El material más común para los soportes de bolas en rodamientos y husillos de bolas es el acero para rodamientos. El uso de bolas de acero en pistas de rodadura de acero es una solución probada y de bajo costo que ofrece una alta capacidad de carga y una larga vida útil en una amplia gama de condiciones. Y cuando una aplicación no es adecuada para el acero, el exterior de la carcasa del rodamiento o de la tuerca se puede fabricar con un material diferente, como acero inoxidable o aluminio, o recubrirse para proporcionar propiedades especiales, como resistencia a la corrosión. Pero los elementos rodantes (bolas) son más difíciles de modificar, ya que deben tener la resistencia y las propiedades materiales necesarias para soportar altas cargas y/o alcanzar altas velocidades, sin desgaste excesivo ni fallas prematuras.
Las bolas de cerámica se pueden utilizar en rodamientos de recirculación lineal y husillos de bolas cuando el acero es inaceptable.
Es por eso que encontrará una variedad de opciones de materiales para un soporte de rodamiento o una tuerca esférica, mientras que los rodamientos esféricos en la mayoría de los casos siguen siendo de acero. Pero para aplicaciones en las que cualquier acero en el rodamiento es inaceptable, varios fabricantes ofrecen ahora rodamientos lineales y tuercas esféricas con bolas de cerámica (específicamente, nitruro de silicio: Sí 3 No 4 ).
necesito velocidad
Los rodamientos lineales de recirculación con bolas cerámicas se introdujeron originalmente para aplicaciones que requerían velocidades de funcionamiento más altas. Los rodamientos de recirculación tradicionales con bolas de acero normalmente están limitados a una velocidad máxima de 5 m/s debido a las fuerzas que las bolas ejercen sobre los cabezales de los rodamientos durante la recirculación.
Recordando que fuerza = masa * aceleración, la mejor forma de reducir las fuerzas sobre las cabezas sin comprometer la capacidad de velocidad es reducir la masa de los elementos recirculantes, y la cerámica hace exactamente eso, con menor densidad y masa que el acero. Los rodamientos lineales de recirculación con bolas cerámicas pueden alcanzar velocidades máximas de hasta 10 m/s.
Aplicaciones sensibles al vacío y ESD
Desde la perspectiva de los materiales, las cerámicas no son porosas ni conductoras, lo que las hace ideales para aplicaciones sensibles al vacío y a la estática. Estos requisitos surgen con frecuencia en la fabricación de semiconductores y productos electrónicos, así como en aplicaciones aeroespaciales. Las industrias aeroespacial y militar también enfrentan requisitos frecuentes de componentes que puedan soportar temperaturas extremadamente altas o bajas o grandes fluctuaciones de temperatura. En estas aplicaciones, la cerámica también es una mejor opción que el acero debido al menor coeficiente de expansión térmica de la cerámica.
Las tuercas de bolas híbridas combinan acero y cerámica
Los fabricantes de caracoles ofrecen dos modelos que incorporan bolas cerámicas. En el primero, como en la mayoría de rodamientos lineales, las tradicionales bolas de acero se sustituyen completamente por versiones cerámicas. Pero algunos fabricantes ofrecen un diseño híbrido con una combinación de bolas de cerámica y acero.
Las tuercas de bolas pueden utilizar exclusivamente bolas de cerámica o un diseño "híbrido" en el que bolas de acero de menor diámetro se alternan con versiones de cerámica.
Crédito de la imagen: Steinmeyer Inc.
La primera opción (todas las bolas de cerámica) reemplaza el contacto de metal con metal entre la bola y la pista de rodadura por un contacto de cerámica con metal, eliminando así el desgaste adhesivo y la microsoldadura. En el diseño híbrido, las bolas de acero suelen actuar como “espaciadores”, que alteran la cinemática de la tuerca, reduciendo la fricción y el desgaste y manteniendo una buena capacidad de carga.
- El contacto y la fricción entre bolas de acero provocan desgaste adhesivo y microsoldadura.
- Los diseños híbridos, que alternan bolas de acero y cerámica, proporcionan una buena capacidad de carga con menos fricción y desgaste.
Crédito de la imagen: Grupo Umbra
Tenga en cuenta que, aunque es posible utilizar rodamientos totalmente cerámicos (tanto bolas como pistas de cerámica) sin lubricación, los rodamientos lineales y las tuercas tienen pistas de metal (acero o inoxidable), por lo tanto, incluso si todas las bolas son de cerámica, aún requieren lubricación. Sin embargo, las bolas de cerámica son menos sensibles a los cambios en las condiciones de lubricación y, por lo tanto, es menos probable que experimenten un desgaste extremo o fallas cuando la lubricación se agota o las propiedades del lubricante cambian con el uso.
