Babbitt (liga) - Babbitt (alloy)

Porcos e barras de Babbitt Grau 2

Metal babbitt ou metal de rolamento é qualquer uma das várias ligas usadas para a superfície de rolamento em um rolamento liso .

A liga Babbitt original foi inventada em 1839 por Isaac Babbitt em Taunton , Massachusetts , Estados Unidos. Ele revelou uma de suas receitas de ligas metálicas, mas manteve outras como segredos comerciais . Outras formulações foram desenvolvidas posteriormente. Como outros termos cuja origem epônima há muito não enfatiza (como motor a diesel ou tubo de eustáquio ), o termo metal babbitt é frequentemente denominado em letras minúsculas. É preferível ao termo " metal branco ", porque o último termo pode se referir a várias ligas de chumbo, ligas à base de chumbo ou estanho ou metal fundido de zinco.

Microestrutura de babbitt

Babbitt metal é mais vulgarmente utilizado como uma fina camada superficial na estrutura de um complexo multi-metal, mas o seu uso original como um fundido - no local material de suporte de grandes quantidades. O metal babbitt é caracterizado por sua resistência ao desgaste . O metal babbitt é macio e facilmente danificado, o que sugere que pode ser inadequado para uma superfície de rolamento . No entanto, sua estrutura é composta por pequenos cristais duros dispersos em um metal mais macio, o que o torna um compósito com matriz metálica . À medida que o rolamento se desgasta, o metal mais macio se desgasta um pouco, criando caminhos para o lubrificante entre os pontos altos rígidos que fornecem a superfície real do rolamento. Quando o estanho é usado como o metal mais macio, o atrito faz com que o estanho derreta e funcione como um lubrificante, protegendo o rolamento do desgaste quando outros lubrificantes estão ausentes.

Os motores de combustão interna usam metal Babbitt, que é principalmente à base de estanho porque pode suportar cargas cíclicas.

Rolamentos Babbitt tradicionais

No estilo tradicional de um rolamento de metal babbitt, um pillow block de ferro fundido é montado como um ajuste frouxo ao redor do eixo, com o eixo em sua posição final aproximada. A face interna do bloco de almofada de ferro fundido é frequentemente perfurada para formar uma chave para localizar o metal do rolamento à medida que é fundido no lugar. O eixo é revestido com fuligem como agente de liberação , as extremidades do rolamento são preenchidas com argila e metal derretido é derramado na cavidade ao redor do eixo, inicialmente preenchendo a metade do mancal . O rolamento é removido e o metal aparado de volta à superfície superior do pillow block. O metal babbitt endurecido é macio o suficiente para ser cortado com uma faca ou cinzel afiado .

Um calço de aço é inserido para proteger a face do rolamento inferior e para afastar a tampa do pillow block do eixo. Depois de selar novamente as pontas com argila, mais metal é derramado para preencher a tampa do pillow block através do orifício na parte superior da tampa do pillow block que, eventualmente, será um orifício de lubrificação.

As duas metades do rolamento são então divididas no calço, os orifícios de óleo removidos de metal e as passagens de óleo são cortadas na superfície do novo rolamento. O eixo é manchado com azul de engenharia e girado no rolamento. Quando o rolamento é desmontado, o azul preenche as cavidades e é removido pelos pontos altos. Os pontos altos são raspados e o processo repetido, até que um padrão uniforme e uniformemente distribuído de azul apareça quando o eixo é removido. O rolamento é então limpo e lubrificado e calçado de forma que o eixo seja mantido firmemente, mas não preso ao rolamento. O rolamento é então "rodado" ao ser rodado fortemente lubrificado com carga e rotação baixas, completando o processo de expor a superfície dura do rolamento. Após o ajuste final do calço, resulta um rolamento muito confiável e com alta capacidade de carga .

Antes do advento dos motores elétricos de baixo custo , a energia era distribuída pelas fábricas a partir de um motor central por meio de eixos suspensos em centenas de rolamentos Babbitt.

