Rolamentos autolubrificantes são buchas porosas de metal ou compósito que armazenam óleo ou lubrificantes sólidos em sua estrutura. Durante o movimento, o lubrificante penetra na superfície deslizante, criando uma película de baixo atrito, que retorna aos poros quando o eixo para. Esse ciclo integrado permite que o rolamento funcione por anos sem a necessidade de lubrificação de rotina.
Breve história dos rolamentos autolubrificantes
Os mancais de deslizamento autolubrificantes datam do início do século XX, quando engenheiros começaram a impregnar buchas metálicas porosas com óleo. Um marco foi o lançamento de Rolamentos Oilite® em 1930, desenvolvido na Chrysler por Carl Breer junto com William Sherwood e o metalúrgico Bill Caulkins.
Mais tarde, Robert Schroeder introduziu mancais de deslizamento bimateriais na década de 1980, marcando outro marco. Com o tempo, a tecnologia evoluiu com materiais avançados, designs especializados e técnicas de fabricação aprimoradas.
Como funcionam os rolamentos autolubrificantes
Os rolamentos autolubrificantes geralmente funcionam sob três mecanismos:
Óleo impregnado em metal poroso
Aqui, o óleo ou material lubrificante é impregnado nos poros do metal. Quando os mancais estão em funcionamento e aquecem, o óleo é liberado para as camadas deslizantes por capilaridade, reduzindo o coeficiente de atrito. O material lubrificante é aspirado de volta para os minérios quando os mancais estão frios ou parados.
Lubrificantes Sólidos Incorporados
Lubrificantes sólidos, como sulfeto de molibdênio, chumbo ou grafite, são utilizados de forma que fiquem incorporados ao material. Com o tempo, esses lubrificantes migram para as camadas deslizantes, formando uma camada lisa e, portanto, reduzindo o atrito.
Lubrificação baseada em reação
Em alguns rolamentos autolubrificantes, esse material é incorporado e reage quimicamente quando sob estresse para criar compostos lubrificantes exatamente onde são necessários.
Todos esses três processos são totalmente automáticos e não requerem nenhum tipo de lubrificação externa ou manutenção.
Processo de fabricação de rolamentos autolubrificantes
Rolamentos autolubrificantes são geralmente fabricados por meio de um processo de metalurgia do pó. Aqui estão as etapas importantes desse processo:
Seleção do material
A primeira e mais importante etapa do processo de fabricação é a seleção do pó metálico e do polímero. Metais como cobre, bronze ou ferro-cobre são escolhidos de acordo com as propriedades exigidas dos rolamentos. Às vezes, o material lubrificante também é misturado com pó metálico e polímero.
Molde
Aqui, o pó da matéria-prima é colocado nos moldes do rolamento com o formato desejado e prensado sob alta pressão, resultando na formação de uma peça bruta. Assim, o formato desejado do rolamento é moldado, garantindo a precisão dimensional e a exatidão.
sinterização
Uma das etapas mais importantes do processo de formação de rolamentos é a processo de sinterizaçãoAqui, as partes verdes do rolamento desejado são sinterizadas em um ambiente inerte, formando ligações em nível micro entre as partículas. O material é densificado para aumentar as forças de coesão e a integridade estrutural do rolamento. A temperatura de sinterização é inferior ao seu ponto de fusão, como no caso de ligas à base de cobre, que é de cerca de 800 °C.
Tamanho
O processo de dimensionamento é um processo posterior à sinterização para levar o rolamento autolubrificante à sua tolerância final. Durante o processo de dimensionamento, o componente resfriado é prensado através de uma matriz de dimensionamento à temperatura ambiente para corrigir a contração e atingir o diâmetro externo e o diâmetro interno desejados. Essa deformação controlada melhora a precisão dimensional e a resistência da superfície, mantendo a porosidade interna necessária para a imersão em óleo.
Impregnação de óleo
Impregnação de óleo começa em um tanque selado que é evacuado a cerca de 50 mbar, removendo o ar dos poros do rolamento. Em seguida, o óleo aquecido inunda a câmara e a ação capilar puxa o fluido através da matriz porosa.
Processo de Acabamento
A etapa final na formação de rolamentos autolubrificantes é o acabamento final, que pode incluir o revestimento ou polimento da superfície do rolamento para obter a aparência desejada.
Tipos de rolamentos autolubrificantes
Rolamentos de metal sinterizado (rolamentos impregnados com óleo)
Rolamentos sinterizados São fabricados pelo processo de metalurgia do pó. Esses rolamentos impregnados com óleo possuem uma estrutura porosa embebida em óleo lubrificante. Os rolamentos de metal sinterizado são conhecidos por sua alta tolerância e taxa de produção, razão pela qual são encontrados em pequenos motores, ferramentas e diversos componentes automotivos.
