¿Cuáles son los requisitos especiales para los procesos de mecanizado de precisión comúnmente utilizados en la fabricación de pistas de rodadura de rodamientos de acero inoxidable?

Rodamientos de acero inoxidable , particularmente los rodamientos de acero inoxidable martensítico como AISI 440C, son valorados por su resistencia a la corrosión y dureza combinadas. Sin embargo, la fabricación de estas pistas de rodamiento requiere procesos de mecanizado de precisión de alto nivel, como el rectificado y el superacabado. Debido a las propiedades metalúrgicas inherentes del acero inoxidable, estos pasos de mecanizado imponen requisitos aún más estrictos sobre los parámetros del proceso y la precisión del equipo que los del acero para rodamientos ordinario.

1. Requisitos especiales para el rectificado: prevención de daños térmicos y endurecimiento por trabajo

El rectificado es un proceso crítico para formar la geometría de las pistas de rodadura y lograr precisión dimensional y de tolerancia. Dada la alta dureza y la baja conductividad térmica del acero inoxidable 440C, el proceso de rectificado debe controlarse estrictamente para evitar la introducción de defectos en la superficie que podrían afectar la vida útil del rodamiento.

1. Control estricto del calor de molienda

Acumulación de calor: debido a la baja conductividad térmica del acero inoxidable 440C, el calor de rectificado generado durante el rectificado es difícil de disipar rápidamente, lo que genera altas temperaturas transitorias en la superficie de la pieza de trabajo. Esta alta temperatura puede causar el reblandecimiento de la superficie de la pista de rodadura, lo que reduce su dureza y acorta significativamente la vida útil de la fatiga del contacto.

Estrategia de refrigerante: Se debe utilizar un refrigerante de alto flujo y alta presión para lograr una refrigeración sólida. Seleccionar un fluido de molienda con excelentes propiedades de lubricación y enfriamiento es crucial para garantizar un control efectivo de la temperatura en la zona de molienda y evitar la formación de una capa de daño térmico.

Bajo avance, alta velocidad: Para reducir las fuerzas de rectificado y la generación de calor, generalmente se requiere una velocidad de avance radial baja y una velocidad adecuada de la muela abrasiva. Las propiedades de autoafilado de la muela también deben optimizarse para mantener un filo afilado y evitar que se despunta, lo que puede provocar un aumento repentino de calor.

2. Suprimir el endurecimiento laboral y el estrés residual

Tendencia al endurecimiento por trabajo del 440C: durante el corte o el rectificado, los granos de la superficie del acero inoxidable martensítico son propensos a la deformación plástica, lo que resulta en un endurecimiento por trabajo. Esta capa endurecida aumenta la dificultad del corte posterior y puede empeorar la rugosidad de la superficie.

Control de tensión residual: Los parámetros de rectificado incorrectos pueden introducir fácilmente tensión de tracción residual en la superficie de la pista de rodadura. La tensión de tracción reduce significativamente la resistencia a la fatiga y la resistencia a la corrosión por tensión de un material. El rectificado de precisión cualificado debe generar una tensión de compresión residual favorable en la superficie, lo cual es crucial para mejorar la vida útil de los rodamientos ante la fatiga por contacto rodante.

II. Requisitos especiales para superacabado: lograr una alta integridad superficial

El superacabado, también conocido como bruñido, es el paso final en el mecanizado de pistas de rodadura. Su objetivo es eliminar los errores de ondulación y redondez de la superficie que quedan durante el esmerilado, logrando una rugosidad superficial extremadamente baja.

1. Control de la ondulación y la precisión topográfica

Eliminación de marcas de esmerilado: La esencia del superacabado radica en el uso de una piedra abrasiva para hacer oscilar la pista de rodadura a baja presión, alta frecuencia y trazos cortos, eliminando eficazmente los picos microscópicos que quedan por el esmerilado. Para materiales de alta dureza como 440C, la selección de la piedra (por ejemplo, tamaño de partícula, aglutinante) y el control de la presión requieren un control aún más preciso para garantizar que solo se eliminen los picos sin alterar la geometría macroscópica de la pista.

Redondez y precisión del perfil de ranura: el ultraacabado mejora significativamente los errores de forma del perfil de la pista de rodadura. Los rodamientos de acero inoxidable de alta precisión requieren una redondez de las pistas de rodadura y una curvatura de las ranuras a niveles micrométricos o incluso submicrónicos, lo que exige la máxima rigidez y precisión de control de movimiento del equipo de ultraacabado.

2. Rugosidad de la superficie y película lubricante

Ra extremadamente bajo: el ultraacabado puede reducir la rugosidad de la superficie (Ra) de las pistas de rodadura de acero inoxidable a Ra 0,02 micrones o incluso menos. Esta superficie ultrasuave ayuda a formar una película lubricante hidrodinámica estable, lo que reduce la fricción y la generación de calor, lo cual es crucial para el rendimiento a alta velocidad.

Optimización de la integridad de la superficie: durante el proceso de ultraacabado, al controlar la presión de la piedra de aceite y el fluido de corte, se forma una capa de deformación plástica fría uniforme con tensión de compresión residual en la superficie de la pista. Esta capa mejora la resistencia al desgaste y al desconchado de la pista de rodadura y es crucial para la confiabilidad de los rodamientos de acero inoxidable.

3. Requisitos de limpieza y anticontaminación.

Los rodamientos de acero inoxidable requieren especial atención a la limpieza, ya que sus entornos de aplicación suelen ser sensibles a la contaminación.

Desbarbado y limpieza: Es esencial desbarbar y lavar minuciosamente después del pulido y el superacabado. Incluso las partículas metálicas más pequeñas o los residuos abrasivos, incluso a nivel de micras, pueden causar daños secundarios a las pistas de rodadura a altas velocidades, lo que provoca ruido y fallos prematuros.

Prevención de oxidación y pasivación: a diferencia de los aceros para rodamientos comunes, los rodamientos de acero inoxidable generalmente requieren pasivación después del mecanizado para eliminar el hierro libre residual y los contaminantes en la superficie, promover la formación de una película protectora de óxido de cromo y garantizar que la resistencia a la corrosión cumpla con los requisitos de diseño.