Noutăți

Cum sunt fabricate bilele din rulmenții cu bile?

A rulment cu bile constă din unul sau mai multe rânduri de bile care sunt ținute, prin intermediul unei colivii, între un inel interior și unul exterior cunoscut sub numele de cale de rulare, pe lângă o serie de alte caracteristici, inclusiv garnituri pentru a proteja lubrifiantul și șuruburi pentru a menține rulmentul în poziție.Acest articol va trece în revistă doar principalele componente ale unui rulment, și anume calea de rulare, bilele și colivia.

Majoritatea rulmenților și componentelor rulmenților sunt fabricate din oțel, cel mai frecvent utilizat fiind oțelul pentru rulmenți SAE 52100, un oțel cromat aliat cu 1% carbon și 1,5% crom, acest material fiind stabil la temperaturi de peste 120°C. În mod obișnuit, cuștile sunt fabricate din plastic poliamidic, care este mai puțin costisitor de produs, dar nu este potrivit pentru utilizarea în medii dure, în special aplicații la temperaturi ridicate.

Căile de rulare interioare și exterioare sunt fabricate printr-un proces foarte similar, folosind mașini automate pentru a tăia tubul de oțel în forma de bază a căii de rulare, lăsând o cantitate mică de material suplimentar pentru a rezolva deformarea în timpul procesului de încălzire, iar inelul exterior este ștanțat cu numărul rulmentului și informațiile producătorului.

Inelele sunt apoi întărite într-un cuptor de tratament termic și încălzite la aproximativ 840 de grade Celsius (1 550 de grade Fahrenheit) într-un interval de timp cuprins între 20 de minute și câteva ore, în funcție de dimensiunea piesei, apoi răcite în ulei și temperate într-un al doilea cuptor la aproximativ 148 de grade Celsius (300 de grade Fahrenheit), un proces care face căile de rulare să fie dure și durabile.

Fiecare parte a căii de rulare trebuie rectificată pentru a se asigura că lățimea, raza, poziția de fixare și geometria rulmentului sunt corecte, iar pentru unii rulmenți (cum ar fi rulmenții cu contact unghiular), este necesară o rectificare suplimentară mai târziu în proces pentru a se asigura că inelele sunt corecte din punct de vedere dimensional.

Bilele pentru rulmenți sunt fabricate printr-un proces foarte precis. O bilă perfect rotundă și netedă minimizează frecarea în interiorul rulmentului, care începe ca un fir sau o tijă care conține materialul necesar pentru a forma bila finită și este apoi supus unui proces numit "captare la rece", în care capetele firului se ciocnesc între ele pentru a forma o bilă. În timpul acestui proces, capetele sârmei se ciocnesc între ele pentru a forma o bilă.

Bila este apoi introdusă în mod repetat într-o canelură între două discuri din fontă, dintre care unul se rotește în timp ce celălalt rămâne staționar. Canelura aspră îndepărtează efectiv marginea de frecare, făcând bila destul de rotundă, dar ușor supradimensionată pentru rectificarea ulterioară, iar bielele sunt apoi supuse unui proces de tratament termic asemănător unei căi de rulare pentru a îmbunătăți durabilitatea înainte de a fi rectificate la dimensiunea și rotunjimea corespunzătoare.

În cele din urmă, bilele sunt mutate într-un polizor care le lustruiește cu ajutorul unui disc de fontă moale, similar procesului de rotire, cu mai puțină presiune, și se utilizează o pastă de lustruire pentru a face suprafața complet netedă, fără a fi nevoie de îndepărtarea suplimentară a materialului, iar bilele sunt lăsate în polizor timp de 8-10 ore pentru a produce bile complet netede.

Cușca face parte din rulment și poate fi fabricată din mai multe materiale diferite, pentru cuștile din oțel sau cuștile metalice, cușca este ștanțată dintr-o bucată subțire de metal și plasată într-o structură asemănătoare unei matrițe care îndoaie cușca în forma potrivită, cușca este apoi îndepărtată și gata de asamblare, pentru cuștile din plastic se utilizează un proces numit "turnare prin injecție" în care metalul topit este presat în cușcă pentru a crea o suprafață netedă fără îndepărtarea ulterioară a materialului. Pentru cuștile din plastic, se utilizează un proces numit "turnare prin injecție", în care plasticul topit este injectat într-o matriță și apoi întărit în formă.

După un proces precum cel descris mai sus, toate piesele rulmentului sunt complete, după care rulmenții pot fi asamblați. În primul rând, cursa interioară este plasată în interiorul cursei exterioare, apoi bilele sunt introduse și distanțate uniform între curse, în cele din urmă, sunt instalate cuștile pentru a menține bilele în poziție, cuștile din plastic se fixează ușor în poziție, în timp ce cuștile din oțel trebuie de obicei să fie nituite împreună și, în cele din urmă, rulmentul este acoperit cu un inhibitor de rugină sau un alt tratament de suprafață special pentru aplicația respectivă și ambalat pentru expediere.

Rulmenții cu bile sunt ieftin de produs și au fost favorizați timp de secole, dar există construcții mai eficiente ale rulmenților cu bile, cum ar fi rulmenții cu levitație magnetică care utilizează magneți sau aer comprimat pentru a împiedica două obiecte să intre în contact complet, care au frecare zero deoarece nu există contact direct între structuri și, prin urmare, pot rezista la viteze de rotație foarte mari, chiar dacă rotația la viteza luminii este posibilă, dar acestea sunt prea costisitoare de produs și de utilizat și, prin urmare, sunt în mare parte neutilizate.

Bilele au, de asemenea, un proces de producție foarte sci-fi, cum ar fi fabricarea "mingii spațiale", mingea de rulment în fabricarea navetei spațiale, oțel topit care plutește liber în gravitație zero, formarea unei sfere complete și perfecte, cu toate acestea, această metodă de fabricație este, de asemenea, mai scumpă decât turnarea prin măcinare.