Como funcionam os rolamentos revestidos de bronze sob condições de alta carga e baixa lubrificação

Considere uma bucha guia de matriz de estampagem cuja linha de lubrificação automática falha no meio de uma mudança. Uma bucha de bronze fundido no mesmo fuso pontua em minutos e trava antes do final da hora. Um rolamento envolto em bronze com tampões de grafite embutidos continua funcionando durante o resto do turno e, na desmontagem, seu desgaste radial costuma ser inferior a 0,05 mm.

Esse resultado é o motivo pelo qual os engenheiros da Zhejiang Shuangnuo Bearing Technology Co., Ltd. (Shuangnuo) especificam rolamentos revestidos de bronze para pontos deslizantes que transportam cargas pesadas e não podem garantir o fornecimento de óleo. A construção é uma bucha com suporte de aço com uma camada de bronze sinterizado e tampões de lubrificante sólido no furo. Não substitui a lubrificação; torna a perda de lubrificação suportável.

Definição: um rolamento envolto em bronze suporta alta pressão superficial através de seu suporte de aço, enquanto lubrificantes sólidos incorporados mantêm uma película de transferência seca e de baixo atrito no eixo.

O que torna os rolamentos revestidos de bronze diferentes

Os rolamentos envoltos em bronze obtêm seu desempenho de alta carga e baixa lubrificação a partir de uma estrutura de três camadas, e não de um único material.

O suporte de aço é o transportador de carga. Na série FB090, uma tira de aço de baixo carbono é formada em uma bucha e instalada com ajuste interferente. Como o aço é fino, mas rígido, o rolamento transfere a pressão de contato diretamente para a caixa. É assim que uma bucha revestida suporta cargas estáticas de até 250 MPa em uma fração do espaço radial que uma bucha de bronze fundido sólido necessita.

A camada intermediária é uma matriz de bronze sinterizado, normalmente com 0,2-0,5 mm de espessura, ligada ao aço. Ele se adapta a pequenos desalinhamentos, incorpora detritos e conduz o calor friccional para longe da superfície.

O terceiro componente é um conjunto de tampões de grafite ou compostos de grafite pressionados em orifícios através da camada de bronze. À medida que o eixo se move, o material do tampão é cortado e polido no eixo, formando a película de transferência que suporta a carga quando não há óleo presente.

Rolamento envolto em bronze FB090 com bolsas de lubrificação de diamante Esta bucha envolta em bronze CuSn8 oferece alta capacidade de carga e desempenho autolubrificante para máquinas pesadas, substituindo as tradicionais buchas de bronze fundido e economizando espaço e custos. Ver Produto →

Desempenho em altas cargas: a parte traseira de aço suporta o estresse

Sob altas cargas estáticas e dinâmicas, o suporte de aço proporciona estabilidade dimensional; o bronze só administra a superfície.

Os rolamentos da classe FB090 apresentam uma carga estática máxima típica de 250 MPa e uma carga dinâmica máxima de 140 MPa, assumindo um alojamento cilíndrico rígido e um ajuste interferente. A mesma bucha em uma caixa flexível perde uma grande parte dessa capacidade, razão pela qual a rigidez da caixa faz parte do sistema de rolamento.

Segue-se o comportamento de desgaste. Em testes de oscilação com pressão de contato de 25 MPa e velocidade de deslizamento de 0,08 m/s, as buchas do tipo FB090 funcionando a seco contra um eixo de aço endurecido normalmente apresentam 0,02-0,04 mm de desgaste radial a cada 100 horas, a mesma ordem de uma bucha de bronze fundido lubrificada e muito melhor do que uma sem graxa.

Um furo de 40 mm que precisa de um bolsão de alojamento de 52 mm em bronze fundido cabe em um bolsão de 44 mm como uma bucha enrolada, liberando espaço radial e reduzindo o custo do material da bucha em aproximadamente 60%.

Rolamento envolto em bronze FB092 com furos de óleo para uso em baixa velocidade Projetada para aplicações de carga média e baixa velocidade, esta bucha autolubrificante armazena óleo em furos perfurados, reduz a manutenção e pode substituir luvas convencionais totalmente de cobre a um custo menor. Ver Produto →

Comportamento de baixa lubrificação: o mecanismo do filme de transferência

Quando a graxa ou o óleo estão ausentes, os rolamentos envoltos em bronze continuam funcionando porque os bujões renovam continuamente uma película sólida na interface deslizante.

