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Productos y componentes de polímeros de SKF

SKF tiene fama mundial como fabricante líder de rodamientos, con una alta competencia en productos basados en acero y dispositivos sellantes de polímeros. Sin embargo, y paralelamente, a lo largo de los años SKF ha desarrollado muchos productos y componentes diferentes basados en polímeros. Este artículo ofrece una descripción general de la competencia de SKF en dicho sector.

Autores:
Thomas Krause, Jefe del área conocimientos de polímeros, SKF Schweinfurt, Alemania

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Resumen

SKF ha utilizado durante décadas y con una experiencia considerable una gran cartera de polímeros y material compuesto diferentes para diseñar y fabricar soluciones rentables para una gran variedad de productos, como rodamientos, rótulas, unidades de rodamientos tratadas con sobremoldeado y soportes para muchas aplicaciones diferentes de los mercados industrial, automotriz y aeroespacial.

Contacto de venta

Walter Verhaert, Walter.Verhaert@skf.com

Componentes de polímeros para rodamientos
Las jaulas de polímero de SKF destacan en varios aspectos, como por su poco peso, su bajo nivel de ruidos y buenas propiedades deslizantes junto con una escasa fricción y desgaste mínimo, además de poseer una alta resistencia a la corrosión y excelentes propiedades de funcionamiento en condiciones de emergencia, todo lo cual redunda en una larga vida útil. La posibilidad de diseñar geometrías de jaula complejas mediante procesos de fabricación de moldeado rápido y alto volumen con inyección de un solo paso es un beneficio adicional del uso de diferentes polímeros en jaulas de rodamientos. En aplicaciones de alta temperatura y/o requisitos ante entornos agresivos, para la producción de jaulas, SKF selecciona principalmente polieteretercetona (PEEK) reforzada con fibras, un polímero resistente a los productos químicos (fig. 1). Las jaulas de PEEK se usan frecuentemente en aplicaciones como compresores de tornillo refrigerados con amoníaco o en aplicaciones de gas natural con contenido de azufre, husillos de alta velocidad en máquinas, vibradores de hormigón, bombas de procesos lubricadas con hidrocarburos, gases licuados o fluidos hidráulicos seguros contra incendios, alternadores de automóviles enfriados con líquido, cajas de engranajes de funcionamiento silencioso para ascensores y muchas aplicaciones de automóviles de competición de la Fórmula 1, incluidos el motor, la caja de engranajes, el tren propulsor y las articulaciones de la suspensión. Gracias a su robusto rendimiento en entornos adversos, también se usan segmentos de jaula de PEEK en los grandes rodamientos SKF Nautilus para aplicaciones de energía eólica (fig. 2).

Las jaulas de polímeros para aplicaciones estándares se fabrican principalmente de material de poliamida (PA) semicristalina, reforzada con fibra de vidrio para incrementar la resistencia mecánica y rigidez de la matriz polimérica. Estas jaulas se emplean en aplicaciones estándares en muchos tipos de rodamiento diferentes, como rígidos de bolas y de contacto angular, rodamientos cilíndricos, de agujas y de rodillos cónicos, así como rodamientos de rodillos toroidales CARB.

En aplicaciones de ferrocarriles, las jaulas para unidades de rodamientos de rodillos cónicos (TBU) de SKF se fabrican de poliamida superresistente para incrementar su resistencia a las cargas de choque. Además, para evitar la corrosión por contacto de la separación de la cara lateral del aro interior y del aro de apoyo de eje de la TBU debido a la flexión del eje, se usa un espaciador de una poliamida especialmente rígida y de alta resistencia a la deformación y compresión, reforzada con fibra (fig. 3).

Por definición, los rodamientos de rodillos cilíndricos completamente llenos de rodillos no tienen jaula. Tienen una capacidad de soporte de cargas muy alta, pero el contacto entre rodillos puede conducir a deslizamiento, adherencia de metal y desgaste. Una solución rentable para evitarlo es insertar espaciadores de polímeros de SKF entre los rodillos (fig. 4). El resultado es un menor deslizamiento, límites de velocidad más elevados y una vida útil más prolongada.

La nueva serie LBC D de rodamientos de bolas lineales de SKF se ha desarrollado para facilitar el montaje y obtener capacidades de carga más altas, así como prolongar su vida útil. El diseño de jaula de polímero optimizado contiene un número de componentes reducido y posee mayores correderas de camino de rodadura, una zona de transmisión de bolas optimizada y un depósito más grande para la grasa (fig. 5). Combinadas, estas propiedades proporcionan una suavidad de rodadura excepcionalmente alta, con baja fricción y niveles de ruido más bajos. La nueva serie LBC D es especialmente apropiada para aplicaciones sensibles, p. ej., ingeniería médica.

