BR112020004437A2 - método para a fabricação de um componente de mancal, bem como componente de mancal - Google Patents

Abstract

A invenção se refere a um método para a fabricação de um componente de mancal (1), sendo que, uma peça bruta do componente de mancal (2) apresenta um substrato metálico (3) à base de ferro e uma camada de conversão (4), sendo que, a camada de conversão (4) é aplicada sobre o substrato metálico (3) e apresenta uma espessura da camada de saída (db), sendo que, como camada de conversão (4) é formada uma camada de brunimento à base de óxido de ferro, que é produzida através de tratamento do substrato metálico (3) por meio de um banho de tratamento alcalino, sendo que, para a obtenção do componente de mancal (1) o substrato metálico (3) é endurecido e a peça bruta do componente de mancal (2) pelo menos em uma área da camada de conversão (4) é rodada por meio de um corpo esférico (6), sendo que, nessa área a camada de conversão (4) é compactada e forma uma camada de proteção (8) do componente de mancal (1) com uma espessura da camada final de, sendo que, a espessura da camada final de é menor do que 95 por cento da espessura da camada de saída db.

Description

"MÉTODO PARA A FABRICAÇÃO DE UM COMPONENTE DE MANCAL, BEM COMO COMPONENTE DE MANCAL"

[0001] A invenção se refere a um método para a fabricação de um componente de mancal, sendo que, uma peça bruta do componente de mancal apresenta um substrato metálico à base de ferro e uma camada de conversão, sendo que, a camada de conversão é executada pelo menos parcialmente sobre o substrato metálico e apresenta uma espessura da camada de saída. Além disso, a invenção se refere a um componente de mancal.

[0002] Componentes de mancal e mancais de rolamento são empregados em uma infinidade de objetos do cotidiano e para fins industriais, por exemplo, em geradores de energia eólica ou em mancais de rodas. Componentes de mancal desse tipo apresentam uma vida útil, sendo que, como uma vida útil desse tipo compreende-se o número de rotações ou as horas de operação, até que uma falha ocorra. Frequentemente a falha do componente de mancal se baseia em um dano do material e/ou na fadiga do material. Um fenômeno frequente de um dano do material desse tipo são rachaduras cáusticas brancas (em inglês: white-etching-cracks, abreviado WEC). No estado da técnica é respondido a tais fenômenos prematuros de fadiga através da aplicação de camadas de passivação, por exemplo, por meio de brunimento. No entanto, em componentes de mancal com uma camada de passivação desse tipo também podem vir a ocorrer fenômenos de fadiga do material, em particular, também no tempo de início.

[0003] O documento de patente alemão DE 10 2007 055 575

Al descreve um elemento de pista de um mancal de rolamento, sendo que, o elemento de pista apresenta pelo menos uma pista de rolamento, sendo que, sobre a pista de rolamento estão previstos corpos de rolamento de aço. Nesse caso, O elemento de pista é executado, de tal modo que em uma área de profundidade total de O a cerca de 40 micrômetros sob a superfície da pista de rolamento ele apresenta tensões residuais de pressão no valor de pelo menos 400 megapascals.

[0004] À invenção cabe a tarefa de preparar um método para a fabricação de um componente de mancal e um componente de mancal, o qual apresente uma vida útil prolongada. Em particular, o método para a fabricação do componente de mancal deve preparar um componente de mancal, o qual disponha de uma camada de proteção não susceptível à fadiga.

[0005] Essa tarefa é solucionada por meio do método para a fabricação de um componente de mancal com as características da reivindicação 1, bem como por meio do componente de mancal com as características da reivindicação 9. Formas de execução preferidas e/ou vantajosas da invenção resultam das reivindicações subordinadas, da descrição a seguir, e/ou das figuras anexas.

