Tratamento Térmico a Vácuo para Rolamentos de Rolos Cruzados e de Quatro Pontos de Contato

A seleção de rolamentos de precisão geralmente começa com dimensões, classificações de carga e requisitos de precisão. Para engenheiros que desenvolvem mecanismos rotativos compactos, outra questão merece atenção: como os componentes do rolamento são tratados termicamente?

Na BEINING, nosso equipamento interno de endurecimento e revenimento a vácuo é usado na fabricação de rolamentos de rolos cruzados e rolamentos de contato de quatro pontos. Essa capacidade traz uma importante etapa de fabricação para nossas próprias instalações. Para entender sua relevância, ajuda conectar o tratamento térmico aos requisitos do rolamento acabado.

O que endurecimento e revenimento fazem?

Para aços de rolamento adequadamente endurecíveis, o endurecimento envolve o aquecimento do material sob condições especificadas e, em seguida, seu resfriamento para obter a estrutura endurecida necessária. O revenimento segue para ajustar essa estrutura e equilibrar dureza com tenacidade, ao mesmo tempo em que reduz as tensões de resfriamento.

O tratamento apropriado depende da classe do aço, dimensões do componente e requisitos de aplicação. Uma especificação de tratamento térmico, portanto, precisa de mais do que uma dureza alvo: o material, o ciclo de aquecimento, o método de resfriamento e as condições de revenimento devem funcionar juntos.

Vácuo descreve o ambiente de processamento. Por si só, não identifica o meio de resfriamento nem estabelece as propriedades finais de um componente.

Por que usar um ambiente a vácuo?

Um ambiente a vácuo controlado pode limitar a exposição ao oxigênio durante o aquecimento, ajudando a reduzir a oxidação da superfície. Com controle de processo apropriado, também pode ajudar a limitar a descarbonetação indesejada da superfície. Essas considerações são importantes quando os componentes tratados termicamente passarão posteriormente por acabamento de precisão. [1]

O resultado ainda depende do aço, das condições do forno e do ciclo de tratamento completo. O processamento a vácuo não deve ser interpretado como uma garantia incondicional de uma superfície livre de oxidação ou de um desempenho específico do rolamento acabado.

Por que isso é importante para rolamentos de rolos cruzados?

Rolamentos de rolos cruzados arranjam rolos em orientações alternadas. Essa configuração pode acomodar cargas radiais, cargas axiais e cargas de momento em um único rolamento, tornando o design relevante para mecanismos rotativos compactos e juntas de robôs. [3]

Para essas aplicações, a condição do material e a geometria do anel são importantes. O tratamento térmico estabelece a condição do material necessária antes do acabamento final, enquanto a retificação, o acabamento da pista, a montagem e a inspeção determinam as características do rolamento acabado.

A distorção do tratamento térmico também precisa ser considerada. Mudanças na forma do anel podem afetar a folga do material disponível para usinagem subsequente. Uma rota de tratamento adequada deve, portanto, levar em conta a geometria do componente e os requisitos de acabamento. O processamento a vácuo não elimina a distorção.

Para um projeto de junta de robô, a discussão prática deve abranger a especificação completa do rolamento: cargas combinadas, rigidez necessária, condições de montagem, folga ou pré-carga, temperatura operacional e ciclo de movimento.

E quanto aos rolamentos de contato de quatro pontos?

Rolamentos de esferas de contato de quatro pontos podem acomodar cargas axiais em ambas as direções, com capacidade de carga radial dependendo do projeto do rolamento e das condições operacionais. Eles não devem ser tratados como universalmente intercambiáveis com rolamentos de rolos cruzados. [4]

Em mecanismos de precisão, mudanças nas dimensões do anel podem afetar a folga interna e os ajustes. Os fabricantes de rolamentos, portanto, consideram o material e o tratamento térmico juntos ao avaliar a estabilidade dimensional. [2]

Para rolamentos de contato de quatro pontos, o tratamento térmico é uma parte de uma rota de fabricação mais ampla que também inclui a geometria da pista, o acabamento e a montagem. A adequação de um projeto específico deve ser verificada em relação à combinação de carga real e aos requisitos operacionais.

O que o equipamento interno significa para uma discussão com o cliente

Nossa capacidade interna de endurecimento e revenimento a vácuo permite que os clientes discutam essa etapa de fabricação diretamente com a BEINING, juntamente com os requisitos de projeto e produção do rolamento.

Para um novo projeto, perguntas úteis incluem:

• Qual rota de material e tratamento térmico se adequa à geometria proposta do componente?
• Quais requisitos de dureza e condição do material se aplicam?
• Quais requisitos de precisão dimensional e de funcionamento o rolamento acabado deve atender?
• Como a temperatura operacional, a carga e o ciclo de movimento devem influenciar a especificação?
• Quais documentos de inspeção ou testes de validação devem ser acordados para o projeto?

As respostas devem ser estabelecidas para o produto específico. A posse do equipamento por si só não demonstra um grau de precisão particular, vida útil, tempo de entrega ou consistência de lote.

O tratamento térmico suporta a precisão; a validação a confirma

O endurecimento e o revenimento a vácuo são capacidades de fabricação importantes, mas o desempenho do rolamento acabado depende de todo o processo. Qualidade do material, tratamento térmico, usinagem, lubrificação, montagem e instalação contribuem.

Para juntas de robôs humanoides e mecanismos que incorporam redutores harmônicos ou cicloidais, a seleção do rolamento deve começar com a posição real do rolamento e o caminho de carga. Uma arquitetura de redutor por si só não determina qual arranjo de rolamento é adequado.

Desenvolvendo uma aplicação de rolamento de rolos cruzados ou de contato de quatro pontos? Compartilhe seu desenho, envelope de instalação, condições de carga, ciclo de movimento, temperatura operacional e requisitos de precisão com a BEINING. Podemos discutir a configuração do rolamento, os requisitos de fabricação e a validação necessária para o seu projeto.

Referências técnicas

Essas referências apoiam a explicação geral de engenharia; elas não certificam o equipamento ou o desempenho do produto BEINING.

1. Serviços de Tratamento Térmico ALD — Endurecimento neutro a vácuo
   https://www.heat-treatment-services.com/processes-more/hardening/
   A fonte discute o endurecimento a vácuo e uma rota particular de resfriamento com gás de alta pressão. As configurações de seu equipamento e as reivindicações de desempenho não são atribuídas à BEINING.

2. SKF Evolution — Novos métodos para prever a estabilidade dimensional (15 de maio de 1999; histórico de engenharia)
   https://evolution.skf.com/new-methods-to-predict-dimensional-stability-2/

3. THK — Informações do produto Cross-Roller Ring
   https://www.thk.com/us/en/products/cross_roller_ring/cross_roller_ring/

4. SKF Evolution — Rolamentos de esferas de contato de quatro pontos – dois em um
   https://evolution.skf.com/four-point-contact-ball-bearings-two-in-one/