O material do plugue de grafite é mais macio que o bronze, então a pressão de contato o espalha pelo eixo. Em poucos minutos, uma fina película escura aparece e ocorre deslizamento entre essa película e o bronze, em vez de metal com metal. O atrito a seco cai da faixa de 0,15-0,30 do bronze fundido a seco para um típico 0,06-0,12.

O filme é reconstruído após cada travamento e reinicialização, e é por isso que a construção é adequada para operação oscilante, alternativa e start-stop. Os plugues à base de grafite ampliam a faixa de serviço de -40 a 200 °C, além do limite da maioria das graxas.

A condição do eixo controla a adesão do filme. Para cargas acima de 50 MPa, use um eixo endurecido a 45 HRC com acabamento Ra 0,4-1,6 micrômetros. Nosso análise da resistência ao desgaste FB090 cobre os modos de falha em detalhes.

Se o serviço for rotação contínua acima de 0,5 m/s, adicione óleo. Para oscilação, movimento alternativo ou longos períodos de inatividade sob carga, o filme de transferência sozinho cumprirá a tarefa.

Rolamentos envoltos em bronze versus bronze fundido, bimetálicos e revestidos com PTFE

Os rolamentos revestidos de bronze ficam entre os extremos do espectro dos rolamentos lisos: mais fortes do que os tipos revestidos de PTFE sob choque e contaminação, mais tolerantes sem óleo do que o bronze fundido e mais compactos do que ambos.

Regra de seleção: escolha envolto em bronze quando o rolamento precisar sobreviver a funcionamento a seco, choques e detritos periódicos; escolha bimetálico quando o óleo chega de forma intermitente; escolha revestimento de PTFE apenas para deslizamento limpo e com carga leve; escolha bronze fundido somente quando paredes grossas forem obrigatórias.

Rolamento envolto em bronze sem chumbo FB094 com anel de vedação Uma versão aprimorada do FB092 com um anel de vedação para evitar vazamento de graxa e entrada de sujeira, oferecendo desempenho autolubrificante, sem chumbo e de alta carga para ambientes industriais exigentes. Ver Produto →

Onde os rolamentos revestidos de bronze ganham seu sustento

Os rolamentos revestidos de bronze aparecem onde quer que cargas oscilantes pesadas encontrem a lubrificação interrompida: pinos de articulação, postes-guia, munhões de cilindro e tarefas semelhantes.

• Equipamentos de construção e movimentação de terras: pinos de articulação da lança e da caçamba em escavadeiras e carregadeiras, expostos a poeira e longos intervalos de manutenção.
• Máquinas agrícolas: pivôs de engate, articulações de plantadeiras e mecanismos de enfardadeira que são lubrificados sazonalmente.
• Sistemas hidráulicos: munhões de cilindro e buchas de bomba sob lubrificação limite.
• Ferramentais e matrizes: postes guia, buchas ejetoras e placas de desgaste em moldes de estampagem e injeção.
• Movimentação de materiais: rolos transportadores, paletizadores e roldanas de guindaste.
• Marítimo e offshore: máquinas de incubação e equipamentos onde a água de lavagem remove a gordura.

Shuangnuo fabrica a série FB090 com fundição interna de bronze, espectroscopia de estágio de fusão em cada calor e usinagem em uma frota de mais de 80 máquinas CNC. A primeira produção de material sob encomenda reduz os prazos de entrega para tamanhos métricos e não padronizados.

O recurso relevante para a compra é a rastreabilidade: o controle de fusão interno e os relatórios de testes mecânicos de terceiros são importantes quando um rolamento carrega 250 MPa no ponto de contato.

Os rolamentos envoltos em bronze não substituem a lubrificação; eles tornam a perda de lubrificação suportável. Os projetistas ganham um envelope menor, um circuito de lubrificação mais simples e uma máquina que sobrevive a um intervalo de serviço perdido em vez de rasgar um eixo. Para avaliar o FB090 para uma função específica, use o limite PV como primeira porta e, em seguida, verifique a rigidez da carcaça e o acabamento do eixo.

Perguntas frequentes