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Como são feitas as esferas dos rolamentos de esferas?

A rolamento de esferas É constituído por uma ou mais filas de esferas que são mantidas, por meio de uma gaiola, entre um anel interno e externo conhecido como pista, além de uma série de outras caraterísticas, incluindo vedações para proteger o lubrificante e parafusos para manter o rolamento no lugar.

A maioria das chumaceiras e dos componentes das chumaceiras são feitos de aço, sendo o mais utilizado o aço para chumaceiras SAE 52100, um aço cromado com uma liga de carbono 1% e crómio 1,5%, este material é estável a temperaturas superiores a 120°C. Normalmente, as gaiolas são feitas de plástico de poliamida, que é menos dispendioso de produzir, mas não é adequado para utilização em ambientes agressivos, especialmente em aplicações de alta temperatura.

As pistas interior e exterior são fabricadas através de um processo muito semelhante, utilizando máquinas automatizadas para cortar o tubo de aço na forma básica da pista, deixando uma pequena quantidade de material adicional para resolver o empeno durante o processo de aquecimento, e o anel exterior é estampado com o número da chumaceira e as informações do fabricante.

Os anéis são depois endurecidos num forno de tratamento térmico e aquecidos a cerca de 840 graus Celsius (1550 graus Fahrenheit) num intervalo de tempo de 20 minutos a várias horas, dependendo do tamanho da peça, sendo depois arrefecidos em óleo e temperados num segundo forno a cerca de 148 graus Celsius (300 graus Fahrenheit), um processo que torna as pistas duras e resistentes.

Cada parte da pista tem de ser rectificada para garantir que a largura, o raio, a posição de assentamento e a geometria da chumaceira estão corretos e, para algumas chumaceiras (como as chumaceiras de contacto angular), é necessária uma retificação adicional mais tarde no processo para garantir que os anéis são dimensionalmente precisos.

As esferas de rolamento são fabricadas através de um processo muito preciso. Uma esfera perfeitamente redonda e lisa minimiza o atrito no interior da chumaceira, que começa por ser um fio ou uma barra que contém o material necessário para formar a esfera acabada, sendo depois sujeita a um processo designado por "encabeçamento a frio", no qual as extremidades do fio colidem umas com as outras para formar uma esfera. Durante este processo, as extremidades do fio chocam umas com as outras para formar uma bola.

A esfera é então introduzida repetidamente numa ranhura entre dois discos de ferro fundido, um dos quais roda enquanto o outro permanece estacionário. A ranhura rugosa arranca efetivamente a borda de desgaste, tornando a esfera razoavelmente redonda, mas ligeiramente sobredimensionada para a moagem subsequente, e as esferas são então submetidas a um processo de tratamento térmico semelhante a uma pista para melhorar a durabilidade antes de serem moídas até ao tamanho e circularidade adequados.

Por fim, as bolas são transferidas para uma rebarbadora que as polirá utilizando um disco de ferro fundido macio, semelhante ao processo de tombamento, mas com menos pressão, e é utilizada uma pasta de polimento para tornar a superfície completamente lisa sem necessidade de remover mais material, e as bolas são deixadas na rebarbadora durante 8 a 10 horas para produzir bolas completamente lisas.

A gaiola faz parte da chumaceira e pode ser fabricada a partir de vários materiais diferentes. No caso das gaiolas de aço ou metálicas, a gaiola é estampada a partir de uma peça fina de metal e colocada numa estrutura semelhante a um molde que dobra a gaiola até obter a forma adequada. No caso das gaiolas de plástico, é utilizado um processo designado por "moldagem por injeção", em que o plástico fundido é injetado num molde e depois endurecido até adquirir a forma adequada.

Após um processo como o descrito acima, todas as peças do rolamento estão completas, após o que os rolamentos podem ser montados. Primeiro, a pista interna é colocada dentro da pista externa, depois as esferas são inseridas e espaçadas uniformemente entre as pistas, finalmente, são instaladas gaiolas para manter as esferas no lugar, as gaiolas de plástico encaixam facilmente no lugar, enquanto as gaiolas de aço normalmente precisam de ser rebitadas e, finalmente, o rolamento é revestido com um inibidor de ferrugem ou outro tratamento de superfície especial para a aplicação específica e embalado para envio.

Os rolamentos de esferas são baratos de produzir e têm sido preferidos durante séculos, mas existem construções mais eficientes de rolamentos de esferas, como os rolamentos de levitação magnética que utilizam ímanes ou ar comprimido para impedir que dois objectos entrem em contacto completo, que têm atrito zero porque não há contacto direto entre as estruturas e podem, por isso, suportar velocidades de rotação ultraelevadas, mesmo que seja possível a rotação à velocidade da luz, mas são demasiado dispendiosos de produzir e operar, pelo que não são utilizados.

As bolas também têm um processo de produção de ficção científica, como o fabrico da "bola espacial", bola de rolamento no fabrico do vaivém espacial, flutuação livre de aço derretido em gravidade zero, a formação de uma esfera completa e perfeita, no entanto, este método de fabrico também é mais caro do que a moldagem por trituração.