Este artigo detalha a luva do eixo principal de britadores cônicos, um componente crucial posicionado entre o eixo principal e o conjunto excêntrico. Suas principais funções são suporte radial, redução de atrito, distribuição de carga e retenção de lubrificação. O componente consiste no corpo da luva, furo interno, superfície externa, canais de lubrificação, flange (em alguns projetos) e ranhuras indicadoras de desgaste, cada uma com características estruturais específicas. O processo de fundição do corpo da luva de bronze é detalhado, incluindo a seleção do material (bronze fosforoso), modelagem, moldagem, fusão, vazamento, tratamento térmico e inspeção. O processo de usinagem e fabricação também é descrito, abrangendo usinagem de desbaste/acabamento, tratamento de superfície e preparação da montagem. Além disso, são especificadas medidas de controle de qualidade, como validação de materiais, verificações de precisão dimensional, inspeção de qualidade de superfície, testes funcionais e testes de resistência ao desgaste. Esses processos garantem que a luva do eixo principal forneça suporte confiável e redução de atrito, aumentando a eficiência e a vida útil do britador cônico sob cargas pesadas.
Introdução detalhada ao componente da luva do eixo principal do britador cônico
1. Função e papel da luva do eixo principal
A luva do eixo principal (também chamada de bucha do eixo principal) é um componente crítico em britadores cônicos, posicionada entre o eixo principal e o conjunto excêntrico. Suas principais funções incluem:
Suporte Radial: Estabilizar o eixo principal durante a rotação de alta velocidade, garantindo alinhamento concêntrico com a luva excêntrica para evitar oscilações.
Redução de atrito: Atuando como uma interface resistente ao desgaste entre o eixo principal rotativo e componentes estacionários ou semi-estacionários, minimizando o contato metal com metal.
Distribuição de carga: Absorvendo forças radiais geradas durante o esmagamento, protegendo o eixo principal de estresse excessivo e falha prematura.
Retenção de Lubrificação:Contendo lubrificantes na folga entre a luva e o eixo, mantendo uma película de óleo hidrodinâmica para uma operação suave.
2. Composição e estrutura da luva do eixo principal
A luva do eixo principal é normalmente um componente oco cilíndrico ou cônico com dimensões internas e externas precisas, consistindo de:
Corpo da manga: Estrutura cilíndrica central, geralmente feita de bronze fundido de alta resistência (por exemplo, CuSn10Pb1) ou aço-liga (42CrMo) com superfície resistente ao desgaste. Seu comprimento e espessura variam de acordo com o modelo do britador, adaptando-se ao diâmetro do eixo principal e aos requisitos de carga.
Furo interno: Um furo central usinado com precisão que se encaixa sobre o eixo principal com uma folga controlada (0,1–0,3 mm), permitindo a rotação e mantendo a película lubrificante. O furo pode apresentar ranhuras espirais ou bolsas de óleo para melhorar a distribuição do lubrificante.
Superfície externa: Usinado para se ajustar perfeitamente à luva excêntrica ou estrutura, geralmente com um perfil cônico (1:10 ou 1:20) para ajuste de interferência, evitando movimento relativo sob carga.
Canais de Lubrificação: Furos axiais ou radiais perfurados através da luva para fornecer óleo do sistema de lubrificação principal para o furo interno, garantindo lubrificação contínua na interface eixo-luva.
Flange ou colar (em alguns modelos): Uma projeção radial em uma extremidade para localizar axialmente a luva, evitando deslocamento axial durante a operação.
Ranhuras indicadoras de desgaste: ranhuras circunferenciais rasas no furo interno para indicar visualmente os níveis de desgaste — quando as ranhuras estão desgastadas, a luva precisa ser substituída.
3. Processo de fundição para o corpo da manga
Para mangas de bronze (mais comuns devido às excelentes propriedades antifricção), o processo de fundição é o seguinte:
Seleção de materiais: O bronze fosforoso (CuSn10Pb1) é preferido por sua alta resistência ao desgaste, boa condutividade térmica e compatibilidade com eixos de aço. Contém 10% de estanho (Sn), 1% de chumbo (Pb) e o restante de cobre (Cu) para usinabilidade ideal.
Criação de padrões: Um padrão de metal ou cera é criado para replicar a geometria da luva, incluindo o furo interno, a superfície externa e os canais de lubrificação. Para fundição de precisão (usada em projetos complexos), os padrões de cera são montados em um sprue.
Moldagem:
Para fundição em areia: moldes de areia aglomerados com resina são formados ao redor do padrão, com um núcleo para moldar o furo interno.