[0006] Portanto, para o método para a fabricação de um componente de mancal, de acordo com a invenção a tarefa é solucionada pelo fato de que uma peça bruta do componente de mancal apresenta um substrato metálico à base de ferro e uma camada de conversão, sendo que, a camada de conversão é executada pelo menos parcialmente sobre o substrato metálico e apresenta uma espessura da camada de saída, sendo que, como camada de conversão é formada uma camada de brunimento à base de óxido de ferro, que é produzida através de tratamento do substrato metálico por meio de um banho de tratamento alcalino. Para a obtenção do componente de mancal o substrato metálico da peça bruta do componente de mancal é endurecido e a peça bruta do componente de mancal, pelo menos em uma área da camada de conversão, é rolada por meio de um corpo esférico, sendo que, nessa área a camada de conversão é compactada e forma uma camada de proteção do componente de mancal com uma espessura da camada final, sendo que, a espessura da camada final é menor do que 95 por cento da espessura da camada de saída.

[0007] Em particular, o componente de mancal é um componente de um mancal de rolamento ou de um mancal de deslizamento, em particular, um anel do mancal, um elemento de pista ou um corpo de rolamento.

[0008] O componente de mancal se baseia, em particular em uma peça bruta do componente de mancal. A peça bruta do componente de mancal apresenta um substrato metálico à base de ferro e uma camada de conversão. Uma camada de conversão é formada por uma transformação química do material do substrato metálico em sua superfície, em particular, através de uma oxidação do substrato metálico em sua superfície. O substrato metálico à base de ferro é formado em particular, de aço ou de aço inoxidável, de preferência, de aço de mancal. A peça bruta do componente de mancal, de preferência, é uma peça bruta do componente de mancal torneada, uma peça bruta do componente de mancal esmerilhada e/ou uma peça bruta do componente de mancal retificada.

[0009] A peça bruta do componente de mancal apresenta uma camada de conversão, sendo que, a camada de conversão cobre, de preferência, completamente a superfície da peça bruta do componente de mancal. De modo alternativo, a camada de conversão está disponível parcialmente ou em seções sobre a superfície da peça bruta do componente de mancal. A camada de conversão é uma camada preta de oxidação de borda em forma de uma camada de brunimento.

[0010] Complementando, a camada de conversão pode compreender um material orgânico introduzido através de um tratamento posterior da camada de conversão como, por exemplo, um material sintético. A camada de conversão apresenta uma espessura da camada de saída. De preferência, a espessura da camada de saída tem o mesmo tamanho na área total da peça bruta do componente de mancal. A espessura da camada de saída é, de preferência, maior do que 0,5 micrômetros, em particular, maior do que l1 micrometro. A camada de conversão pode ser deformada, em especial, plasticamente e de preferência, depois da deformação plástica devido à rolagem ela tem uma forma estável.

[0011] O componente de mancal é obtido a partir da peça bruta do componente de mancal por meio de rolagem da peça bruta do componente de mancal, sendo que, a camada de conversão é rolada pelo menos parcialmente. Durante a rolagem a camada de conversão é admitida com uma força e/ou com uma pressão. A pressão durante a rolagem é especialmente maior do que 2000 megapascals, de preferência, maior do que 5000 megapascals e em especial maior do que 7000 megapascals.

[0012] Depois da rolagem a camada de conversão forma uma camada de proteção do componente de mancal. A camada de proteção é formada, com isso, pela camada de conversão compactada e alisada através do rolamento. A camada de proteção do componente de mancal apresenta uma espessura da camada final. Em particular, a espessura da camada final da camada de proteção tem o mesmo tamanho em todas as áreas do componente de mancal. A espessura da camada final é particularmente menor do que 1,8 micrômetros, de preferência, menor do que 1,5 micrômetros e em especial menor do que 1 micrômetro. A rolagem da camada de conversão é executada de tal modo que a camada de conversão é compactada, de tal modo que a espessura da camada final apresenta uma espessura, que é menor do que 95% da espessura da camada de saída, em particular, também menor do que 90% e em especial menor do que 80% da espessura da camada de saída.

