents materials. De la mateixa manera, les capes clavant com el níquel o el coure s’utilitzen freqüentment per millorar l’adhesió de pel·lícules toves a substrats durs o passivats.
Els recobriments sub-microns es poden aplicar a les superfícies internes i externes dels anells de rodament i dels elements de rodament si es requereix. Per exemple, el disulfur de molibdè (MOS2) o el disulfur de tungstè (WS2) poden revestir-se a la superfície dels components del coixinet per cobrir un comportament més previsible en entorns difícils.
Polímers especials
En algunes aplicacions d’alta velocitat, els separadors o gàbies de boles es poden subministrar en materials especials de polímer. Aquests components estan impregnats al buit amb oli per augmentar la vida del coixinet. El material especial de polímer conserva l'oli de forma controlada quan s'impregna al buit. Entre els exemples d'aplicació es troben rodaments de giroscopis d'alta velocitat. Es poden proporcionar altres polímers especials per a entorns durs d’alta velocitat on els coixinets requereixen alta resistència a productes químics o atacs tèrmics.
Afegint valor mitjançant noves funcions de disseny
La pressió per reduir costos a totes les àrees de fabricació significa que la integració de sistemes de rodament en components d’aparellament és cada cop més habitual. Els conjunts resultants són més lliures, més compactes, més ràpids de reunir i ofereixen els avantatges addicionals de la reducció d’espai i massa, a la vegada que es resolen els problemes de l’acumulació de tolerància.
Es poden incorporar funcions de disseny especials al rodament per millorar-ne el rendiment. Aquestes característiques inclouen brides, eixos i carcasses, que faciliten l’ajustament, la velocitat i la precisió, que redueixen el temps de muntatge i els costos operatius generals.