Un conjunto de husillo de bolas normalmente no se fabrica a partir de un solo material. El eje del husillo, la tuerca de bolas y las bolas rodantes realizan diferentes funciones, por lo que sus requisitos de material y tratamiento térmico-también pueden ser diferentes.
Para los compradores, esto significa que preguntar únicamente si un husillo de bolas está hecho de "acero de alta-resistencia" proporciona muy poca información útil. La calidad real del acero, el tratamiento térmico y la dureza de la pista de rodadura deben considerarse en conjunto.
Comprender estas diferencias también explica por qué no es necesario fabricar un eje de husillo de bolas y su tuerca correspondiente con el mismo grado de acero.
¿Qué materiales se utilizan habitualmente para los husillos de bolas?
Los fabricantes de husillos de bolas utilizan diferentes grados de acero según el proceso de fabricación, la dureza requerida, el nivel de precisión, las condiciones de carga y el entorno operativo.
Los aceros de medio- y alto-carbono, como el S55C, se pueden utilizar para ejes de husillos de bolas, particularmente cuando se aplica endurecimiento por inducción para crear una pista de rodadura resistente al desgaste-al mismo tiempo que se conservan las propiedades adecuadas en el núcleo del eje.
Los aceros aleados como el SCM415 y aceros al cromo-molibdeno comparables también se utilizan en la fabricación de husillos de bolas. Su composición y respuesta al tratamiento térmico los hacen adecuados para componentes que requieren una superficie de contacto dura junto con una resistencia y tenacidad del núcleo adecuadas.
Los aceros inoxidables se pueden utilizar para husillos de bolas especiales donde la resistencia a la corrosión es importante. Sin embargo, la selección del material aún debe considerar la dureza, la capacidad de carga, el tratamiento térmico y el entorno operativo completo en lugar de elegir acero inoxidable sólo porque resiste la corrosión.
¿Por qué el eje del husillo de bolas necesita una pista de rodadura dura?
La ranura helicoidal del eje de un husillo de bolas actúa como pista de rodadura. Durante el funcionamiento, las bolas transmiten carga repetidamente a través de un área de contacto relativamente pequeña entre la ranura del tornillo, las bolas y la ranura de la tuerca.
Si la superficie de la pista de rodadura es demasiado blanda, el contacto rodante repetido puede provocar desgaste prematuro, deformación y deterioro de la geometría de la ranura. Esto puede eventualmente afectar el juego axial, la suavidad de funcionamiento y el rendimiento de posicionamiento.
Por esta razón, los ejes de husillos de bolas normalmente se tratan térmicamente para que la pista de trabajo alcance suficiente dureza superficial y resistencia al desgaste.
¿Por qué no hacer que todo el eje del tornillo sea igualmente duro?
El eje de un husillo de bolas necesita algo más que resistencia al desgaste superficial.
También debe resistir la carga axial transmitida, los esfuerzos de torsión y la flexión causada por su propia longitud, la disposición de los soportes y las condiciones de funcionamiento de la máquina. Los extremos del eje pueden requerir además torneado, roscado, rectificado u otro mecanizado para cojinetes de soporte y acoplamientos.
Por lo tanto, los procesos de tratamiento térmico-se seleccionan para lograr las propiedades requeridas en la superficie de trabajo manteniendo al mismo tiempo las propiedades mecánicas adecuadas en el resto del componente.
Una buena especificación del material del husillo de bolas no es simplemente "acero duro". La dureza de la pista de rodadura, las propiedades del núcleo y el proceso de fabricación deben trabajar juntos.
¿Por qué la tuerca de bolas puede utilizar un material diferente?
La tuerca de bolas contiene la pista de rodadura helicoidal interna correspondiente y la estructura de circulación de bolas. Sus requisitos de geometría, proceso de fabricación y tratamiento térmico-son diferentes a los del eje de tornillo largo.
Los aceros aleados se utilizan habitualmente para las tuercas de bolas porque un tratamiento térmico adecuado puede proporcionar una pista de rodadura dura y resistente al desgaste-al mismo tiempo que se mantienen las propiedades mecánicas requeridas por el cuerpo de la tuerca.
La tuerca también contiene características como conductos de retorno, bridas, orificios de montaje y componentes de circulación según el diseño. Por lo tanto, la selección del material debe adaptarse tanto a la superficie de contacto-del rodamiento como a la estructura completa de la tuerca.
No existe ningún requisito de ingeniería que exija que el eje del tornillo y la tuerca tengan designaciones de acero idénticas. Lo que importa es si cada componente logra las propiedades mecánicas, la dureza de la pista de rodadura, la precisión dimensional y el rendimiento de servicio requeridos después de la fabricación.
¿Qué pasa con las bolas de acero?
Las bolas rodantes son otra parte crítica del sistema material.
Hacen contacto repetidamente con las pistas de rodadura del tornillo y de la tuerca mientras transportan carga y circulan a través de la tuerca. Por lo tanto, las bolas requieren alta dureza, consistencia dimensional, buen acabado superficial y resistencia a la fatiga por contacto-de rodadura.
En consecuencia, el rendimiento de un conjunto de husillo de bolas depende de la interacción entre los tres componentes de contacto rodante-y no solo del material del eje del husillo.
¿Acero al carbono, acero aleado o acero inoxidable?