A expressão "rolamento de operação" também deriva desse estilo de rolamento, uma vez que a falha de lubrificação levará ao aumento de calor devido ao atrito no rolamento, levando eventualmente à liquefação do metal do rolamento e escoamento do mancal.

Rolamentos Babbitt modernos

Até meados da década de 1950, os rolamentos Babbitt vazados eram comuns em aplicações automotivas. O Babbitt foi derramado no bloco ou tampas usando um formulário. Babbitts à base de estanho foram usados ​​porque podiam suportar as cargas de impacto encontradas nas bielas e no virabrequim . Os rolamentos Babbitt derramados foram mantidos finos. As hastes e as tampas teriam calços que poderiam ser retirados conforme o Babbitt se vestia. Ford era conhecido por usar dois 0,002 "em cada tampa e Babbitt que era 86% estanho, 7% cobre, 7% antimônio (consulte os catálogos KRW para o Modelo T). Calços de aço foram usados ​​como calços de latão usados ​​hoje tendem a comprimir ao longo do tempo, contribuindo para uma vida útil mais curta do rolamento. Os rolamentos Babbitt vazados costumam durar mais de 80.000 quilômetros antes de precisar de substituição. Os rolamentos Babbitt vazados também costumam falhar normalmente, permitindo que o carro seja dirigido por longos períodos de tempo. O rolamento defeituoso é provavelmente não danificará o virabrequim.

Na prática mais moderna, o virabrequim e os rolamentos da extremidade grande da biela em um motor de automóvel moderno são feitos de uma carcaça de aço substituível, presa às capas dos rolamentos. A superfície interna do casco de aço é revestida com um revestimento de bronze , que por sua vez é revestido com uma fina camada de metal Babbitt como superfície de apoio.

O processo de colocação dessa camada de metal branco é conhecido como Babbitting.

Rolamentos alternativos

Em muitas aplicações, mancais de rolamentos de elementos , tais como esferas ou os rolamentos de rolos , ter substituído rolamentos Babbitt. Embora esses rolamentos possam oferecer um coeficiente de atrito mais baixo do que os rolamentos lisos, sua principal vantagem é que eles podem operar de forma confiável sem um fornecimento contínuo de lubrificante pressurizado. Os rolamentos de esferas e de rolos também podem ser usados ​​em configurações que são necessárias para suportar empuxos radiais e axiais . No entanto, os rolamentos de elemento rolante não têm a capacidade benéfica de amortecimento e carga de choque fornecida por rolamentos de filme fluido, como o Babbitt.

Ligas de babbitt

Nomes da Indústria Grau ASTM Comentários Sn Pb Cu Sb Como outro. Ponto de rendimento , psi D  (MPa)
Limite elástico aparente de Johnson psi (MPa) E
Ponto de fusão
° F (° C)

Temperatura adequada de derramamento ° F (° C)
20 ° C (68 ° F) 100 ° C (212 ° F) 20 ° C (68 ° F) 100 ° C (212 ° F)
No. 1 1 90-92 ≤ 0,35 4-5 4-5 4400 (30,3) 2650 (18,3) 2.450 (16,9) 1050 (7,2) 433 (223) 825 (441)
Níquel Genuíno 2 Mais comum e padrão da indústria para revestimento de rolamentos. 88-90 ≤ 0,35 3-4 7-8 6100 (42,0) 3000 (20,6) 3350 (23,1) 1100 (7,6) 466 (241) 795 (424)
Super resistente 3 83-85 ≤ 0,35 7,5-8,5 7,5-8,5 6600 (45,5) 3150 (21,7) 5350 (36,9) 1300 (9,0) 464 (240) 915 (491)
4ª série 4 74-76 9,3-10,7 2,5–3,5 11-13
Grau 11 11 86-89 ≤ 0,35 5-6,5 6-7,5
Pressão Pesada 7 9,3-10,7 72,5-76,5 14-16 0,3–0,6 3550 (24,5) 1600 (11,0) 2500 (17,2) 1350 (9,3) 464 (240) 640 (338)
Real 8 4,5-5,5 77,9-81,2 14-16 0,3–0,6 3400 (23,4) 1750 (12,1) 2650 (18,3) 1200 (8,3) 459 (237) 645 (341)
13ª série 13 5,5-6,5 82,5-85 9,5-10,5 ≤ 0,25
Durite 15 0,8-1,2 79,9-83,9 14,5-17,5 0,8-1,4
D Os valores do ponto de escoamento foram retirados das curvas tensão-deformação na deformação de 0,125% do comprimento de referência
O limite elástico aparente de E Johnson é considerado como a tensão unitária no ponto onde a inclinação da tangente à curva é 2/3 vezes sua inclinação na origem

