¿Cuáles son los cambios de rendimiento de los rodamientos recubiertos de plástico en un entorno de baja temperatura?

Rodamientos recubiertos de plástico (PCB), los cojinetes compuestos formados por el recubrimiento de los cojinetes de metal tradicionales con plásticos de alto rendimiento, se utilizan ampliamente en industrias como la fabricación de maquinaria, el procesamiento de alimentos, el almacenamiento y el transporte aeroespacial y criogénico. Las bajas temperaturas afectan significativamente el rendimiento del rodamiento, especialmente en PCB. La capa de plástico sufre cambios físicos y químicos diferentes de los del metal bajo temperaturas extremas bajas, impactando directamente la vida útil y la estabilidad operativa del rodamiento.

Cambios en las propiedades físicas de los materiales plásticos a bajas temperaturas

La ventaja central de los PCB se encuentra en la reducción de fricción y la resistencia a la corrosión proporcionada por la capa de plástico. Sin embargo, a bajas temperaturas, el movimiento molecular del material plástico se ralentiza, lo que resulta en una mayor rigidez y disminución de la tenacidad del impacto. Este fenómeno se manifiesta como una mayor susceptibilidad a las microcracks o el agrietamiento del recubrimiento durante el inicio o cuando se somete a cargas de impacto. Ciertos materiales de polímero, particularmente plásticos de ingeniería comunes como el polioximetileno (POM) y la poliamida (PA), pueden sufrir una transición frágil a bajas temperaturas. Use por debajo de su temperatura frágil aumenta significativamente el riesgo de grietas.

Cambios en el coeficiente de fricción y el rendimiento de la lubricación

El coeficiente de fricción de los PCB generalmente aumenta a bajas temperaturas. El aumento de la dureza de la superficie plástica aumenta la resistencia microscópica de fricción entre la superficie de contacto y el eje de metal o el anillo interno. La viscosidad lubricante aumenta y la fluidez disminuye a bajas temperaturas, lo que dificulta que la película lubricante forme cobertura completa, exacerbando aún más la fricción y el desgaste. Para los rodamientos recubiertos de plástico utilizados en condiciones secas o ligeramente lubricadas, este aumento de la fricción puede conducir a un aumento de par de arranque y cargas adicionales en el motor o la transmisión.

Estabilidad dimensional y comportamiento de expansión térmica
A bajas temperaturas, los materiales plásticos experimentan una contracción térmica significativa, lo que resulta en una ligera contracción dimensional. Mientras que la contracción del cuerpo del rodamiento de metal es relativamente pequeña, la diferencia en los coeficientes de expansión térmica entre el recubrimiento de plástico y el sustrato metálico puede conducir a mayores tensiones interfaciales. En condiciones extremas, el recubrimiento de plástico puede experimentar una ligera delaminación, deformación o grietas localizadas. Este cambio dimensional es particularmente crítico para los rodamientos en maquinaria de precisión o instrumentos de alta precisión, lo que puede afectar la precisión rotacional y el aclaramiento del rodamiento.

Impacto de las cargas de choque y la vida de la fatiga
Los rodamientos recubiertos de plástico sometidos a cargas de choque a bajas temperaturas a menudo experimentan una vida útil reducida de fatiga. El aumento de la fábrica y la acumulación de tensiones interfaciales aceleran el inicio y propagación de microcracks, lo que lleva a un desgaste o desprendimiento prematuro del recubrimiento. Equipos mecánicos que experimentan arranque y paradas frecuentes o operación de alto impacto requiere la selección de materiales plásticos con alta resistencia a baja temperatura o la inclusión de protección de lubricación durante el diseño para garantizar una operación de rodamiento confiable a largo plazo.

Cambios en las características de ruido y vibración

Bajo bajas temperaturas, el aumento de la dureza de la superficie y el coeficiente de fricción de los plásticos pueden conducir a un ligero aumento en el ruido de funcionamiento del rodamiento. Debido a la reducción de la efectividad de la lubricación, la fricción desigual puede causar una ligera vibración, especialmente notable a altas velocidades. Para el equipo que requiere bajo ruido, como maquinaria de envasado farmacéutico, instrumentos de precisión o sistemas de transporte de cadena de frío, esta característica debe considerarse completamente en los planes de selección y mantenimiento de los rodamientos.

Recomendaciones de aplicación para entornos de baja temperatura

Cuando se usan cojinetes recubiertos de plástico en entornos de temperatura extremadamente baja, es preferible seleccionar plásticos de ingeniería con alta tenacidad a baja temperatura y una temperatura de transición baja quebradiza, y usarlos en conjunto con un lubricante a baja temperatura. Las tolerancias de instalación del rodamiento deben tener en cuenta la contracción plástica para evitar el encopilamiento (aumento de la fricción) o el subsistamiento (inducción del juego). La inspección regular de la condición de la superficie del rodamiento y la lubricación es crucial para extender la vida útil del servicio en condiciones de baja temperatura.