Rolamentos não metálicos
Rolamentos à base de polímero
Como o próprio nome sugere, esses rolamentos de polímero autolubrificantes são fabricados com polímeros como PTFE ou náilon. Esses rolamentos contêm lubrificantes sólidos incorporados para um funcionamento sem atrito, pois oferecem um funcionamento limpo e de baixa manutenção. Por isso, encontraram aplicação no processamento de alimentos e em dispositivos médicos.
Rolamentos de grafite de carbono
Os rolamentos não metálicos são fabricados com uma mistura de carbono e grafite como material base. Esses rolamentos são conhecidos por sua alta tolerância a altas temperaturas e ambientes corrosivos. Por isso, são utilizados em bombas, turbinas e equipamentos químicos, onde os lubrificantes tradicionais podem apresentar falhas.
Tipos de materiais de rolamentos autolubrificantes
Óleos Impregnados
Geralmente, são lubrificantes de óleo usados em rolamentos de metal sinterizado, como óleos minerais e à base de ésteres sintéticos.
Lubrificantes Sólidos
Lubrificantes sólidos são incorporados ao material do rolamento e são considerados ideais para temperaturas extremas ou ambientes onde os lubrificantes líquidos falham. Esses lubrificantes incluem:
- Grafite: Bom em altas temperaturas, excelente lubrificante seco.
- Dissulfeto de molibdênio (MoS₂): Reduz o atrito sob altas cargas.
Aditivos autolubrificantes de polímero
Aditivos poliméricos autolubrificantes, como PTFE (politetrafluoroetileno) e UHMW-PE (polietileno de ultra-alto peso molecular), são comumente utilizados nesses rolamentos. Esses lubrificantes formam uma película superficial de baixo cisalhamento que ajuda a reduzir o atrito durante o deslizamento.
Vantagens dos rolamentos autolubrificantes
Confiabilidade e Longevidade
Os rolamentos autolubrificantes são projetados para proporcionar desempenho consistente por longos períodos. Graças à sua lubrificação integrada, são menos propensos ao desgaste e não requerem intervenções frequentes.
Eficiência de custos e operação sem manutenção
Como esses rolamentos não exigem lubrificação ou engraxamento regulares, o que reduz os custos de mão de obra e lubrificantes, eles não exigem manutenção como os rolamentos tradicionais.
Uso em componentes de difícil acesso
Em máquinas onde a lubrificação manual é difícil ou impossível, os rolamentos autolubrificantes são utilizados para garantir uma operação suave. São considerados ideais para instalações seladas ou remotas.
Operação Limpa
Em comparação aos rolamentos tradicionais, é necessário aplicar graxa ou óleo de desgaste; o óleo ou a graxa podem vazar; esses rolamentos oferecem uma operação mais limpa, sem vazamentos.
Operação sem ruído
Minimizam o atrito e operam suavemente sem produzir ruído. Por isso, são utilizados em ventiladores silenciosos, proporcionando uma operação mais silenciosa.
Aplicação de rolamentos autolubrificados
Automotivo
Esses rolamentos são amplamente utilizados em veículos, especialmente em peças que exigem operação consistente e sem manutenção, como juntas de suspensão, motores de limpador de para-brisa, vidros elétricos, pedais e tetos solares.
Eletrodomésticos
Eles não são usados apenas em máquinas pesadas, mas também em alguns eletrodomésticos, como ventiladores silenciosos, máquinas de lavar e cafeteiras. Mancais de deslizamento ajudam os eletrodomésticos a funcionar de forma silenciosa e eficiente.
Equipamento de escritório
Esses rolamentos secos também se mostraram úteis em dispositivos como impressoras e scanners. Eles reduzem o desgaste e o ruído, permitindo uma operação compacta e sem necessidade de manutenção, especialmente em peças de movimento repetitivo.
Maquinaria industrial
Rolamentos autolubrificantes são considerados ideais para máquinas que operam em ambientes empoeirados, com alta carga ou alta temperatura. São utilizados em transportadores, caixas de engrenagens e bombas.
Indústria aeroespacial
Como as aeronaves possuem muitas áreas de difícil acesso, mas que exigem uma operação mais suave e confiável, esses rolamentos também são utilizados nessas áreas. Eles estão presentes em trens de pouso, atuadores e sistemas de controle.
Máquinas Têxteis e de Impressão
Essas indústrias também utilizam rolamentos autolubrificantes, pois eles resistem a poeira, fiapos e entupimentos. Isso garante uma produção ininterrupta, sem necessidade de manutenção frequente.
Limitações dos rolamentos autolubrificantes
- Rolamentos autolubrificantes baseados em polímeros podem se degradar ou perder eficácia em altas temperaturas.
- Os custos iniciais desses rolamentos são geralmente mais altos do que os dos rolamentos convencionais.
- Eles podem não ser adequados para aplicações de altíssima velocidade devido aos limites mais baixos de pressão-velocidade.
- Esses rolamentos podem ter resistência limitada a produtos químicos agressivos ou ambientes abrasivos.