A ciência de suportar a seleção de Babbitt

A engenharia do revestimento Babbitt de um rolamento geralmente é concluída durante o projeto da máquina. Ao selecionar o tipo adequado de Babbitt para um determinado trabalho, há uma série de fatores a levar em consideração, os mais importantes dos quais são os seguintes:

  1. Velocidade da superfície do eixo
  2. Carga que o rolamento deve carregar

Não há dúvida de que, se um rolamento deve ser altamente carregado em relação ao seu tamanho, uma liga de alto estanho é desejável; enquanto para trabalho de velocidade muito mais lenta e rolamentos menos carregados, um Babbitt à base de chumbo pode ser empregado e é muito mais econômico.

1. Velocidade de superfície do eixo: (O número de pés percorridos por minuto pelo eixo circunferencialmente.)

Fórmula : (Pi x D x RPM) / 12 = S
Exemplo : Determine a superfície de um eixo de 2 polegadas de diâmetro indo a 1.400 revoluções por minuto (RPM)
(Pi x D x RPM) / 12 = (3,1416 x 2 x 1.400) / 12 = 733,04 Ft / min

Onde: Pi = 3,1416, D = Diâmetro do eixo, S = Velocidade superficial do eixo

2. O rolamento de carga é necessário para transportar: (o peso que está sendo exercido por meio dos pesos combinados do eixo e quaisquer outros pesos diretos no eixo e medido em libras por polegada quadrada ).

Fórmula : W / (ID x LOB) = L
Exemplo : Determine a carga em um rolamento de 2 polegadas ID, 5 polegadas de comprimento e carregando um peso de 3.100 lbs
W / (ID x LOB) = 3.100 / (2 x 5) = 310 Lbs / sq.in

Onde: W = Peso total transportado pelo rolamento, ID = Diâmetro interno do rolamento, LOB = Comprimento do rolamento, L = rolamento de carga necessário para transportar

Seleção de rolamento Babbitt

Embora não estejam sujeitos a cálculos precisos, as seguintes considerações também devem ser levadas em consideração:

  • Continuidade de serviço
  • Características de ligação
  • Instalações de refrigeração
  • Lubrificação
  • Limpeza
  • Cronograma de manutenção para o rolamento em uso
  • Por exemplo, um rolamento em uso contínuo em um ambiente hostil sem manutenção regular exigirá Babbitt e lubrificação diferente do que um rolamento em uso intermitente em um ambiente limpo e leve. Essa chamada arte é, na verdade, a condensação da experiência do técnico e da experiência do rolamento sendo reconstruído.

Se o rolamento teve um bom desempenho em uso por muitos anos, ele precisa simplesmente ser reconstruído de acordo com sua especificação e formulação originais. Neste caso, as maiores preocupações do técnico são:

  1. Preparação da superfície do casquilho
  2. Características de ligação do composto de estanhagem e da camada de Babbitt e,
  3. Preparação e acabamento da superfície de rolamento de carga

Eco-Babbitt

Eco-Babbitt é uma liga de 90% Sn, 7% Zn, 3% Cu que não é tecnicamente um metal Babbitt. Consulte Ligas de solda para obter mais informações sobre Eco-Babbitt.

Referências

Bibliografia

links externos