Rolamentos deslizantes autolubrificantes de liga de cobre: tipos, seleção e design

A maioria dos rolamentos deslizantes não falha porque a carga era muito alta. Eles falham porque o lubrificante parou de chegar. Um intervalo de lubrificação perdido, uma linha entupida, uma máquina que ficou parada por seis meses e depois ligou com carga total: geralmente é aí que começa a pontuação. Um rolamento deslizante autolubrificante de liga de cobre remove esse único ponto de falha, transportando seu lubrificante para dentro do próprio rolamento, onde ninguém precisa se lembrar dele.

Somos uma oficina de fundição e usinagem de ligas de cobre, portanto esta questão surge diante de nós todos os dias de trabalho: qual liga, qual lubrificante sólido, qual geometria, para qual conjunto de condições de trabalho. Este artigo explica o que são esses rolamentos, como o inlay se comporta, como combinar o material com a função e onde eles ganham seu sustento.

O que realmente é um rolamento deslizante autolubrificante de liga de cobre

A rolamento deslizante autolubrificante de liga de cobre é um rolamento liso com duas funções integradas em uma peça. A liga de cobre, seja bronze estanho, bronze alumínio ou latão, suporta a carga, absorve choques e afasta o calor da face deslizante. O lubrificante sólido, retido em bolsas ou disperso pela matriz, mantém uma película de baixo atrito entre o rolamento e o eixo. Nada precisa ser bombeado, complementado ou lembrado.

Por que as primeiras curvas são mais importantes

Os rolamentos lubrificados a óleo dependem de uma película hidrodinâmica que só se forma quando o eixo gira rápido o suficiente para arrastar o óleo para dentro da cunha. Abaixo dessa velocidade as superfícies entram em contato. Em equipamentos reais, isso acontece com muito mais frequência do que o livro sugere: a cada partida, a cada desligamento, a cada curso lento de indexação, a cada movimento de reversão e a cada longo período ocioso seguido por uma carga total repentina. Os rolamentos deslizantes autolubrificantes de liga de cobre são direcionados diretamente para esses momentos. O grafite ou o PTFE são transferidos para a superfície de apoio nas primeiras rotações e mantêm o atrito e a temperatura dentro dos limites até que as condições normais de funcionamento assumam o controle.

As formas que aparecem em desenhos reais

• Buchas e buchas cilíndricas, lisas ou ranhuradas, desde bombas pequenas até tamanhos de moinhos muito grandes
• Buchas flangeadas e arruelas de encosto onde a localização axial é tão importante quanto o suporte radial
• Placas de desgaste, placas deslizantes e controles deslizantes em forma de L ou curvos para movimento linear
• Rolamentos autocompensadores e buchas de sede esférica que toleram desalinhamento do eixo
• Buchas octogonais, anéis, porcas e outros perfis não padronizados usinados conforme desenho

As buchas de latão embutidas em grafite são o carro-chefe da família. Eles são adequados para a construção de máquinas em geral e perdoam quando o ajuste é um pouco apertado, o eixo não é perfeito ou o histórico de lubrificação é desconhecido.

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Lubrificantes sólidos e o que cada um pode ou não fazer

O embutimento não é um material único. Grafite, PTFE, grafeno e dissulfeto de molibdênio se comportam de maneira muito diferente, e escolher o errado para um ambiente quente, úmido ou empoeirado é uma das maneiras mais comuns pelas quais uma boa decisão de rolamento dá errado.

Uma regra prática útil: grafite para calor e carga, PTFE para baixo atrito e exposição química, grafeno quando o acabamento superficial e a carga térmica são exigentes e dissulfeto de molibdênio quando o ar circundante está seco ou a atmosfera é controlada.

Muitos projetos acabam combinando opções em vez de escolher uma. Uma bucha de latão embutida em PTFE com um único flange, por exemplo, pode cobrir uma carga radial e um ressalto axial em uma peça, o que economiza tempo de montagem e simplifica o projeto da carcaça.

