Um conjunto de fuso de esferas normalmente não é fabricado a partir de um único material. O eixo do parafuso, a porca esférica e as esferas rolantes desempenham funções diferentes, portanto, seus requisitos de material e-tratamento térmico também podem ser diferentes.
Para os compradores, isso significa que perguntar apenas se um fuso de esfera é feito de "aço-de alta resistência" fornece muito pouca informação útil. O tipo real do aço, o tratamento térmico e a dureza da pista devem ser considerados em conjunto.
A compreensão dessas diferenças também explica por que o eixo do fuso de esferas e sua porca correspondente não precisam necessariamente ser fabricados com o mesmo tipo de aço.
Quais materiais são comumente usados para fusos de esferas?
Os fabricantes de fusos de esferas usam diferentes tipos de aço de acordo com o processo de fabricação, dureza necessária, nível de precisão, condição de carga e ambiente operacional.
Aços de médio- e alto-carbono, como o S55C, podem ser usados em eixos de fusos de esferas, especialmente quando o endurecimento por indução é aplicado para criar uma pista resistente ao desgaste-dura, mantendo as propriedades adequadas no núcleo do eixo.
Aços-liga, como SCM415 e aços semelhantes ao cromo-molibdênio, também são usados na fabricação de fusos de esferas. Sua composição e resposta ao tratamento térmico os tornam adequados para componentes que exigem uma superfície de contato dura, juntamente com resistência e tenacidade adequadas do núcleo.
Os aços inoxidáveis podem ser usados para parafusos de esferas especiais onde a resistência à corrosão é importante. No entanto, a seleção do material ainda deve considerar a dureza, a capacidade de carga, o tratamento térmico e o ambiente operacional completo, em vez de escolher o aço inoxidável apenas porque resiste à corrosão.
Por que o eixo do fuso de esferas precisa de uma pista rígida?
A ranhura helicoidal em um eixo de fuso de esfera atua como uma pista rolante. Durante a operação, as esferas transmitem repetidamente a carga através de uma área de contato relativamente pequena entre a ranhura do parafuso, as esferas e a ranhura da porca.
Se a superfície da pista for muito macia, o contato rolante repetido pode causar desgaste prematuro, deformação e deterioração da geometria da ranhura. Isto pode eventualmente afetar a folga axial, a suavidade de funcionamento e o desempenho de posicionamento.
Por esta razão, os eixos dos fusos de esferas são normalmente tratados termicamente para que a pista de trabalho atinja dureza superficial e resistência ao desgaste suficientes.
Por que não tornar todo o eixo do parafuso igualmente duro?
Um eixo de parafuso esférico precisa de mais do que resistência ao desgaste superficial.
Deve também suportar carga axial transmitida, tensões de torção e flexão causadas pelo seu próprio comprimento, arranjo de suporte e condições de operação da máquina. As extremidades do eixo podem exigir adicionalmente torneamento, rosqueamento, retificação ou outra usinagem para rolamentos de suporte e acoplamentos.
Os processos de tratamento-térmico são, portanto, selecionados para atingir as propriedades necessárias na superfície de trabalho, mantendo as propriedades mecânicas adequadas no restante do componente.
Uma boa especificação de material para fuso de esferas não é simplesmente “aço duro”. A dureza da pista, as propriedades principais e o processo de fabricação devem trabalhar juntos.
Por que a porca esférica pode usar um material diferente?
A porca esférica contém a pista helicoidal interna correspondente e a estrutura de circulação esférica. Seus requisitos de geometria, processo de fabricação e tratamento-térmico são diferentes daqueles do eixo de parafuso longo.
Aços-liga são comumente usados para porcas esféricas porque o tratamento térmico adequado pode fornecer uma pista dura e{0}}resistente ao desgaste, mantendo as propriedades mecânicas exigidas pelo corpo da porca.
A porca também contém recursos como passagens de retorno, flanges, furos de montagem e componentes de circulação dependendo do projeto. A seleção do material, portanto, deve ser adequada tanto à superfície-de contato rolante quanto à estrutura completa da porca.
Não há nenhum requisito de engenharia de que o eixo do parafuso e a porca tenham designações de aço idênticas. O que importa é se cada componente atinge as propriedades mecânicas, dureza da pista, precisão dimensional e desempenho de serviço exigidos após a fabricação.
E as bolas de aço?
As bolas rolantes são outra parte crítica do sistema de materiais.
Eles entram em contato repetidamente com as pistas do parafuso e da porca enquanto transportam a carga e circulam pela porca. As bolas, portanto, exigem alta dureza, consistência dimensional, bom acabamento superficial e resistência à fadiga de contato-de rolamento.
Conseqüentemente, o desempenho de um conjunto de fuso de esferas depende da interação entre todos os três componentes-de contato giratório, e não apenas do material do eixo do parafuso.
Aço Carbono, Aço Liga ou Aço Inoxidável?
