Los rodamientos autolubricantes son bujes porosos de metal o composite que almacenan aceite o lubricantes sólidos en su interior. Durante el movimiento, el lubricante se desliza sobre la superficie para crear una película de baja fricción y se absorbe de nuevo en los poros al detenerse el eje. Este ciclo integrado permite que el rodamiento funcione durante años sin necesidad de engrasarlo regularmente.
Contenido
Breve historia de los cojinetes autolubricantes
Los cojinetes lisos autolubricantes se remontan a principios del siglo XX, cuando los ingenieros comenzaron a impregnar con aceite los bujes metálicos porosos. Un hito fue el lanzamiento de... Cojinetes Oilite® en 1930, desarrollado en Chrysler por Carl Breer junto con William Sherwood y el metalúrgico Bill Caulkins.
Posteriormente, Robert Schröder introdujo los cojinetes lisos de dos materiales en la década de 1980, lo que marcó otro hito. Con el tiempo, la tecnología evolucionó con materiales avanzados, diseños especializados y técnicas de fabricación mejoradas.
¿Cómo funcionan los cojinetes autolubricantes?
Los cojinetes autolubricantes suelen funcionar bajo tres mecanismos:
Aceite impregnado en metal poroso
Aquí, el aceite o material lubricante se impregna en los poros del metal. Cuando los cojinetes están en funcionamiento y se calientan, el aceite se libera a las capas deslizantes por capilaridad, reduciendo el coeficiente de fricción. El material lubricante regresa a los minerales cuando los cojinetes están fríos o no funcionan.
Lubricantes sólidos incorporados
Los lubricantes sólidos, como el sulfuro de molibdeno, el plomo o el grafito, se utilizan de forma que se integren en el material. Con el tiempo, estos lubricantes migran a las capas deslizantes, formando una capa lisa que reduce la fricción.
Lubricación basada en reacción
En algunos cojinetes autolubricantes se incorpora dicho material, que reacciona químicamente cuando se encuentra bajo tensión para crear compuestos lubricantes exactamente donde se necesitan.
Estos tres procesos son totalmente automáticos y no requieren ningún tipo de lubricación externa ni mantenimiento.
Proceso de fabricación de cojinetes autolubricantes
Los cojinetes autolubricantes se fabrican generalmente mediante un proceso de pulvimetalurgia. A continuación, se detallan los pasos principales de este proceso:
Selección de materiales
El primer y más importante paso en el proceso de fabricación es la selección del polvo metálico y el polímero. Metales como el cobre, el bronce o la combinación de hierro y cobre se eligen en función de las propiedades requeridas para los rodamientos. En ocasiones, también se mezcla material lubricante con el polvo metálico y el polímero.
Molding
Aquí, el polvo de materia prima se coloca en los moldes del cojinete con la forma deseada y se prensa a alta presión, lo que da como resultado la formación de una pieza en verde. Aquí se forma el cojinete con la forma requerida, garantizando así la precisión dimensional.
sinterización
Uno de los pasos más importantes del proceso de formación de rodamientos es el proceso de sinterizaciónEn este proceso, las partes verdes del rodamiento deseado se sinterizan en un entorno inerte, formando enlaces a nivel microscópico entre las partículas. El material se densifica para mejorar las fuerzas de cohesión y la integridad estructural del rodamiento. La temperatura de sinterización es inferior a su punto de fusión, como en el caso de las aleaciones a base de cobre, que es de aproximadamente 800 °C.
Guía de Tallas
El proceso de dimensionamiento es un proceso posterior a la sinterización para ajustar el rodamiento autolubricante a su tolerancia final. Durante el proceso de dimensionamiento, el componente enfriado se prensa a través de una matriz de dimensionamiento a temperatura ambiente para corregir la contracción y lograr el diámetro exterior y el tamaño del orificio interior deseados. Esta deformación controlada mejora la precisión dimensional y la resistencia superficial, a la vez que mantiene la porosidad interna necesaria para la inmersión en aceite.
Impregnación de aceite
Impregnación de aceite El proceso comienza en un tanque sellado que se evacua a unos 50 mbar, eliminando el aire de los poros del rodamiento. Posteriormente, el aceite caliente inunda la cámara y la capilaridad impulsa el fluido a través de la matriz porosa.
Proceso de acabado
El paso final en la formación de cojinetes autolubricantes es el acabado final, que puede incluir el recubrimiento o pulido de la superficie del cojinete para lograr la apariencia deseada.
Tipos de cojinetes autolubricantes
Cojinetes de metal sinterizado (cojinetes impregnados en aceite)
Rodamientos sinterizados Se fabrican mediante un proceso de pulvimetalurgia. Estos rodamientos impregnados en aceite tienen una estructura porosa impregnada en aceite lubricante. Los rodamientos de metal sinterizado son conocidos por su alta tolerancia y alta tasa de producción, por lo que se encuentran en motores pequeños, herramientas y diversos componentes automotrices.