[0013] Através da invenção é preparado um método para a fabricação de um componente de mancal, o qual apresenta uma camada de proteção compactada de maneira uniforme e continuamente. A rolagem da camada de conversão representa, por exemplo, uma contração suave e/ou uma contração manufaturada com parâmetros determináveis do componente de mancal. No entanto, no estado da técnica no caso de contração de componentes de mancal revestidos vem a ocorrer uma contração irregular em seu emprego propriamente dito, sendo que, a camada de conversão não é compactada de maneira uniforme em todos os lugares e, por conseguinte, a camada de proteção não é formada de maneira uniforme em todos os lugares. Além disso, pode ocorrer que durante a montagem a camada de conversão de uma peça bruta do componente de mancal encoste e/ou prenda no canto, de tal modo que a camada de conversão é destruída parcialmente e nas seções destruídas e/ou danificadas venha a ocorrer mais rápido uma fadiga. Em contrapartida, através da rolagem visada de acordo com a invenção da camada de conversão pode ser formada uma camada de proteção contínua, particularmente uniforme e, por conseguinte, a estabilidade a longo prazo do componente de mancal pode ser aumentada.

[0014] A camada de conversão é uma camada de brunimento à base de ferro, de preferência, compreendendo óxido de ferro, e em especial compreendendo um óxido misto de ferro. Nesse caso, para a formação da camada de brunimento, um substrato metálico à base de ferro endurecido anteriormente é oxidado superficialmente. Além disso, pode ser previsto que a camada de conversão seja tratada posteriormente com material orgânico, por exemplo, seja provida com um revestimento de material sintético, por exemplo, de um verniz ou cera. Mas também pode existir uma impregnação da camada de conversão por meio de um lubrificante, em particular, de um óleo, graxa ou de um meio de deslocamento de água. É particularmente preferido se a camada de conversão for uma camada de brunimento da designação Durotect-BO (óxido misto de ferro predominantemente magnetita) da firma Schaeffler.

[0015] Nesse caso, o endurecimento do substrato metálico pode ocorrer por meio de um processo de endurecimento usual. Em particular, é realizada uma cementação, um endurecimento indutivo, uma carbonitretação, uma nitretação, uma carburação um endurecimento martensítico ou um endurecimento bainítico. Tem-se mostrado que o endurecimento do substrato metálico antes da formação da camada de brunimento possibilita uma compactação particularmente uniforme da camada de brunimento através da rolagem.

[0016] Em particular, está previsto que o corpo esférico para a rolagem da camada de brunimento é componente de uma ferramenta hidrostática de rolamento liso ou fixo. Em particular, a ferramenta hidrostática de rolamento pode ser operada, de tal modo que a pressão durante a rolagem pode ser ajustada de modo visado. Além disso, pode ser previsto que o corpo esférico da ferramenta hidrostática de rolamento role sobre toda a superfície da peça bruta do componente de mancal, sendo que, nesse caso, a ferramenta hidrostática de rolamento e/ou a peça bruta do componente de mancal é movimentada.

[0017] Em particular, o corpo esférico é formado por uma esfera de metal duro ou uma esfera de cerâmica. Em especial a ferramenta hidrostática de rolamento é executada com uma esfera de metal duro ou uma esfera de cerâmica como corpo esférico. Em particular, pode ser previsto que a ferramenta de rolamento apresente uma esfera, sendo que, a esfera é intercambiável e/ou o diâmetro da esfera da ferramenta de rolamento é variável. Por exemplo, a ferramenta de rolamento pode ser operada com esferas de diferentes diâmetros, sendo que, as esferas são intercambiáveis na ferramenta de rolamento e durante a troca o diâmetro da esfera pode ser alterado. Por exemplo, as esferas apresentam um diâmetro maior que 2 milímetros ou maior que 6 milímetros ou maior que 13 milímetros.

[0018] É particularmente preferido que através da rolagem a camada de conversão seja compactada, de tal modo que a camada de proteção apresente uma dureza, que corresponde pelo menos a 120% de uma dureza da camada de conversão. Além disso, está previsto que a dureza da camada de proteção corresponda pelo menos a 150% da dureza da camada de conversão, e em especial que a dureza da camada de proteção corresponda pelo menos a 200% da dureza da camada de conversão. Devido ao aumento da dureza da camada de proteção é aumentada, em particular, a capacidade de carga de rolamento do componente de mancal.

[0019] Além disso, através da rolagemy a camada de conversão pode ser não apenas compactada, mas, além disso, a rugosidade da superfície da camada de conversão pode ser reduzida. Em particular, durante a rolagem da camada de conversão a superfície é alisada, de tal modo que a camada de proteção apresente uma rugosidade menor do que a camada de conversão.

