Una pieza componente solicitada por rodadura y un procedimiento para el tratamiento superficial de una pieza componente solicitada por rodadura.

Pieza componente solicitada por rodadura con una superficie, que por lo menos en algunas zonas está formada como una capa de óxido de hierro

, conteniendo la capa de óxido de hierro por lo menos 99 % en peso de un óxido de hierro en forma de una estructura 5 compuesta de la fórmula empírica Fe3O4 y como máximo 0,5 % en peso de óxido de hierro libre de la fórmula empírica Fe2O3, que no es ninguna parte componente de la estructura compuesta, y estando estructurada la capa de óxido de hierro de un modo estanco a los líquidos y teniendo un grosor de como máximo 2,0 μm.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2008/010430.

Solicitante: AB SKF.

Nacionalidad solicitante: Suecia.

Dirección: HORNSGATAN 1 415 50 GÖTEBORG SUECIA.

Inventor/es: VON SCHLEINITZ,THILO.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > ELEMENTOS O CONJUNTOS DE TECNOLOGIA; MEDIDAS GENERALES... > ARBOLES; ARBOLES FLEXIBLES; MEDIOS MECANICOS PARA... > Elementos de los cojinetes; Procedimientos especiales... > F16C33/62 (Empleo de materiales específicos)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > ELEMENTOS O CONJUNTOS DE TECNOLOGIA; MEDIDAS GENERALES... > ARBOLES; ARBOLES FLEXIBLES; MEDIOS MECANICOS PARA... > Elementos de los cojinetes; Procedimientos especiales... > F16C33/64 (Procedimientos especiales de fabricación)

PDF original: ES-2466021_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Una pieza componente solicitada por rodadura y un procedimiento para el tratamiento superficial de una pieza componente solicitada por rodadura El invento se refiere a una pieza componente solicitada por rodadura con una superficie, que en algunas zonas está estructurada como una capa de óxido de hierro. Por lo demás, el invento se refiere a un procedimiento para el tratamiento superficial de piezas componentes solicitadas por rodadura.

A partir del documento de patente alemana DE 23 29 576 se conoce un procedimiento para el mejoramiento superficial de elementos o respectivamente bolas rodantes y/o pistas de circulación de articulaciones homocinéticas o respectivamente cojinetes de rodamiento, en el que los objetos que han de ser tratados se desengrasan en un baño acuoso de desengrasado con un valor del pH de 7 hasta 10. A continuación, se efectúan un enjuague con agua corriente fría y luego un tratamiento durante 15 minutos a una temperatura de 128 ºC hasta 135 ºC en una solución acuosa saturada de una mezcla de sales a base de 80 hasta 90 % en peso de hidróxido de sodio, de 5 hasta 15 % en peso de nitrito de sodio y de 3 hasta 10 % en peso de hidrógenofosfato de sodio.

A partir del documento de patente de los EE.UU. US-A-2202773 se conocen unas piezas componentes de apoyos y cojinetes que tienen una capa de óxido de hierro a base de Fe3O4.

Una misión del invento es formar, en la zona de la superficie de una pieza componente solicitada por rodadura, una capa de óxido de hierro de tal manera que la pieza componente tenga unas buenas propiedades tribológicas, que estructuren de un modo favorable las condiciones en la fase de entrada de la pieza componente y que prolonguen la capacidad química de resistir así como la duración de vida útil de la pieza componente.

El problema planteado por esta misión se resuelve por medio de una pieza componente solicitada por rodadura, que tiene la combinación de características de la reivindicación 1

La pieza componente conforme al invento tiene una superficie, que por lo menos en algunas zonas está estructurada como una capa de óxido de hierro, conteniendo la capa de óxido de hierro por lo menos 99 % en peso de un óxido de hierro en forma de una estructura compuesta de la fórmula empírica Fe3O4 y como máximo 0, 5 % en peso de un óxido de hierro libre de la fórmula empírica Fe2O3, que no es ninguna parte componente de la estructura compuesta, y estando estructurada de un modo estanco a los líquidos, y teniendo un grosor de cómo máximo 2, 0 μm.