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Onde a carga é cíclica e pesada, as bolsas de lubrificante também podem ser combinadas com um preenchimento leve de graxa como medida de cinto e suportes. O lubrificante sólido cobre então a partida, o desligamento e qualquer período em que a graxa tenha sido deixada de lado, enquanto a graxa cumpre a função de estado estacionário.

Escolhendo a liga de cobre por trás do lubrificante

A matriz não é apenas um suporte para o inlay. Ele define a capacidade de carga, a condutividade térmica, o comportamento à corrosão e a facilidade com que a peça pode ser usinada no formato que seu desenho precisa.

Para diâmetros grandes ou paredes radiais finas, a construção bimetálica costuma ser a resposta prática. O suporte de aço suporta a tensão do aro e a camada de bronze fornece a superfície de rolamento, de modo que uma peça de parede fina ainda pode suportar uma carga séria.

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Os rolamentos autolubrificantes bimetálicos levam essa ideia um passo adiante ao adicionar um assento esférico. O rolamento absorve um grau de desalinhamento e deflexão do eixo que uma bucha cilíndrica rígida simplesmente transferiria para carga nas bordas, o que é uma causa comum de desgaste prematuro em eixos longos e estruturas soldadas.

Uma lista de verificação prática de seleção

Quando um cliente envia um desenho, as perguntas abaixo costumam acertar o material e o embutimento em poucos minutos de conversa.

1. Carga: a força total e a pressão projetada, ou seja, carga dividida pelo diâmetro do furo e comprimento do rolamento.
2. Velocidade: velocidade de deslizamento constante e máxima em metros por segundo, incluindo movimento oscilante ou indexado.
3. Pressão e velocidade juntas: o valor combinado é o que limita a maioria dos materiais que funcionam a seco, e não apenas o valor.
4. Temperatura: contínua e de pico, incluindo qualquer calor que o próprio processo adicione ao invólucro.
5. Ambiente: poeira, água, vapor, água do mar, produtos químicos, lavagens ou atmosfera controlada.
6. Contraface: material do eixo, dureza e acabamento superficial, uma vez que um eixo retificado e endurecido é muito mais gentil com uma incrustação macia do que com uma superfície áspera e macia.
7. Ajuste e retenção: ajuste do furo, ajuste do eixo e como o rolamento é mantido axialmente depois de pressionado.
8. Ciclo de trabalho: paradas frequentes, movimento reverso ou longos períodos de inatividade levam a decisão em direção ao lubrificante sólido.

Se as respostas forem lentas, quentes, empoeiradas e difíceis de alcançar, uma bucha de bronze incrustada em grafite normalmente é o ponto de partida. Se eles voltarem tão rápido, limpos e levemente carregados, uma bucha fina de latão revestida com PTFE será mais barata, mais fina e totalmente suficiente. Se voltarem como muito grandes, muito carregados e com pouco espaço, a construção bimetálica ganha o seu lugar.

Onde esses rolamentos ganham seu sustento

As indústrias que fornecemos compartilham uma característica: seus rolamentos ficam dentro de estruturas, são difíceis de alcançar e são caros para parar uma fábrica.

• Máquinas metalúrgicas, onde o calor, a incrustação e as cargas pesadas de rolamento prejudicam as juntas lubrificadas convencionais
• Máquinas marítimas, onde a água salgada e o acesso limitado tornam valiosa a resistência à corrosão e o funcionamento sem manutenção
• Mineração e processamento mineral, onde poeira e carga de choque são condições normais de operação
• Máquinas de fundição sob pressão, onde o calor irradiado da matriz e a precisão do movimento de alternância e ejeção são importantes
• Equipamentos de petróleo e perfuração, onde as juntas funcionam em locais remotos e clima imprevisível
• Equipamentos de construção, embalagem e agrícolas, onde se espera simplesmente que as máquinas continuem funcionando

Máquinas pesadas é uma boa ilustração. Guindastes, escavadeiras, prensas e equipamentos de transferência utilizam grandes buchas e placas deslizantes enterradas dentro da estrutura e ninguém os inspeciona semanalmente. Uma peça de liga de cobre autolubrificante mantém essas juntas funcionando entre paradas planejadas, e a capacidade de fabricação é tão importante aqui quanto a escolha do material, porque uma bucha desgastada de um metro e meio não é uma peça pela qual alguém queira esperar três meses.

