Muitas vezes, quando os rolamentos são discutidos, as pessoas os chamam de rolamentos de esferas. Na verdade, existem vários outros tipos de rolamentos que sequer usam esferas. O mais comum deles é o rolamento de rolos. Também há um equívoco quando as pessoas referem-se às esferas em rolamentos como rolamentos de esferas. As esferas são apenas um componente de um rolamento de esferas, que também pode conter uma pista externa, uma pista interna e um retentor (gaiola). Esta discussão é sobre as esferas usadas em rolamentos de esferas.
Alguma vez você já se perguntou como as esferas são feitas? Embora pareçam simples e tenham uma forma sem complicações, seu processo de produção e seus requisitos são um pouco mais desafiadores. As esferas podem ser feitas a partir de uma variedade de materiais, incluindo (mas não limitado a) o aço ferramenta, aço inoxidável, latão / bronze, titânio, Stellite, Teflon, e até mesmo cerâmicas, tais como óxido de alumínio e nitreto de silício. O material é escolhido com base na aplicação do rolamento.
Independentemente do material, o processo de fabricação é semelhante para as esferas de metal. Vamos concentrar nossa discussão nas esferas de aço endurecido.
Talvez surpreendentemente, as esferas começam sua vida como um pedaço de fio. O fio de aço é recozido a partir de uma bobina de diâmetro adequado para o diâmetro final da esfera que está sendo fabricada. O fio é alimentado em uma máquina que corta um pedaço medido e esmaga ambas as extremidades em direção ao centro. Isso é chamado de recalque a frio, porque nenhum calor é usado neste processo, o que deixa uma convexidade ou relevo próximo ao centro da esfera.
O próximo passo do processo é a operação de rebarbação. As esferas são colocadas em sulcos grossos entre dois discos de ferro fundido. Um disco gira, enquanto o outro está parado. Depois da rebarbação, as esferas são levemente polidas. Este é um processo semelhante ao de rebarbação, mas, neste caso, mós são utilizadas para melhorar a precisão. As esferas permanecem com tamanho maior que o final, para que possam ser polidas após o tratamento térmico.
O tratamento térmico é freqüentemente realizado em um forno de retorta rotativa, dependendo das especificações. Se uma aplicação, como a aeroespacial ou a automotiva, requerer inspeção de uniformidade de temperatura AMS 2750 (Temperature Uniformity Survey – TUS), o tratamento térmico geralmente será realizado em um forno de tipo lote. As TUSs são muito difíceis de serem feitas em uma retorta giratória.
Peças pequenas, principalmente peças de precisão, tais como esferas de rolamento, requerem bom controle do tratamento térmico. Os tamanhos da carga são determinados pela área de superfície das esferas, com base na máxima área de superfície que pode sofrer têmpera em uma carga. Os tempos de imersão são determinados não pelo diâmetro das esferas na carga, mas pela altura da arrumação das esferas no cesto. O processo de endurecimento normalmente envolve o seguinte:
• Pré-aquecimento • Austenitização (endurecimento) • Têmpera • Sub-resfriamento• Revenimento (com base na exigência de dureza final)
Após o tratamento térmico, as esferas passam por várias operações de acabamento. A descalcificação é seguida por polimento, que é um processo lento e meticuloso e que gera tolerâncias de diâmetro tão apertadas quanto ±0,0001 polegada. A lapidação e outras operações de acabamento seguem, a maioria das quais não é de domínio público. Estas são particularmente importantes para as esferas de alta precisão, muito embora todas as esferas precisem ser dimensionadas de forma muito precisa. Por quê? Rolamentos de esferas são projetados com a suposição de que todas as esferas em seu interior estão carregando uma carga igual, o que significa que elas devem ser do mesmo tamanho. Se, por exemplo, uma ou duas esferas forem ligeiramente maiores, a carga será suportada apenas por estas duas esferas, e as outras estarão girando livres. Isso poderá resultar em falha prematura do rolamento.
As esferas são fabricadas em conformidade com as normas da ABMA (American Bearing Manufacturers Association). O grau da ABMA é designado por um número, que indica uma combinação específica da forma dimensional e da rugosidade superficial. Graus de 3 a 50 são considerados esferas “de precisão”, e graus entre 50 e 100 são de “semi-precisão”. A faixa normal de esfericidade das esferas de precisão é de ±0,000003 para o grau 3 e de ±0,00005 para o grau 50. A partir daqui, a classificação e os requisitos da especificação ficam ainda mais complicados e é melhor deixar este assunto para um tratamento mais detalhado.
