Acabado de óxido negro para rodamientos: beneficios en teoría y práctica

- Dec 16, 2019-

Acabado en óxido negro para rodamientos: beneficios en teoría y práctica

Para la protección contra la corrosión y para fines decorativos, el acabado de óxido negro tiene una larga tradición. Para facilitar la aplicación de esta tecnología para mejorar las propiedades de las superficies, el proceso en sí, así como los requisitos y métodos de prueba, fueron estandarizados en DIN 50938 e ISO 11408 y refinados por la industria de rodamientos para su aplicación específica a rodamientos de elementos rodantes. .

El acabado de óxido negro forma una capa protectora para las piezas de acero. En un proceso químico de múltiples etapas, la capa superficial de las partes tratadas se convierte en una capa delgada de óxido ferroso mixta de 1 a 2 micrómetros que contiene FeO, Fe 2 O 3 y Fe 3 O 4 . Debido a que el acabado de óxido negro contenido en la capa de conversión no representa un recubrimiento como tal, este tratamiento produce solo cambios dimensionales mínimos del componente. El aspecto negro característico del acabado de óxido negro resulta de los óxidos ferrosos mezclados contenidos en la llamada capa de conversión.

Manchas con forma de flecha o diamante en las pistas de rodadura de un rodamiento sin acabado de óxido negro

A menudo, el acabado de óxido negro se utiliza únicamente como medida de protección contra la corrosión. Sin embargo, debido a la capa delgada y porosa, la protección contra la corrosión se logra principalmente mediante la aplicación de lubricantes adecuados (protección contra la corrosión), que se retienen en cierto grado en la estructura de la capa de conversión porosa. Como tal, la capa proporciona una protección contra la corrosión limitada que depende, a la larga, del mantenimiento adecuado. Desde la perspectiva actual, existen métodos más adecuados para lograr una protección contra la corrosión efectiva y duradera.

Los beneficios de un acabado de óxido negro para rodamientos

Los componentes de cojinetes con acabado de óxido negro presentan un conjunto de características técnicas especiales, especialmente en el caso de componentes que se mueven uno con respecto al otro. Se pueden lograr múltiples efectos protectores si solo se trata un elemento funcional (típicamente los elementos rodantes). Sin embargo, para un mejor efecto, todas las superficies funcionales de un rodamiento de elementos rodantes, incluidos el anillo interior y exterior, así como los elementos rodantes, deben tener un acabado de óxido negro. Los principales beneficios de utilizar este método de protección se pueden resumir de la siguiente manera:

Ventaja 1: características mejoradas de rodaje y desgaste
La capa de conversión del acabado de óxido negro exhibe una marcada resistencia contra el desgaste y la flexión. Esto da como resultado características de rodaje favorables y períodos de rodamiento de los rodamientos de los elementos rodantes y una operación posterior sin problemas y duradera. El desgaste durante el rodaje se reduce considerablemente y el período de rodaje es significativamente más corto que el de los rodamientos estándar de elementos rodantes. Además, la naturaleza porosa de la capa de conversión ayuda a la adhesión y retención de lubricante en las superficies funcionales, mejorando así las condiciones de lubricación, especialmente en las fases críticas de arranque y puesta en marcha.

Daño superficial a un elemento rodante sin acabado de óxido negro

Ejemplo práctico de JXIN

NKE suministra rodamientos de rodillos cilíndricos con acabado de óxido negro (complemento completo o con jaula) a varios fabricantes de equipos originales para cajas de engranajes principales de gran tamaño y turbinas eólicas. Además de disminuir de manera verificable la aparición de WEC (grietas de grabado blanco), se ha demostrado que el acabado de óxido negro proporciona protección adicional, especialmente durante la fase de prueba y arranque de estas cajas de engranajes.