[0020] É particularmente preferido que através da rolagem a camada de conversão seja compactada, de tal modo que o componente de mancal, pelo menos ma área da camada de proteção apresente tensões residuais de pressão de mais que 150 megapascals sob a superfície, de preferência, de mais que 250 megapascals e em especial de mais que 500 megapascals. De preferência, está previsto que através da rolagen a camada de conversão e/ou a peça bruta do componente de mancal apresente tensões residuais de pressão maiores do que 800 megapascals e em especial maiores do que 1000 megapascals. A tensão própria do componente de mancal e/ou da camada de proteção pode ser ajustada em particular,

através do tamanho da esfera da ferramenta de rolamento. Além disso, durante a rolagem a tensão própria pode ser ajustada através de uma pressão do líquido de resfriamento. Durante a rolagem a pressão do líquido de resfriamento é particularmente maior do que 10 bar, e em especial maior do que 200 bar. Além disso, está previsto que a pressão do líquido de resfriamento seja menor do que 450 bar.

[0021] Opcionalmente está previsto que durante a rolagem a peça bruta do componente de mancal é rolada sem deslizamento. Essa forma de execução é baseada na consideração de que ocorre um deslizamento durante a contração normal no estado da técnica de uma peça bruta do componente de mancal com uma camada de conversão em sua aplicação propriamente dita, sendo que, devido ao deslizamento vem a ocorrer uma formação irregular da camada de proteção, e vem a ocorrer uma pequena taxa de falha.

[0022] Uma forma de execução da invenção prevê que uma etapa de passivação preceda a rolagem para a produção da camada de conversão da peça bruta do componente de mancal. Nessa etapa de passivação é produzida uma camada de conversão, sendo que, o material de ferro do substrato metálico é transferido superficialmente para um óxido de ferro (óxido misto). Em particular, durante a etapa de passivação, a superfície metálica do substrato metálico é transformada em uma camada de óxido amorfa. É particularmente preferido que no caso da etapa de passivação como camada de óxido amorfa seja produzida uma camada de óxido misto de ferro sobre o substrato. Para isso a peça bruta do componente de mancal é tratada com uma solução alcalina quente, sendo que, durante esse tratamento o metal do substrato metálico é transferido superficialmente para um óxido, que forma a camada de conversão. A camada de conversão fabricada por meio da etapa de passivação apresenta, de preferência, uma espessura maior ou igual a 0,5 micrômetros, e, além disso, uma espessura menor do que 3 micrômetros.

[0023] Além disso, em particular, está previsto que uma etapa de fabricação da peça bruta do componente de mancal precede a rolagem, sendo que, na etapa de fabricação da peça bruta do componente de mancal, a peça bruta do componente de mancal é fabricada com uma geometria de peça bruta, sendo que, depois da rolagem o componente de mancal apresenta uma geometria final. A geometria de peça bruta é preferencialmente diferente da geometria final. Em particular, a geometria de peça bruta é escolhida, de tal modo que depois do rolamento da peça bruta do componente de mancal o componente de mancal apresenta a geometria final desejada.

[0024] Um outro objeto da invenção é formado por um componente de mancal, o qual é fabricado de acordo com o método de acordo com a invenção. O componente de mancal, por exemplo, é um componente de mancal de rolamento e em particular, um componente de mancal de rolamento com pista de rolamento. Em particular, o componente de mancal é executado como um anel do mancal ou como um corpo de rolamento. Opcionalmente o anel do mancal e/ou o componente de mancal de rolamento e/ou o corpo de rolamento é executado para um mancal de rolamento grande e/ou apresenta um diâmetro circular parcial maior do que 500 mm.

[0025] De preferência, a camada de conversão é aplicada exclusivamente ou pelo menos sobre a pista de rolamento do anel do mancal. Em particular, toda a superfície do corpo de rolamento e/ou do anel do mancal apresenta a camada de conversão, sendo que, somente uma seção parcial, em particular, a pista de rolamento do anel do mancal e/ou a superfície de rolamento do corpo de rolamento foi rolada, e apresenta a camada de proteção. De modo particularmente preferido, o componente do mancal de rolamento e/ou o anel do mancal e/ou o corpo de rolamento é executado como componente para uma instalação de energia eólica, em particular, para um apoio do rotor, e/ou forma um componente de um mancal de rolamento cônico. O componente de mancal apresenta uma camada de proteção sobre um substrato metálico endurecido, sendo que, a camada de proteção é produzida através de rolagem da camada de conversão.