Cojinetes no metálicos
Cojinetes a base de polímero
Como su nombre indica, estos cojinetes de polímero autolubricantes se fabrican con polímeros como PTFE o nailon. Incorporan lubricantes sólidos para un funcionamiento sin fricción, ya que ofrecen un funcionamiento limpio y de bajo mantenimiento, razón por la cual se utilizan en el procesamiento de alimentos y dispositivos médicos.
Cojinetes de grafito de carbono
Los cojinetes no metálicos se fabrican con una mezcla de carbono y grafito como material base. Estos cojinetes son conocidos por su alta tolerancia a altas temperaturas y entornos corrosivos. Por ello, se utilizan en bombas, turbinas y equipos químicos donde los lubricantes tradicionales pueden fallar.
Tipos de materiales para cojinetes autolubricantes
Aceites impregnados
Por lo general, se trata de lubricantes de aceite utilizados en cojinetes de metal sinterizado, como aceites minerales y sintéticos a base de ésteres.
Lubricantes Sólidos
Los lubricantes sólidos se incorporan al material del rodamiento y se consideran ideales para temperaturas extremas o entornos donde los lubricantes líquidos no son eficaces. Entre estos lubricantes se incluyen:
- Grafito: Bueno a altas temperaturas, excelente lubricante seco.
- Disulfuro de molibdeno (MoS₂): Reduce la fricción bajo cargas elevadas.
Aditivos autolubricantes poliméricos
En estos rodamientos se utilizan comúnmente aditivos autolubricantes de polímeros como el PTFE (politetrafluoroetileno) y el UHMW-PE (polietileno de ultra alto peso molecular). Estos lubricantes forman una película superficial de bajo cizallamiento que ayuda a reducir la fricción durante el deslizamiento.
Ventajas de los rodamientos autolubricantes
Fiabilidad y longevidad
Los rodamientos autolubricantes están diseñados para ofrecer un rendimiento constante durante largos periodos. Gracias a su lubricación integrada, son menos propensos al desgaste y no requieren intervenciones frecuentes.
Rentabilidad y funcionamiento sin necesidad de mantenimiento
Dado que estos rodamientos no requieren lubricación ni engrase regular, se reducen los costos de mano de obra y lubricante. No requieren mantenimiento como los rodamientos tradicionales.
Uso en componentes de difícil acceso
En maquinaria donde la lubricación manual es difícil o imposible, se utilizan cojinetes autolubricantes para garantizar un funcionamiento suave. Son ideales para instalaciones selladas o remotas.
Operación limpia
En comparación con los cojinetes tradicionales, se requiere engrase o lubricación por desgaste; el aceite o la grasa pueden tener fugas; estos cojinetes ofrecen un funcionamiento más limpio y sin fugas.
Operación libre de ruido
Minimizan la fricción y funcionan con suavidad y sin ruido. Por ello, se utilizan en ventiladores silenciosos, donde ofrecen un funcionamiento más silencioso.
Aplicación de cojinetes autolubricados
Automóvil
Estos cojinetes se utilizan ampliamente en vehículos, especialmente en piezas que requieren un funcionamiento constante y sin necesidad de mantenimiento, como juntas de suspensión, motores de limpiaparabrisas, elevalunas eléctricos, pedales y techos solares.
Electrodomésticos
No solo se utilizan en maquinaria pesada, sino también en algunos electrodomésticos, como ventiladores silenciosos, lavadoras y cafeteras. Los cojinetes lisos ayudan a que los electrodomésticos funcionen de forma silenciosa y eficiente.
Equipo de oficina
Estos rodamientos secos también han resultado útiles en dispositivos como impresoras y escáneres. Reducen el desgaste y el ruido, a la vez que permiten un funcionamiento compacto y sin necesidad de mantenimiento, especialmente en piezas con movimientos repetitivos.
Maquinaria Industrial
Los rodamientos autolubricantes se consideran ideales para máquinas que operan en entornos polvorientos, con alta carga o alta temperatura. Se utilizan en cintas transportadoras, cajas de engranajes y bombas.
Aeroespacial
Dado que las aeronaves tienen muchas zonas de difícil acceso que requieren un funcionamiento más suave y fiable, estos rodamientos también se utilizan en estas zonas. Están presentes en el tren de aterrizaje, los actuadores y los sistemas de control.
Máquinas textiles y de impresión
Estas industrias también utilizan cojinetes autolubricantes, ya que resisten el polvo, la pelusa y las obstrucciones. Esto garantiza una producción ininterrumpida que evita la necesidad de mantenimiento frecuente.
Limitaciones de los cojinetes autolubricantes
- Los cojinetes autolubricantes basados en polímeros pueden degradarse o perder eficacia a altas temperaturas.
- Los costos iniciales de estos rodamientos son generalmente más altos que los de los rodamientos convencionales.
- Es posible que no sean adecuados para aplicaciones de muy alta velocidad debido a los límites de presión-velocidad más bajos.
- Estos rodamientos pueden tener una resistencia limitada a productos químicos agresivos o entornos abrasivos.