Equipamentos médicos e de embalagem são o outro extremo da escala. Lá o rolamento é pequeno, o movimento é silencioso e o requisito geralmente é limpeza e não carga. Um inlay de PTFE que não necessita de película de óleo é muitas vezes o fator decisivo quando a contaminação é inaceitável.

Do fundido ao furo acabado

Como fundimos e fundimos nossas próprias ligas de cobre em vez de comprar tarugos, a matriz não se limita a tudo o que o distribuidor armazena em estoque. Essa flexibilidade ajuda quando um desenho exige uma classificação que está fora do catálogo comum.

• Fusão e fundição centrífuga ou estática da liga de cobre, com a análise do material comparada ao lote
• Usinagem de furos, flanges, ranhuras e perfis não padronizados em equipamentos CNC
• Bolsas sólidas de lubrificante, inserção de incrustações e acabamento da superfície de corrida
• Inspeção dimensional em uma oficina com temperatura controlada antes do envio

Vale a pena indicar claramente a faixa de tamanho, porque ela decide quem pode realmente citar um trabalho. Mangas de cobre podem ser produzidas com cerca de um metro e meio a dois metros de diâmetro, e placas deslizantes de cobre com até quatro metros de comprimento, quatrocentos milímetros de largura e cem milímetros de espessura, com uma produção anual de cobre na região de duas mil e trezentas toneladas. Formas não padronizadas, incluindo controles deslizantes, porcas, rodas sem-fim e anéis, fazem parte do mesmo trabalho diário.

Hábitos de instalação e manutenção que economizam rolamentos

Mesmo um rolamento bem escolhido pode ser arruinado nos primeiros dez minutos de montagem, portanto, vale a pena repetir alguns hábitos.

• Pressione o esquadro do rolamento, usando uma chave que entre em contato com toda a face, e nunca martele diretamente no lado do embutimento
• Mantenha o lubrificante sólido limpo: a areia pressionada em um tampão de grafite torna-se uma camada abrasiva
• Verifique o furo após o encaixe, pois o ajuste do alojamento pode fechar o furo em uma quantidade mensurável em buchas de parede fina
• Confirme o acabamento e a dureza do eixo antes da montagem e mantenha o eixo livre de rebarbas, tinta e ferrugem
• Verifique novamente a folga após o primeiro ciclo térmico em equipamentos que esquentam e ajuste em vez de esperar pelo ruído

Se você quiser se aprofundar antes de escolher, nosso guia para tipos, seleção e aplicações de rolamentos deslizantes autolubrificantes de liga de cobre abrange as famílias de materiais, opções de incrustações e notas de aplicação com mais detalhes.

Os rolamentos deslizantes autolubrificantes de liga de cobre não são uma resposta universal e não os apresentaríamos como tal. Eles são a resposta certa quando a junta é lenta, pesada, quente, suja ou simplesmente muito difícil de alcançar com uma pistola de graxa, e onde o custo de uma parada não planejada é muito maior que o custo da peça. Onde um rolamento totalmente hidrodinâmico lubrificado a óleo pode ter manutenção adequada e barata, essa continua sendo uma escolha acertada.

O próximo passo prático é pequeno: envie-nos o desenho junto com a carga, a velocidade de deslizamento, a temperatura de trabalho e uma descrição do ambiente. A partir desses poucos números, geralmente podemos sugerir uma liga, um lubrificante e uma geometria que aguente, e citar a peça na mesma conversa.