Para fundição de precisão: os padrões de cera são revestidos com pasta cerâmica, secos para formar uma casca e depois derretidos para deixar um molde cerâmico oco.
Derretendo e Derramando: O bronze é derretido em um forno de indução a 1080–1120 °C. O metal fundido é despejado no molde por gravidade ou pressão, garantindo o preenchimento completo de seções finas (por exemplo, bordas de flanges).
Resfriamento e Shakeout: A peça fundida esfria até a temperatura ambiente e, em seguida, é removida do molde. As peças fundidas em areia passam por jateamento para remover a areia residual; as peças fundidas de precisão têm suas cascas de cerâmica removidas por vibração ou jato de água.
Tratamento térmico:As mangas de bronze são recozidas a 600–650 °C por 1–2 horas e depois resfriadas ao ar para aliviar o estresse interno e melhorar a usinabilidade.
Inspeção de Fundição: Verificações visuais para defeitos superficiais (porosidade, rachaduras ou preenchimento incompleto). O teste ultrassônico (UT) detecta falhas internas, garantindo que não haja defeitos maiores que φ1 mm em áreas críticas de suporte de carga.
4. Processo de Usinagem e Fabricação
Usinagem de desbaste:
A superfície externa e o flange (se presente) são torneados para remover o excesso de material, deixando uma margem de acabamento de 0,5–1 mm.
O furo interno é perfurado grosseiramente e alargado até o tamanho aproximado, com usinagem inicial dos furos do canal de lubrificação.
Usinagem de Acabamento:
Furo interno: Afiado com precisão para atingir tolerância IT6, com rugosidade superficial de Ra0,4–0,8 μm para reduzir o atrito. Ranhuras espirais (se necessário) são cortadas em torno CNC com ferramenta de ranhurar, com profundidade e passo controlados em ±0,02 mm.
Superfície externa: retificada em um perfil cônico ou cilíndrico (dependendo do projeto) com tolerância IT7, garantindo um encaixe firme com a luva excêntrica. As superfícies cônicas são verificadas com um calibrador de conicidade.
Canais de lubrificação: perfurados e rosqueados para conexão com o sistema de lubrificação do britador, com bordas rebarbadas para evitar obstrução do fluxo de óleo.
Tratamento de superfície:
O furo interno pode ser revestido com um lubrificante sólido (por exemplo, dissulfeto de molibdênio) ou galvanizado com cromo duro (5–10 μm de espessura) para aumentar a resistência ao desgaste.
A superfície externa é polida para remover rebarbas e garantir um encaixe de interferência adequado com os componentes correspondentes.
Preparação da montagem:
A luva é aquecida (200–300 °C) para expandir seu diâmetro externo para encaixe por pressão na luva excêntrica (ajuste por contração).
Após o resfriamento, a folga do furo interno com o eixo principal é medida usando calibradores de folga para garantir que atenda às especificações (0,1–0,3 mm).
5. Processos de Controle de Qualidade
Validação de materiais: A análise espectrométrica confirma a composição do bronze (Cu: 88–90%, Sn: 9–11%, Pb: 0,5–1,5%). O teste de dureza (80–100 HBW) garante que as propriedades do material atendem aos padrões.
Verificações de precisão dimensional:
A Máquina de Medição por Coordenadas (CMM) verifica o diâmetro interno do furo, o diâmetro externo, o ângulo cônico e as dimensões da ranhura.
A circularidade do furo interno é medida com um testador de circularidade, exigindo um desvio ≤0,005 mm.
Inspeção de qualidade de superfície:
A rugosidade da superfície do furo interno é verificada com um perfilômetro, garantindo Ra ≤0,8 μm.
Testes visuais e de penetração de tinta (DPT) detectam rachaduras ou arranhões em superfícies críticas.
Teste Funcional:
Verificação da folga: a luva é ajustada em um eixo de teste para confirmar a folga radial dentro da faixa de projeto.
Teste de fluxo de lubrificação: o óleo é bombeado através de canais para garantir fluxo desobstruído para as ranhuras do furo interno.
Teste de resistência ao desgaste:
Uma luva de amostra passa por testes de desgaste acelerado sob condições simuladas de carga e velocidade, verificando uma taxa de desgaste ≤0,01 mm/100 horas.
A fabricação precisa e o rigoroso controle de qualidade da luva do eixo principal garantem que ela forneça suporte confiável e redução de atrito, contribuindo diretamente para a eficiência e a vida útil do britador cônico sob pesadas cargas de britagem