[0026] Outras características, vantagens e efeitos da invenção resultam da descrição a seguir de exemplos de execução preferidos da invenção. Nesse caso, é mostrado: Na figura 1 uma vista esquemática do processamento de uma peça bruta do componente de mancal para a fabricação do componente de mancal; Na figura 2 uma vista esquemática detalhada da rolagem da peça bruta do componente de mancal; Na figura 3 a interferência da zona de borda através da rolagem da peça bruta do componente de mancal; Na figura 4 tensões próprias após a rolagem no componente de mancal; Na figura 5 um fluxograma do processo; Na figura 6 uma vista esquemática em corte de um mancal de rolamento.

[0027] A figura 1 mostra esquematicamente um componente de mancal 1 e uma peça bruta do componente de mancal 2 durante a realização do processo para a fabricação do componente de mancal 1. A figura 1 está dividida em duas seções I e II, sendo que, a seção I mostra a peça bruta do componente de mancal 2 e a seção II mostra o componente de mancal 1. O componente de mancal 1 resultou, em particular, do processamento da peça bruta do componente de mancal 2 de acordo com o método.

[0028] A peça bruta do componente de mancal 2 compreende um substrato 3, sendo que, o substrato 3 é um substrato metálico 3 endurecido, por exemplo, um aço. Em particular, também é possível que o substrato metálico 3 apresente uma outra liga de metal à base de ferro. Nesse caso, O substrato metálico 3 endurecido forma uma forma cilíndrica. Na superfície do substrato 3, em particular, na superfície de revestimento cilíndrica do substrato metálico 3 é formada uma camada de conversão 4 em forma de uma camada de brunimento. Nesse caso, baseando-se no substrato 3 de aço, a camada de conversão 4 é formada de um óxido misto de ferro. A camada de conversão 4 apresenta uma espessura, sendo que, essa espessura representa a espessura da camada de saída dr. A espessura da camada de saída d, é maior do que 1,5 micrômetros e, em especial, maior do que 0,5 micrômetros. O substrato metálico 3 e a camada de conversão 4 formam juntos a peça bruta do componente de mancal 2, a qual apresenta um diâmetro dr.

[0029] A peça bruta do componente de mancal 2 é rolada por meio de uma ferramenta de rolamento 5. A ferramenta de rolamento 5 apresenta uma esfera 6, que está em contato direto com a camada de conversão 4 e, portanto, com a peça bruta do componente de mancal 2. A ferramenta de rolamento é executada como uma ferramenta de rolamento 5 hidrostática e apresenta uma compensação telescópica 7 hidrostática. A ferramenta de rolamento 5 admite a peça bruta do componente de mancal 2 com uma força F, sendo que, através dessa admissão com a força F, a camada de conversão 4 é compactada para formar a camada de proteção 8.

[0030] Para a rolagem da peça bruta do componente de mancal 2, a peça bruta do componente de mancal 2 é posta em rotação, sendo que, a rotação ocorre com um número de rotações. Em particular, o número de rotações é ajustável. Durante a rotação da peça bruta do componente de mancal 2, a ferramenta de rolamento 5 é movimentada para uma direção de avanço 9. Devido ao movimento da ferramenta de rolamento 5 na direção de avanço 9 durante a rotação da peça bruta do componente de mancal 2, por meio da esfera 6 é desgastada uma superfície da peça bruta do componente de mancal 2. Como medida ajustável durante o método para a fabricação do componente de mancal 1 deve ser indicado, em particular, o avanço f., sendo que, o avanço f, é ajustável a partir da combinação de número de rotações e direção de avanço 9 ou velocidade de avanço.