Los rodamientos de bolas de material polimérico de SKF son soluciones resistentes a la corrosión y a los agentes químicos, livianas y funcionan silenciosamente con buenas propiedades de amortiguación (figs. 6a y 6b). El polipropileno (PP) o polioximetileno (POM) son los materiales estándares utilizados en los aros de los rodamientos, aunque también es posible usar otros polímeros a pedido. Las bolas pueden ser de material polimérico, de acero inoxidable, de vidrio o de otros materiales. Las jaulas se fabrican de poliamida o polipropileno. Los rodamientos de bolas de material polimérico son autolubricantes, con un bajo coeficiente de fricción y pueden trabajar en seco, sin lubricación adicional, preferentemente en aplicaciones en las que no pueden usarse lubricantes, p. ej., por motivos de higiene. Su elevada resistencia específica (relación entre resistencia y peso) también es una propiedad valiosa, en especial en aplicaciones en las que el peso es un aspecto de diseño importante. Los rodamientos de bolas de material polimérico se usan, por lo general, en aplicaciones en las que la resistencia a la humedad o a los productos químicos es esencial, y cuando no puede usarse acero o solo puede usarse con ciertas restricciones.

Se emplean unidades de rodamientos SKF especiales en diversas aplicaciones específicas. Los rodamientos SKF pueden revestirse de polímeros mediante sobremoldeado y combinarse con engranajes de polvo metálico de SKF de alta densidad y resistentes al desgaste en un proceso de moldeado por inyección de un solo paso, a fin de crear unidades de engranajes, p. ej., para equipos de tensado de fleje en empacadoras de heno (fig. 7). Mediante sobremoldeado, otros rodamientos de SKF se tratan con polipropileno reforzado con fibra de vidrio (PP-GF) para crear cubos de apoyo de lavadoras de carga superior (fig. 8). La poliamida moldeada se utiliza para fabricar soportes de rodamiento resistentes a la corrosión (fig. 9).

Piezas poliméricas para rótulas
Los compuestos de polímeros y material compuesto desempeñan un papel clave en muchas rótulas de SKF. Todos ellos contienen politetrafluoroetileno (PTFE) como aditivo autolubricante en una concentración y distribución bien definida, lo cual genera una fricción y comportamiento de desgaste bajos del material deslizante del material compuesto.

Las rótulas de SKF que contienen materiales poliméricos reforzados con fibra compuestos de poliamida/PTFE/paneles deslizantes de fibra se moldean directamente por inyección o se pegan en la superficie interior del aro exterior del rodamiento de acero y se deslizan contra el aro interior de acero (fig. 10). Sobre todo, en cuanto a vibraciones o cargas de choque de mediana magnitud, es una ventaja el excelente comportamiento de amortiguación de estos paneles relativamente gruesos. En aplicaciones en las que no puede evitarse la suciedad o humedad, una cierta capacidad de la matriz polimérica de embutir pequeñas partículas añade argumentos a favor del uso del material polimérico reforzado con fibra de SKF.

Las rótulas SKF TX están montadas con un material de revestimiento deslizante que utiliza PTFE tejido y refuerzo de fibras embutidas en una resina de matriz termorresistente ligada químicamente de forma tridimensional (fig. 11). El revestimiento tejido TX tiene una elevada rigidez y ofrece durante toda su vida útil el mínimo nivel de fricción constante. Además, proporciona una excelente resistencia al desgaste y la más alta capacidad de carga. Las rótulas SKF TX no deben lubricarse y están exentas de mantenimiento.

Los casquillos bobinados con filamento de SKF contienen PTFE y fibras de refuerzo como capa de deslizamiento con soporte de fibra de vidrio en una matriz de resina termorresistente endurecida (fig. 12). Estos casquillos tienen un comportamiento tribológico excelente incluso bajo condiciones operativas difíciles. Son insensibles a presiones en los bordes y a desalineación, tienen una gran capacidad de soportar cargas de choque y buenas propiedades de fricción, lo cual proporciona una amplia posibilidad de uso en aplicaciones exentas de mantenimiento.

Los casquillos SKF de poliamida de PTFE (fig. 13) poseen buenas características de conducción térmica gracias a su pequeño espesor, lo que permite una elevada velocidad de deslizamiento a presiones medias. Tienen una capacidad de carga adecuada y un buen rendimiento ante el desgaste, y son además muy rentables.

Las arandelas, tiras y casquillos de material compuesto están fabricados con un soporte de acero provisto de una capa intermedia de bronce poroso y una capa superior compuesta de polioximetileno (POM) o PTFE+MoS2 (fig. 14).

Piezas poliméricas para el mercado automotriz
Las piezas poliméricas de SKF para este sector suelen combinar algunas de las extraordinarias propiedades de los polímeros, como poco peso, buena capacidad de amortiguación y resistencia a la corrosión junto con alta resistencia y la rigidez del acero.

Un ejemplo típico son los rodamientos montados y tratados mediante sobremoldeado con polímeros resistentes a altas temperaturas. Esto se realiza en un proceso de un solo paso con moldeado por inyección en soportes de chapa metálica, a fin de producir unidades de rodamientos livianas y rígidas, p. ej., para centrifugadoras de depuración de las fugas de gases calientes y grasos a los soportes del cigüeñal (fig. 15).