Una capa de óxido de hierro estructurada de esta manera posee una estructura uniforme muy fina, es muy densa y dispone de una alta resistencia contra acciones mecánicas y químicas. Por consiguiente, la pieza componente tiene en la zona de la capa de óxido de hierro unas buenas propiedades mecánicas y químicas. Además de ello, la pieza componente tiene en la zona de la capa de óxido de hierro una baja energía superficial y unas buenas propiedades de mojadura frente a los agentes lubricantes.

En particular, la pieza componente tiene un pequeño desgaste. Por ejemplo, un ensayo de abrasión con un paño blanco de algodón bajo una alta fuerza no pone de manifiesto ninguna abrasión. Otra ventaja más consiste en que la pieza componente tiene buenas propiedades tribológicas en la zona de la capa de óxido de hierro. En particular, la capa de óxido de hierro da lugar a que el aumento de la temperatura, que es provocado por la porción de deslizamiento que va acompañada por regla general con un movimiento de rodadura, resulta pequeño. Asimismo se evitan unos daños secundarios de la superficie todavía no alisada al entrar las piezas componentes.

Por medio de la estructuración estanca a los líquidos de la capa de óxido de hierro, la pieza componente está protegida contra la acción de ácidos y lejías así como de compuestos de fósforo y azufre, puesto que los líquidos y las sustancias contenidas en ellos no pueden penetrar por debajo de la capa de óxido de hierro hasta llegar al acero. La protección contra una acción de compuestos de fósforo y azufre es ventajosa en particular en el caso del empleo de la pieza componente en común con un agente lubricante, puesto que los agentes lubricantes tienen a veces unos aditivos que contienen compuestos de fósforo y azufre.

La composición de la capa de óxido de hierro se puede comprobar por ejemplo por medio de una espectroscopia de Mössbauer. La estructuración estanca a los líquidos de la capa de óxido de hierro se puede comprobar por medio de un ensayo con sulfato de cobre, en cuyo caso después de una acción durante un minuto, por regla general incluso después de una acción durante cinco minutos, de una solución al 5 % de sulfato de cobre, con 10 aumentos todavía no se pueden reconocer ningunas zonas coloreadas de rojo.

La capa de óxido de hierro puede estar estructurada en particular de tal manera, que ella no contenga nada de óxido de hierro libre de la fórmula empírica Fe2O3.

La estructura compuesta contiene de manera preferida un óxido de hierro de la fórmula empírica Fe2O3 y un óxido de hierro de la fórmula empírica FeO en una relación estequiométrica de 1:1.

La pieza componente puede estar estructurada como una pieza componente de cojinete de rodamiento. En particular, la pieza componente se puede haber fabricado a base de un acero de baja aleación. Además, es ventajoso que la pieza componente se fabrique a base de un acero templable en toda su masa. Es especialmente apropiado un acero para cojinetes de rodamiento, por ejemplo un acero del tipo 100Cr6.

La capa de óxido de hierro tiene de manera preferida un grosor de como máximo 1 μm, en particular como máximo 0, 75 μm. Una capa de óxido de hierro tan delgada tiene la ventaja, de que apenas se perjudica la estabilidad dimensional de la pieza componente.

La capa de óxido de hierro puede estar estructurada de un modo finamente policristalino y tener un gran número de celdas de oxidación, siendo la media aritmética de la extensión de las celdas de oxidación individuales perpendicularmente a la superficie de la pieza componente mayor que la media aritmética de la extensión de las celdas de oxidación individuales paralelamente a la superficie de la pieza componente. De este modo se puede formar una estructura superficial muy uniforme y cerrada.

Asimismo es posible que la capa de óxido de hierro esté estructurada de un modo macroestructuralmente amorfo. Esto da lugar asimismo a una estructura superficial cerrada. La diferenciación entre “amorfo” y “finamente cristalino” depende del orden de magnitud de la observación. Frente, por ejemplo, a una capa de fosfato, el bruñido confiere una impresión amoría. En el caso de una observación esencialmente más fina, ella sin embargo está ordenada dentro de su microestructura y por lo tanto, en el sentido más estrecho, no es amoría. Las propiedades magnéticas de la pieza permanecen, a pesar de todo, casi inalteradas.

