Las bolas de rodamiento son bolas especiales altamente esféricas y lisas , que se utilizan con mayor frecuencia en rodamientos de bolas , pero también como componentes en cosas como mecanismos de rueda libre . Las bolas en sí mismas se conocen comúnmente como rodamientos de bolas. [1] Este es un ejemplo de sinécdoque . Las bolas vienen en muchos grados diferentes . Estos grados están definidos por organismos como la Asociación Estadounidense de Fabricantes de Rodamientos (ABMA), un organismo que establece estándares para la precisión de las bolas de rodamiento. Se fabrican en máquinas diseñadas especialmente para el trabajo.
En 2008, Estados Unidos produjo 5.778 millones de bolas de rodamiento. [2]
Las bolas de rodamiento se fabrican con un grado específico, que define sus tolerancias geométricas . Los grados van desde 2000 a 3, donde cuanto menor sea el número mayor será la precisión. Los grados se escriben "GXXXX", es decir, el grado 100 sería "G100". [3] [4] Los grados inferiores también tienen menos defectos, como planos, picaduras, puntos blandos y cortes. La suavidad de la superficie se mide de dos formas: rugosidad de la superficie y ondulación . [4]
El tamaño se refiere a la distancia más lejana posible entre dos puntos en la superficie de la bola, medida por dos placas paralelas en contacto con la superficie. El tamaño inicial es el diámetro nominal de la bola , que es el diámetro nominal o teórico de la bola. El tamaño de la bola se determina luego midiendo la variación del diámetro de la bola , que es la diferencia entre la medida del diámetro más grande y el más pequeño. Para un lote determinado existe una variación del diámetro del lote , que es la diferencia entre el diámetro medio de la bola más grande y la bola más pequeña del lote. [4]
La esfericidad se refiere a la cantidad de desviación de una forma esférica verdadera (falta de redondez). [4] Esto se mide girando una bola contra un transductor lineal con una fuerza de calibración de menos de 4 gramos (0,14 oz). El gráfico polar resultante se circunscribe luegocon el círculo más pequeño posible y la diferencia entre este círculo circunscrito y el diámetro nominal de la bola es la variación. [4]
La fabricación de bolas de rodamiento depende del tipo de material del que están hechas las bolas.
Las bolas de metal comienzan como un alambre . El alambre se corta para dar un perdigón con un volumen aproximado al de la bola con el diámetro exterior (OD) deseado. A continuación, este perdigón se dirige a una forma esférica aproximada. A continuación, las bolas se introducen en una máquina que las desbarba . La máquina hace esto introduciendo las bolas entre dos placas pesadas de hierro fundido [5] o acero endurecido , llamadas placas de ranurado . Una de las placas se mantiene estacionaria mientras la otra gira. La placa superior tiene una abertura para permitir que las bolas entren y salgan de las placas de ranurado. Estas placas tienen ranuras circunferenciales finas por las que pasan las bolas. Las bolas pasan por la máquina el tiempo suficiente para que cada bola pase por muchas de estas ranuras, lo que garantiza que cada bola tenga el mismo tamaño, incluso si una ranura en particular está fuera de especificación. Las variables controlables de la máquina son la cantidad de presión aplicada, la velocidad de las placas y el tiempo que se dejan las bolas en la máquina. [6]
Durante el funcionamiento, se bombea refrigerante entre las placas de ranurado, ya que la alta presión entre las placas y la fricción generan un calor considerable. La alta presión aplicada a las bolas también induce el trabajo en frío , lo que las fortalece. [6]
A veces, las bolas se someten a un proceso de molienda suave para mejorar la precisión. Esto se hace en el mismo tipo de máquina, pero las placas de molienda se reemplazan por piedras de molienda . [5]
Si las bolas son de acero, se tratan térmicamente . Después del tratamiento térmico, se descascarillan para eliminar cualquier residuo o subproducto. [5]
Las bolas se muelen en el mismo tipo de máquina que se utilizó antes, pero se introduce un abrasivo en el refrigerante o se reemplaza la placa giratoria con una muela de grano fino muy dura . Este paso puede hacer que las bolas queden dentro de ±0,0001 in (0,0025 mm). Si las bolas necesitan más precisión, se lapean , nuevamente en el mismo tipo de máquina. Sin embargo, esta vez las placas de ranurado están hechas de un material más blando, generalmente hierro fundido, se aplica menos presión y la placa gira lentamente. Este paso es lo que le da a las bolas de rodamiento su apariencia brillante y puede hacer que las bolas alcancen un grado entre 10 y 48. [5] [6] [7]
Si se necesita aún más precisión, se suelen utilizar procesos químicos y mecánicos patentados. [5]
La inspección de bolas de cojinetes fue uno de los casos de estudio del clásico Principios de administración científica de Frederick Winslow Taylor .
Las bolas de plástico para cojinetes se fabrican de la misma manera que se describió anteriormente. [6]
Las bolas de cerámica para cojinetes están hechas de materiales sinterizados que luego se muelen hasta obtener el tamaño y la forma indicados anteriormente. Los materiales más comunes incluyen: nitruro de silicio ( Si
3norte
4) y dióxido de circonio ( ZrO
2). [8]
Los materiales más comunes son el acero al carbono , el acero inoxidable , el acero cromado , el latón , el aluminio , el carburo de tungsteno , el platino , el oro , el titanio y el plástico . Otros materiales menos comunes son el cobre , el monel , el k-monel , el plomo , la plata , el vidrio y el niobio . [9]