Ventaja 2: características mejoradas de desgaste del adhesivo
Los rodamientos que funcionan en situaciones de baja carga y los que están sujetos a cambios rápidos de velocidad durante el funcionamiento pueden ser susceptibles al desgaste del adhesivo (daños por deslizamiento y manchas). En estas condiciones, el deslizamiento ocurre en el área de contacto entre los elementos rodantes y más comúnmente en la pista de rodadura del anillo interior, especialmente cuando la diferencia entre las velocidades de rodadura entre la pista de rodadura y los elementos rodantes es muy alta. El deslizamiento resultante, que ocurre principalmente donde los elementos rodantes entran en la zona de carga, provoca manchas. Esto, a su vez, causa daños duraderos en el elemento rodante y las superficies de la pista de rodadura y la estructura del material. Las características de funcionamiento del rodamiento se deterioran rápidamente y no es inusual una falla prematura del rodamiento. Este tipo de daño a menudo ocurre cuando la lubricación es insuficiente o se usa un lubricante inadecuado.

Se produce un tipo especial de daño por deslizamiento en los rodamientos de rodillos cilíndricos del complemento completo, donde las velocidades de la superficie contrarrestante de los elementos rodantes en contacto evitan la formación de una película lubricante estable para separar las superficies de contacto. Aquí, el contacto directo entre elementos rodantes adyacentes no siempre se puede evitar, de modo que, a medida que aumenta la fricción, se producen manchas y daños en las superficies laterales de los elementos rodantes.

En ambos casos, el acabado de óxido negro puede actuar como una capa protectora, lo que retrasa el inicio del desgaste y las manchas. Si se produce contacto acero con acero debido a una breve ruptura de la película de lubricación de separación, el riesgo de cierre en frío y otros tipos de daños severos en la superficie se reducen considerablemente.

Dependiendo de la severidad de las condiciones de operación en una aplicación, la capa de conversión eventualmente se desgastará, sobre todo debido a su espesor limitado.

La práctica en JXIN

Los rodamientos de rodillos cilíndricos con un diámetro de agujero inferior a 560 mm están diseñados para funcionar con una carga operativa de aprox. 1 por ciento de su capacidad de carga dinámica y con una velocidad de rotación de hasta 1200 rpm. A pesar de las medidas de diseño para reducir el número de elementos rodantes y, por lo tanto, la capacidad de carga, la formación de la flecha característica o las marcas de manchas en forma de diamante (Fig. 1) en la pista de rodadura y el daño correspondiente a los elementos rodantes (Fig. 2) no pueden ser totalmente evitado. NKE resolvió este problema de manera efectiva utilizando elementos rodantes con un acabado de óxido negro e introduciendo un lubricante elegido específicamente para esta aplicación.

Completo rodamiento de rodillos cilíndricos de JXIN

Beneficio 3: Protección contra los efectos ambientales.
En combinación con sus otras ventajas, el acabado de óxido negro también brinda protección contra los efectos ambientales. Además de proporcionar una mejor protección contra la corrosión junto con un lubricante adecuado, la capa de óxido negro también ayuda a evitar la corrosión por contacto y forma una barrera en el acero del rodamiento contra la difusión dañina de hidrógeno y las reacciones químicas con ingredientes lubricantes agresivos, como los aditivos de protección contra el desgaste y la corrosión a menudo encontrado en aceites para mejorar su efectividad en sistemas de dientes de engranajes.

Rodamientos con acabado en óxido negro de JXIN

El acabado con óxido negro ya es un método establecido en otras industrias. NKE utiliza esta tecnología para mejorar aún más las propiedades técnicas de los rodamientos. El método ha demostrado su eficacia en la práctica, especialmente con rodamientos de rodillos cilíndricos de complemento completo (Fig. 3), pero otros tipos de rodamientos también tienen acabado de óxido negro, según la aplicación. JXIN ofrece una gran cantidad de rodamientos con acabado de óxido negro. En JXIN, este acabado se usa especialmente para rodamientos de rodillos cilíndricos, que luego llevan el sufijo SQ94. Las variantes más comunes son SQ94B (elementos rodantes con acabado de óxido negro) y SQ94-D (todos los componentes del cojinete, excepto el acabado de óxido negro de la caja).