La pieza componente puede tener una zona de la superficie rectificada o bruñida antes de la formación de la capa de óxido de hierro, pudiendo ser visibles, después de una formación de la capa de óxido de hierro dentro de estazona de la superficie, unas huellas de mecanización provocadas por la rectificación o el bruñido. Éstas son unos arañazos, que habían sido provocados por unos granos abrasivos en la mecanización fina. En tal caso no es necesario, que la superficie sea refregada antes de la observación de los arañazos, puesto que a la superficie no se adhieren ningunos recubrimientos sueltos o descohesionados. En particular puede ser visible, a partir de la mecanización por la rectificación o el bruñido, por lo menos un arañazo... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Pieza componente solicitada por rodadura con una superficie, que por lo menos en algunas zonas está formada como una capa de óxido de hierro, conteniendo la capa de óxido de hierro por lo menos 99 % en peso de un óxido de hierro en forma de una estructura compuesta de la fórmula empírica Fe3O4 y como máximo 0, 5 % en peso de óxido de hierro libre de la fórmula empírica Fe2O3, que no es ninguna parte componente de la estructura compuesta, y estando estructurada la capa de óxido de hierro de un modo estanco a los líquidos y teniendo un grosor de como máximo 2, 0 μm.

2. Pieza componente de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por que la capa de óxido de hierro no contiene nada de óxido de hierro libre de la fórmula empírica Fe2O3.

3. Pieza componente de acuerdo con una de las precedentes reivindicaciones, caracterizada por que la estructura compuesta contiene un óxido de hierro de la fórmula empírica Fe2O3 y un óxido de hierro de la fórmula empírica FeO 15 en una relación estequiométrica de 1:1.

4. Pieza componente de acuerdo con una de las precedentes reivindicaciones, caracterizada por que está estructurada como una pieza componente de un cojinete de rodamiento.

5. Pieza componente de acuerdo con una de las precedentes reivindicaciones, caracterizada por que se fabrica a base de un acero de baja aleación.

6. Pieza componente de acuerdo con una de las precedentes reivindicaciones, caracterizada por que se fabrica a base de un acero que es templable en toda su masa. 25

7. Pieza componente de acuerdo con una de las precedentes reivindicaciones, caracterizada por que se fabrica a base de un acero para cojinetes de rodamiento.

8. Pieza componente de acuerdo con una de las precedentes reivindicaciones, caracterizada por que se fabrica a 30 base de un acero del tipo 100Cr6.

9. Pieza componente de acuerdo con una de las precedentes reivindicaciones, caracterizada por que la capa de óxido de hierro tiene un grosor de como máximo 1 μm.

10. Pieza componente de acuerdo con reivindicación 9, caracterizada por que la capa de óxido de hierro tiene un grosor de como máximo 0, 75 μm.

11. Pieza componente de acuerdo con una de las precedentes reivindicaciones, caracterizada por que la capa de óxido de hierro está estructurada de un modo policristalino y tiene un gran número de celdas de oxidación, siendo la media aritmética de la extensión de las celdas de oxidación perpendicularmente a la superficie de la pieza componente mayor que la media aritmética de la extensión de las celdas de oxidación paralelamente a la superficie de la pieza componente.

12. Pieza componente de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 10, caracterizada por que la capa de 45 óxido de hierro está estructurada de un modo macroestructuralmente amorfo.

13. Pieza componente de acuerdo con una de las precedentes reivindicaciones, caracterizada por que tiene una zona superectificada o bruñida, dentro de la cual son visibles las huellas de mecanización provocadas por la rectificación o el bruñido.

14. Pieza componente de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizada por que a partir de la mecanización por la rectificación o el bruñido es visible por lo menos un arañazo por cada 5 μm.