Não existe um único material que seja automaticamente melhor para cada fuso de esferas.
| Tipo de material | Principal vantagem | Consideração Típica |
|---|---|---|
| Aço Carbono Médio/Alto | Boa resistência e resposta adequada ao endurecimento superficial | Escolha comum para eixos de fuso de esferas industriais; a proteção contra corrosão ainda é necessária |
| Liga de aço | Boa temperabilidade, resistência ao desgaste e propriedades mecânicas após tratamento térmico | Frequentemente usado onde são necessários tratamento térmico controlado e pistas duras |
| Aço inoxidável endurecível | Melhor resistência à corrosão para ambientes adequados | A qualidade do material, a dureza alcançável, a carga e o ambiente devem ser avaliados em conjunto |
A decisão final deve, portanto, basear-se nas propriedades mecânicas e no ambiente operacional exigidos, em vez de assumir que o material mais caro produz automaticamente o melhor fuso de esferas.
A qualidade do material por si só não determina a qualidade do fuso de esferas
Dois fusos de esferas fabricados com o mesmo tipo de aço nominal ainda podem ter desempenho diferente.
O tratamento térmico afeta a dureza e a resistência ao desgaste da pista. A geometria da pista e o acabamento superficial afetam o contato de rolamento. A precisão do avanço afeta o desempenho do posicionamento, enquanto a pré-carga ou folga axial afeta a rigidez e a folga.
A lubrificação, a vedação e o controle de contaminação influenciam a forma como essas propriedades de fabricação são mantidas durante o serviço.
O material deve, portanto, ser tratado como uma parte da especificação do fuso de esferas e não como um substituto para precisão, tratamento térmico, pré-carga ou qualidade de fabricação.
Por que o tratamento térmico é tão importante quanto o tipo de aço
Um tipo de aço descreve a composição do material, mas por si só não informa ao comprador a dureza final da pista do fuso de esferas.
Dependendo do projeto do aço e do componente, os fabricantes podem utilizar processos como endurecimento por indução, cementação, têmpera ou outros tratamentos térmicos controlados para obter as propriedades de superfície necessárias.
A importante questão de compra, portanto, não é apenas "De que material é feito este fuso de esferas?" mas também "Como a pista é tratada termicamente e qual dureza é alcançada?"
Isso é particularmente relevante ao comparar fusos de esferas para operações industriais repetidas, onde a resistência ao desgaste e o desempenho da fadiga de contato-de rolamento são mais importantes do que o nome do material impresso em uma folha de especificações.
Quais materiais o DLY usa para fusos de esferas?
Para conjuntos de fusos de esferas laminados padrão DLY, o eixo do parafuso é comumente fabricado a partir deAço S55C, enquanto a porca esférica é comumente fabricada a partir deAço de liga 20CrMo.
| Componente DLY | Material Comum | Propósito |
|---|---|---|
| Eixo de fuso de esfera rolado | S55C | Fornece a resistência básica necessária para o eixo e permite que a pista de trabalho seja endurecida para resistência ao desgaste |
| Porca de parafuso esférico | 20CrMo | Aço-liga selecionado para o corpo da porca e superfícies de contato-de rolamento interno endurecido |
As pistas do fuso de esferas DLY são tratadas termicamente para atingir a dureza superficial necessária e a resistência ao desgaste. O material exato, os requisitos de-tratamento térmico e as especificações de precisão podem variar para produtos especiais ou de maior-precisão. Portanto, esses requisitos devem ser confirmados de acordo com o produto específico e o desenho do cliente.
Os compradores devem, portanto, evitar presumir que cada fuso de esferas DLY C5, C7 ou personalizado usa automaticamente exatamente a mesma especificação de material. O grau de precisão e a especificação do material são requisitos de engenharia separados.
O que você deve confirmar ao solicitar um fuso de esferas?
Para a maioria das aplicações industriais, o material deve ser confirmado juntamente com as dimensões e requisitos operacionais do fuso de esferas.
Comece com o diâmetro do parafuso, avanço, comprimento necessário e grau de precisão. Em seguida, considere a carga axial esperada, a velocidade, o ciclo de trabalho, o ambiente operacional e a vida útil necessária.
Se a aplicação tiver um requisito específico de material, dureza, resistência à corrosão-ou tratamento-térmico, inclua-o no desenho ou na solicitação de cotação em vez de confiar em uma descrição geral, como "fuso esférico de alta-resistência".
Para projetos de substituição, fornecer o modelo original do fuso de esferas, informações da máquina ou desenho também pode ajudar a determinar se a configuração padrão do material é adequada.
Material e personalização do fuso de esfera DLY
DLY fabricaconjuntos de fusos de esferapara máquinas CNC, equipamentos de automação, máquinas de embalagem, módulos lineares e outros sistemas de movimento industrial.
Os fusos de esferas laminadas padrão geralmente usam eixos de parafuso S55C com porcas esféricas 20CrMo. A DLY também pode fornecer diferentes graus de precisão, comprimentos personalizados, usinagem final, configurações de porcas e unidades de suporte correspondentes de acordo com os requisitos da aplicação.
Se o seu projeto tiver um requisito específico de material ou tratamento-térmico, envie o desenho junto com o diâmetro, passo, comprimento, grau de precisão, quantidade e condições operacionais necessários para confirmação técnica antes da produção.
Precisa de ajuda para selecionar um fuso de esferas?
Envie-nos o tamanho do parafuso esférico, requisitos de precisão, desenho e condições operacionais. DLY pode verificar a especificação adequada para sua aplicação.
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