Procesamiento de carcasas de cojinetes

Como componente de soporte fundamental de los equipos mecánicos, la función principal de una carcasa de rodamiento es alojar el rodamiento, posicionar con precisión los componentes giratorios, limitar su desplazamiento radial y axial, y transmitir las cargas y vibraciones operativas, proporcionando así una garantía fundamental para el funcionamiento estable de los sistemas giratorios. Este componente se aplica en una amplia gama de escenarios, incluyendo maquinaria general, máquinas herramienta, instalaciones de energía eólica y equipos de potencia de alto rendimiento como turbinas de vapor. Su precisión de mecanizado determina directamente la estabilidad operativa, la eficiencia de la transmisión y la vida útil de toda la máquina. Las carcasas de rodamiento diseñadas específicamente para turbinas de vapor, que deben soportar entornos de alta temperatura y alta presión, así como cargas fluctuantes a largo plazo, se enfrentan a requisitos más estrictos en cuanto a la complejidad del diseño estructural, las especificaciones dimensionales y la tolerancia a las condiciones operativas. Esta categoría representa un segmento especializado de alta gama dentro de la fabricación de carcasas de rodamiento.

La selección de materiales para las carcasas de cojinetes requiere un equilibrio multidimensional que considere la idoneidad de la aplicación, las propiedades mecánicas y el coste de fabricación. Para aplicaciones de maquinaria general, la fundición gris de alta resistencia es la opción preferida debido a su excelente amortiguación de vibraciones, reducción de ruido y maquinabilidad. Para aplicaciones de presión media a alta y requisitos de turbinas de vapor, la fundición nodular o el acero aleado son más adecuados. La fundición nodular mejora la tenacidad estructural al impacto, mientras que las piezas fundidas o forjadas de acero aleado, tras tratamientos específicos, pueden resistir eficazmente los daños en condiciones de funcionamiento extremas. La fundición en arena es el método convencional para la preparación de piezas brutas. Para las piezas críticas de las carcasas de cojinetes de turbinas de vapor, se emplea la tecnología de forjado en matriz integral. Mediante el control preciso de parámetros como la temperatura de vertido y la presión de forjado, se eliminan defectos internos como la porosidad y las inclusiones, y se optimiza la alineación del grano metálico, proporcionando una base estructural estable para el mecanizado posterior.

El mecanizado de carcasas de rodamientos sigue un sistema de proceso estandarizado que consta de seis pasos secuenciales: pretratamiento de la pieza bruta, mecanizado de desbaste para conformado, semiacabado para refinamiento, tratamiento térmico para refuerzo, acabado para dimensiones finales e inspección del producto terminado. El control del proceso en cada etapa incide directamente en la calidad del producto final. Durante la etapa de desbaste, según las características de fundición o forjado, se aplica un tratamiento de envejecimiento o normalización para aliviar completamente las tensiones internas, evitando así problemas de deformación y agrietamiento durante el mecanizado y uso posteriores. También se realiza un tratamiento superficial para eliminar cascarilla, rebabas y residuos de mecanizado. La etapa de desbaste utiliza equipos CNC de gran tamaño para eliminar rápidamente el exceso de material, conformando la forma básica del componente, las superficies de montaje y las ubicaciones preliminares de los orificios, dejando una tolerancia de mecanizado adecuada según las propiedades del material y los requisitos del tratamiento térmico.

La etapa de tratamiento térmico se adapta al material de la carcasa del cojinete y al escenario de aplicación, y es el paso fundamental para mejorar las propiedades mecánicas y la estabilidad dimensional del componente. Los materiales de fundición en general se someten a un recocido para optimizar la estructura interna y reducir la tensión residual. Los aceros aleados y las carcasas para turbinas de vapor requieren temple y revenido. Este proceso combinado logra un equilibrio óptimo entre resistencia y tenacidad, mejorando la resistencia a la fatiga del componente. A menudo es necesario un tratamiento de envejecimiento secundario después del tratamiento térmico. Mediante un control preciso de la temperatura y el tiempo de remojo, se minimizan las tensiones inducidas durante el tratamiento térmico, lo que garantiza que la carcasa del cojinete mantenga la precisión dimensional durante el funcionamiento a largo plazo y las fluctuaciones de temperatura, previniendo así la deformación estructural.

El acabado se centra en el control preciso de las superficies de contacto clave, lo cual es crucial para garantizar la compatibilidad de la carcasa del cojinete con otros componentes. Se utilizan equipos especializados, como mandrinadoras CNC de alta precisión y rectificadoras de cepillo, para el mecanizado fino de áreas clave como el orificio del cojinete, los rebajes de posicionamiento y los planos de referencia. El orificio del cojinete, como estructura de contacto con el núcleo, requiere un estricto control de las tolerancias dimensionales y geométricas. En las carcasas específicas de turbinas de vapor, las tolerancias del orificio deben controlarse a nivel micrométrico, garantizando al mismo tiempo que la redondez y la coaxialidad cumplan con los estándares para minimizar la vibración excéntrica durante la rotación. Para estructuras internas complejas, como conductos de aceite y canales de refrigeración, los equipos de mecanizado de cinco ejes garantizan un conformado preciso, garantizando la suavidad del paso y la precisión posicional para satisfacer las necesidades de lubricación y refrigeración durante el funcionamiento del equipo.

El tratamiento final y la inspección son las etapas finales del mecanizado de carcasas de rodamientos, que determinan directamente si el producto cumple con las especificaciones para su envío. Tras el mecanizado, se limpian a fondo las virutas internas y los contaminantes superficiales. Las superficies de contacto se rectifican y pulen para mejorar el acabado y el contacto superficial. Durante la fase de montaje, las holguras de los rodamientos y las juntas se ajustan con precisión para garantizar una rotación suave y sin atascamientos, y para alcanzar los estándares de rendimiento de sellado. Finalmente, se realizan comprobaciones exhaustivas de las dimensiones críticas, las tolerancias geométricas y la calidad de la superficie mediante equipos de medición de precisión. Los productos para aplicaciones de alta gama, como las turbinas de vapor, requieren pruebas no destructivas adicionales para identificar defectos internos ocultos. Actualmente, el mecanizado de carcasas de rodamientos avanza hacia la digitalización y la inteligencia. Mediante equipos de fabricación inteligentes y tecnología de simulación, se busca equilibrar la eficiencia de la producción de productos generales con los rigurosos estándares de los componentes especializados de alta resistencia, lo que permite mejoras en la industria de fabricación de equipos.