Una ventaja competitiva con los rodamientos de rodillos esféricos TL de NSK

Los rodamientos de rodillos esféricos de la serie TL de NSK se utilizan en todo el mundo en una gran cantidad de aplicaciones para maquinaria en el sector de la fabricación de papel. Frente a los rodamientos de rodillos esféricos convencionales con tratamiento térmico estándar, este avanzado producto está resultando cada vez más popular gracias a una serie de claras ventajas como son una mayor resistencia del anillo interior, una vida útil más elevada y una superior estabilidad dimensional a altas temperaturas de operación.

Imagen 1. Los rodamientos de rodillos esféricos NSK con tecnología TL ofrecen el doble de vida útil que sus homólogos convencionales.

El desarrollo original de los rodamientos TL (resistentes y con una larga vida útil) se originó para resolver un problema específico: las fracturas del anillo interior de los rodamientos de rodillos esféricos con anillos interiores cónicos, especialmente cuando se utilizan con un ajuste con interferencia relativamente alto. Este problema se puede producir en los rodillos secadores (incluidos los rodillos secadores Yankee) y los rodillos de la calandra, donde el vapor a alta temperatura pasa a través de los cuellos huecos de los rodillos de secado y el centro de los rodamientos. La diferencia de temperatura posterior aumenta el ajuste con interferencia, produciendo un enorme aumento en el estrés en el aro (fuerza en forma circunferencial) en el anillo interior que aumenta la posibilidad de la aparición de grietas.

NSK conocía la clave para proporcionar una solución exitosa que dependía del desarrollo de un rodamiento que pudiera resistir mejor el estrés en el aro. Por lo tanto, la empresa se propuso crear la especificación TL basada en un acero con carburización, pero utilizando un método especial de tratamiento térmico. Desde el punto de vista metalúrgico, los caminos de rodadura tienen una dureza superior al acero convencional para rodamientos, pero el núcleo sigue siendo blando. Este contraste proporciona una mayor resistencia a impactos necesaria para evitar roturas, así como la dureza superficial necesaria para conseguir una larga vida útil del rodamiento.

La resistencia de los anillos interiores que cumplen con la especificación TL es mayor que la resistencia de los anillos interiores fabricados con aceros bainíticos o acero estándar de rodamientos, como se demostró en una serie de pruebas de rotura. Las pruebas consistieron en someter a los anillos interiores a una carga radial de 2.000 kg y a una velocidad de rotación de 1.800 rpm, mientras que simultáneamente se aplicaba un valor específico de tensión al aro.

Cabe señalar que los anillos fabricados en otros aceros para rodamientos, algunos con tratamiento térmico estándar y otros con tratamiento bainítico, sufrieron roturas al soportar un estrés en el aro de 400 MPa después de 1 x 107 revoluciones y 7 x 107 revoluciones respectivamente (en promedio). Por el contrario, el acero con la especificación TL no se fracturó siquiera con un estrés sobre el aro de 430 MPa, incluso después de 3 x 108 revoluciones (Imagen 2). Los anillos TL también superaron a los de acero cementado estándar con tratamiento de estabilización dimensional.

Parte de la razón de este alto rendimiento fue el estrés residual (después del tratamiento térmico) presente en los anillos interiores sometidos a pruebas de rotura fabricados con acero de especificación TL. El estrés residual fue notablemente mayor en las pruebas con acero TL en comparación con las fabricadas con acero para rodamientos con tratamiento térmico estándar o tratamiento con bainita. El estrés residual actúa en la dirección opuesta a la del estrés sobre el aro, sirviendo para anular esta tensión no deseada.

Imagen 2. Los resultados de la prueba de rotura del anillo interior indican las mejoras de rendimiento disponibles con los rodamientos de la serie TL de NSK.

En las pruebas de vida a fatiga, todos los rodamientos de la serie TL demostraron un rendimiento muy superior al de otros tipos de materiales de rodamientos al comparar Gráficos de Weibull de los resultados de las pruebas (Imagen 3).

Otra de las características importantes de la especificación TL es una mayor dureza superficial de los caminos de rodadura en comparación con los rodamientos de acero bainítico o acero cementado. Las mediciones del acero con especificación TL revelaron una dureza de 710-720 HV (60,5-61,0 HRc). Este valor se compara favorablemente con el acero para rodamientos con estabilización dimensional (690-700 HV, 59,5-60,0 HRc), el acero para rodamientos con tratamiento bainítico (670-680 HV, 58,5-59,3 HRc) y el acero cementado con estabilización dimensional (680-700 HV, 59-60 HRc).

La tecnología de tratamiento térmico de materiales patentada por NSK también sirve para respaldar la estabilidad dimensional a altas temperaturas, como lo demuestran las pruebas posteriores. Los rodamientos fabricados con acero con la especificación TL (con una temperatura del rodamiento de 150 °C) mostraron una tasa insignificante de cambio dimensional (alrededor del 0,002%) después de 10.000 horas, menos que el acero para rodamientos con tratamiento de estabilización dimensional (a 130 °C) y mucho menos que el acero para rodamientos con tratamiento térmico estándar.

En última instancia, el acero para rodamientos con especificación TL de NSK proporciona un 60% más de resistencia al estrés en el aro y cinco veces la vida a fatiga del acero para rodamientos con tratamiento bainítico, un 180% más para el estrés en el aro y el doble de vida a fatiga que el acero para rodamientos con tratamiento térmico estándar. Estas ventajas de rendimiento se traducen en una mayor productividad y una auténtica ganancia competitiva para los usuarios.

Imagen 3. La vida más larga que se consigue con los rodamientos de rodillos esféricos TL de NSK se hace evidente a partir de una serie de pruebas.

La popularidad de los rodamientos de la serie TL aumenta en Europa. Por ejemplo, una conocida empresa rusa de la industria del papel que deseaba modernizar su maquinaria de fabricación de cartón ha recibido recientemente rodamientos de rodillos esféricos de la serie TL para 108 cilindros de secado (motrices y no motrices). El excelente rendimiento y las características del producto fueron las razones que prevalecieron en la decisión de compra. Muchos rodamientos de la serie TL también están en servicio en las secciones de secado de maquinaria de las plantas de fabricación de papel y cartón en otras plantas en Rusia, incluso para una aplicación de rollo de fieltro.

Con un número cada vez mayor de fabricantes de maquinaria y fábricas de papel que buscan maximizar la vida útil y el tiempo de actividad, NSK produce hoy más de 100 tipos/tamaños de rodamientos TL distintos, lo que permite ser de ayuda a una gran variedad de clientes para que puedan lograr un mejor rendimiento y ser más rentables.