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Las bolas de rodamiento son bolas especiales, altamente esféricas y lisas , que se usan más comúnmente en rodamientos de bolas , pero también se usan como componentes en cosas como mecanismos de rueda libre . 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 los rodamientos. Se fabrican en máquinas diseñadas especialmente para el trabajo.
En 2008, Estados Unidos produjo 5.778 millones de bolas de rodamiento. [1]
Las bolas de los rodamientos se fabrican con un grado específico, que define sus tolerancias geométricas . Los grados van de 2000 a 3, donde cuanto menor sea el número mayor será la precisión. Las calificaciones se escriben "GXXXX", es decir, la calificación 100 sería "G100". [2] [3] Las calidades inferiores también tienen menos defectos, como partes planas, hoyos, puntos blandos y cortes. La suavidad de la superficie se mide de dos formas: rugosidad y ondulación de la superficie . [3]
El tamaño se refiere a la distancia más lejana posible entre dos puntos de la superficie de la pelota, 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. Luego, el tamaño de la bola se determina midiendo la variación del diámetro de la bola , que es la diferencia entre la medida del diámetro más grande y 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. [3]
La esfericidad se refiere a la cantidad de desviación de una verdadera forma esférica (fuera de redondez). [3] Esto se mide haciendo girar una bola contra un transductor lineal con una fuerza manométrica de menos de 4 gramos (0,14 oz). El gráfico polar resultante se circunscribe entoncescon el círculo más pequeño posible y la diferencia entre este círculo circunscrito y el diámetro nominal de la bola es la variación. [3]
La fabricación de bolas de rodamiento depende del tipo de material del que están hechas.
Las bolas de metal comienzan como un alambre . El alambre se corta para dar una pastilla con un volumen aproximado al de la bola con el diámetro exterior (OD) deseado. Luego, esta bolita se dirige hasta darle una forma esférica rugosa. A continuación, las bolas se introducen en una máquina que las desbarba . La máquina hace esto alimentando las bolas entre dos pesadas placas de hierro fundido [4] o de acero endurecido , llamadas placas de ranura . 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 surco. Estas placas tienen finas ranuras circunferenciales por donde pasan las bolas. Las bolas pasan a través de la máquina el tiempo suficiente para que cada bola pase a través de muchas de estas ranuras, lo que garantiza que cada bola tenga el mismo tamaño, incluso si una ranura en particular no cumple con las especificaciones. . Las variables controlables de la máquina son la cantidad de presión aplicada, la velocidad de las placas y cuánto tiempo permanecen las bolas en la máquina. [5]
Durante la operación, se bombea refrigerante entre las placas de los canales porque la alta presión entre las placas y la fricción crean un calor considerable. La alta presión aplicada a las bolas también induce el trabajo en frío , lo que fortalece las bolas. [5]
A veces, las bolas pasan por un proceso de rectificado suave para mejorar la precisión. Esto se hace en el mismo tipo de máquina, pero las placas de los surcos se reemplazan por piedras de moler . [4]
Si las bolas son de acero, se tratan térmicamente . Tras el tratamiento térmico se desincrustan para eliminar posibles residuos o subproductos. [4]
A continuación, las bolas se muelen con dureza . Se muelen en el mismo tipo de máquina que se utilizaba antes, pero se introduce un abrasivo en el refrigerante o se sustituye el plato giratorio por una muela abrasiva de grano fino muy dura . Este paso puede hacer que las bolas estén dentro de ±0,0001 pulgadas (0,0025 mm). Si las bolas necesitan más precisión, entonces se lapean , nuevamente en el mismo tipo de máquina. Sin embargo, esta vez las placas de los surcos 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 los rodamientos su apariencia brillante y puede llevarlas entre los grados 10 y 48. [4] [5] [6]
Si se necesita aún más precisión, generalmente se utilizan procesos químicos y mecánicos patentados. [4]
La inspección de las bolas de los rodamientos fue uno de los casos de estudio del clásico Principios de gestión científica de Frederick Winslow Taylor .
Las bolas de plástico se fabrican de la misma manera que se describe anteriormente. [5]
Las bolas de rodamientos cerámicos están hechas de materiales sinterizados que luego se muelen al tamaño y forma que se indica arriba. Los materiales comunes incluyen: nitruro de silicio ( Si
3norte
4) y dióxido de circonio ( ZrO
2). [7]
Los materiales comunes incluyen acero al carbono , acero inoxidable , acero cromado , latón , aluminio , carburo de tungsteno , platino , oro , titanio y plástico . Otros materiales menos comunes incluyen cobre , monel , k-monel , plomo , plata , vidrio y niobio . [8]