Los productos poliméricos de transmisión de potencia de SKF, como correas de poliuretano de alto rendimiento reforzadas con fibra, pueden instalarse en muchas aplicaciones diferentes; los rodamientos de SKF se someten a sobremoldeado con polímeros para producir poleas livianas y resistentes al desgaste, p. ej., para aplicaciones de accionamiento de motores (fig. 16).

Las arandelas de empuje fabricadas de poliamida que incorporan pequeñas cavidades de grasa para reducir la fricción y el desgaste se utilizan para rodamientos de juntas homocinéticas en ejes de transmisión de camiones (fig. 17).

SKF ofrece asimismo unidades sólidas de rodamientos para suspensiones MacPherson (MSBU) con soportes poliméricos, con asiento de muelle metálico integrado para un rendimiento optimizado de excelente sellado y baja deformación. Las MSBU de SKF pueden soportar condiciones operativas severas y contribuyen a prolongar la vida útil de la suspensión (fig. 18).

Otros ejemplos de piezas poliméricas de gran utilidad de SKF para el sector automotriz son las aplicaciones para sistemas de dirección. Por ejemplo, los aros amortiguadores de vibraciones hechos de elastómeros termoplásticos blandos montados en aros exteriores de rodamientos (fig. 19) o soportes de unidades de dirección de poliamida (fig. 20).

Piezas poliméricas para el sector aeroespacial
En el sector aeroespacial de SKF, los materiales compuestos poliméricos especiales basados en resinas termorresistentes reforzadas con fibra de vidrio se emplean para fabricar barras de material compuesto de alta resistencia y bajo peso para cajas de ala, montantes de vigas de piso y barras de control de vuelo (fig. 21).

En el sector aeroespacial, las rótulas, incluidos revestimientos de material compuesto polimérico autolubricante y exento de mantenimiento, se usan para sistemas de rotor de helicópteros, engranajes de aterrizaje, uniones del pilón con el ala y con el motor, y accesorios de mando de control de vuelo y de motores (fig. 22).

Los dispositivos elastoméricos de precisión (PED) como rodamientos elastoméricos, aisladores/soportes, sellos de diafragma y manguitos, al igual que amortiguadores (fig. 23) son otros ejemplos más de la gama de piezas poliméricas de SKF.

Fig. 1: Jaulas de PEEK para aplicaciones de alta temperatura y/o entornos adversos. Fig. 2: Los rodamientos Nautilus de gran tamaño para aplicaciones eólicas (con un diámetro exterior de hasta 4 000 mm) están equipados con segmentos de jaula de PEEK. Fig. 3: Unidades de rodamientos de rodillos cónicos (TBU) provistas de un espaciador polimérico especial entre la cara lateral del aro interior de la TBU y el aro de respaldo del eje para evitar corrosión por contacto. Fig. 4: Rodamientos de rodillos cilíndricos completamente llenos de rodillos que incorporan espaciadores poliméricos especiales. Fig. 5: Nuevos rodamientos de bolas lineales de la serie LBC D de SKF. Fig. 6a: Rodamientos de bolas de material polimérico. Fig. 6b: Los rodamientos de bolas de material polimérico pueden fabricarse con diferentes materiales poliméricos. Fig. 7: Engranajes de polvo metálico/unidades de rodamientos rígidos de bolas tratados con sobremoldeado de poliamida (gris oscuro). Fig. 8: Cubos de apoyo para lavadoras de carga superior con soporte de PP-GF. Fig. 9: Unidades de rodamientos – soportes de poliamida moldeada. Fig. 10: Rótulas radiales provistas de paneles de deslizamiento de poliamida PTFE. Fig. 11: Rótulas radiales con revestimiento (y sellos) tejido TX exentas de mantenimiento. Fig. 12: Casquillos bobinados con filamento fabricados de resina termorresistente, reforzada con fibra de vidrio/PTFE. Fig. 13: Casquillos de poliamida PTFE. Fig. 14: Casquillos y arandelas de empuje de material compuesto de PTFE y POM.Fig. 15: Unidad de chapa metálica para rodamiento, montada y tratada mediante sobremoldeado con material polimérico.

Fig. 16: Correas y poleas.Fig. 17: Rodamiento de junta homocinética, arandela de empuje de poliamida.Fig. 18: Unidad sólida de rodamientos para suspensiones MacPherson (MSBU).Fig. 19: Amortiguador de vibraciones de sistema de dirección fabricado con un elastómero termoplástico blando.Fig. 20: Unidad de sistema de dirección, soporte de poliamida.Fig. 21: Barras y bridas de material compuesto para aplicaciones aeroespaciales.Fig. 22: Rótulas para aplicaciones aeroespaciales.Fig. 23: Dispositivos elastoméricos de precisión para aplicaciones aeroespaciales (PED).

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