No existe un único material que sea automáticamente mejor para cada husillo de bolas.
| Tipo de material | Ventaja principal | Consideración típica |
|---|---|---|
| Acero de medio/alto carbono | Buena resistencia y adecuada respuesta al endurecimiento superficial. | Opción común para ejes de husillos de bolas industriales; Todavía se requiere protección contra la corrosión. |
| Acero aleado | Buena templabilidad, resistencia al desgaste y propiedades mecánicas después del tratamiento térmico. | Se utiliza con frecuencia donde se requiere tratamiento térmico controlado y pistas de rodadura duras. |
| Acero inoxidable endurecible | Resistencia a la corrosión mejorada para entornos adecuados. | La calidad del material, la dureza alcanzable, la carga y el entorno deben evaluarse conjuntamente |
Por lo tanto, la decisión final debe basarse en las propiedades mecánicas requeridas y el entorno operativo en lugar de asumir que el material más caro produce automáticamente el mejor husillo de bolas.
La calidad del material por sí sola no determina la calidad del husillo de bolas
Dos husillos de bolas fabricados con el mismo grado nominal de acero aún pueden funcionar de manera diferente.
El tratamiento térmico afecta la dureza y la resistencia al desgaste de la pista de rodadura. La geometría de la pista de rodadura y el acabado de la superficie afectan el contacto de rodadura. La precisión del avance afecta el rendimiento del posicionamiento, mientras que la precarga o el juego axial afectan la rigidez y el juego.
La lubricación, el sellado y el control de la contaminación influyen en cómo se mantienen estas propiedades fabricadas durante el servicio.
Por lo tanto, el material debe tratarse como una parte de las especificaciones del husillo de bolas y no como un sustituto de la precisión, el tratamiento térmico, la precarga o la calidad de fabricación.
Por qué el tratamiento térmico es tan importante como la calidad del acero
Un grado de acero describe la composición del material, pero por sí solo no le dice al comprador la dureza final de la pista de rodadura del husillo de bolas.
Dependiendo del acero y del diseño del componente, los fabricantes pueden utilizar procesos como endurecimiento por inducción, carburación, enfriamiento u otros tratamientos térmicos controlados para obtener las propiedades superficiales requeridas.
Por lo tanto, la pregunta de compra importante no es sólo "¿De qué material está fabricado este husillo de bolas?" sino también "¿Cómo se trata térmicamente la pista de rodadura y qué dureza se consigue?"
Esto es particularmente relevante cuando se comparan husillos de bolas para operaciones industriales repetidas, donde la resistencia al desgaste y el rendimiento de la fatiga por contacto-de rodadura son más importantes que el nombre del material impreso en una hoja de especificaciones.
¿Qué materiales utiliza DLY para los husillos de bolas?
Para los conjuntos de husillos de bolas laminadas estándar DLY, el eje del husillo se fabrica comúnmente a partir deAcero S55C, mientras que la tuerca de bolas se fabrica comúnmente a partir deAcero de aleación 20CrMo.
| Componente DLY | Material común | Objetivo |
|---|---|---|
| Eje de husillo de bolas laminadas | S55C | Proporciona la resistencia base necesaria para el eje y permite endurecer la pista de trabajo para resistir el desgaste. |
| Tuerca de husillo de bolas | 20CrMo | Acero de aleación seleccionado para el cuerpo de la tuerca y las superficies de contacto rodantes internas endurecidas- |
Las pistas de rodadura de los husillos de bolas DLY se tratan térmicamente para lograr la dureza superficial y la resistencia al desgaste requeridas. El material exacto, los requisitos de tratamiento térmico-y las especificaciones de precisión pueden variar para productos especiales o de mayor-precisión, por lo que estos requisitos deben confirmarse de acuerdo con el producto específico y el plano del cliente.
Por lo tanto, los compradores deben evitar asumir que cada DLY C5, C7 o husillo de bolas personalizado utiliza automáticamente exactamente la misma especificación de material. El grado de precisión y la especificación del material son requisitos de ingeniería separados.
¿Qué debe confirmar al pedir un husillo de bolas?
Para la mayoría de las aplicaciones industriales, el material debe confirmarse junto con las dimensiones y requisitos operativos del husillo de bolas.
Comience con el diámetro del tornillo, el paso, la longitud requerida y el grado de precisión. Luego considere la carga axial esperada, la velocidad, el ciclo de trabajo, el entorno operativo y la vida útil requerida.
Si la aplicación tiene un requisito específico de material, dureza, -resistencia a la corrosión o tratamiento térmico-, inclúyalo en el dibujo o en la solicitud de presupuesto en lugar de depender de una descripción general como "husillo de bolas de alta-resistencia".
Para proyectos de reemplazo, proporcionar el modelo de husillo de bolas original, la información de la máquina o el dibujo también puede ayudar a determinar si la configuración de material estándar es adecuada.
Material y personalización del husillo de bolas DLY
DLY fabricaconjuntos de husillos de bolaspara máquinas CNC, equipos de automatización, maquinaria de embalaje, módulos lineales y otros sistemas de movimiento industrial.
Los husillos de bolas laminados estándar suelen utilizar ejes de tornillo S55C con tuercas de bolas de 20CrMo. DLY también puede suministrar diferentes grados de precisión, longitudes personalizadas, mecanizado de extremos, configuraciones de tuercas y unidades de soporte compatibles según los requisitos de la aplicación.
Si su proyecto tiene un requisito específico de material o tratamiento térmico-, envíe el dibujo junto con el diámetro, avance, longitud, grado de precisión, cantidad y condiciones de funcionamiento requeridos para su confirmación técnica antes de la producción.
¿Necesita ayuda para seleccionar un husillo de bolas?
Envíenos el tamaño de su husillo de bolas, sus requisitos de precisión, sus planos y condiciones de funcionamiento. DLY puede comprobar las especificaciones adecuadas para su aplicación.
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