[0031] Devido à rolagem da peça bruta do componente de mancal 2, a camada de conversão 4 é compactada, alisada e endurecida. A camada de conversão 4 rolada forma a camada de proteção 8. A camada de proteção 8 apresenta uma espessura, sendo que, essa espessura forma a espessura da camada final de. A espessura da camada final de é menor que

80% da espessura da camada de saída dr. Enquanto que a camada de conversão 4 da peça bruta do componente de mancal 2 é deformável e sensível ao impacto, a camada de proteção 8 é indeformável e insensível ao impacto. A camada de proteção 8 é, portanto, formada pela camada de conversão 4 compactada.

[0032] Para a produção da camada de proteção 8 a partir da camada de conversão 4, a peça bruta do componente de mancal 2 é rolada, sendo que, a rolagem é realizada com parâmetros apropriados, os quais são necessários a fim de obter as propriedades desejadas do material durante a rolagem. Nas figuras de 2 a 4 estão representadas as propriedades disponíveis do componente de mancal 1 com os parâmetros correspondentes.

[0033] A figura 2 mostra um recorte detalhado da camada de conversão 4, da camada de proteção 8 e da esfera 6. A camada de conversão 4 apresenta uma superfície rugosa, sendo que, essa superfície rugosa apresenta entalhes e covas 10 profundos. Depois da rolagem, a camada protetora 8 formada apresenta uma superfície relativamente lisa com uma rugosidade menor. A esfera 6 admite a superfície da peça bruta do componente de mancal 2 com uma força F na área da camada de conversão 4. A força F é em particular maior do que 5000 megapascals.

[0034] Uma variedade de solicitações “prevalece no interior da peça bruta do componente de mancal 2 e/ou do componente de mancal 1 durante a rolagen na área correspondente. Nesse caso, a solicitação de tração 11 deve ser mencionada como uma solicitação, que é direcionada, em essência, na mesma direção para a superfície, portanto,

para a camada de conversão 4 ou para a camada de proteção

8. A solicitação à pressão 12 é direcionada na direção oposta à força F. Além disso, nessa figura são desenhadas áreas de deformação 13 plástica, bem como, são desenhadas linhas da mesma tensão de comparação 14, sendo que, essas linhas apresentam um curso de forma semelhante.

[0035] Na parte direita da figura 2 estão desenhados três diagramas, sendo que, o diagrama 15 mostra a tensão de comparação o, versus a distância da superfície Z2, O diagrama 16 mostra a tensão própria o. versus a distância da superfície Z e o diagrama 17 mostra a dureza HU versus a distância da superfície 2.

[0036] No diagrama 15 pode-se reconhecer que a tensão de comparação o, assume um curso relativamente complicado em relação à distância da superfície Z. Nesse caso, a tensão de comparação o, deve ser considerada em relação a uma tensão de escoamento ox. Na área da superfície, a tensão de comparação o, é um pouco menor do que a tensão de escoamento or. À medida que a distância da superfície Z aumenta, a tensão de comparação ov é maior do que a tensão de escoamento ox, sendo que, com a continuação do aumento da distância da superfície Z, a tensão de comparação Ov fica de novo abaixo da tensão de escoamento or; € Se aproxima de um valor mínimo. A área da distância da superfície, na qual a tensão de comparação o, é maior do que a tensão de escoamento o; representa uma faixa elástica ideal, sendo que, a faixa, na qual a tensão de comparação Oov É menor do que a tensão de escoamento 0x, representa uma faixa plástica real.

[0037] O diagrama 16 indica a tensão própria oc Eem relação à distância da superfície Z. Nesse caso, pode-se observar que, a tensão própria o. da superfície para o interior do componente de mancal 1 é sempre negativa, e a partir de um valor de início ela cai mais e assume um mínimo, sendo que, a partir desse mínimo a tensão própria oe SE aproxima de 0. Portanto, o ponto de maior tensão própria ce. é um pouco afastado da superfície.

[0038] O diagrama 17 mostra a dureza HU versus àa distância da superfície Z. Além disso, como valor de comparação é indicada uma dureza básica HUc. A dureza na superfície do componente de mancal 1 é idêntica à dureza básica HUc, sendo que, a partir dali a dureza HU aumenta com o aumento da distância da superfície e almeja um máximo, sendo que, a partir desse máximo a dureza HU almeja novamente à dureza básica HUc.

[0039] A figura 3 mostra vários diagramas 18, 19, 20 da rugosidade da superfície P da camada de proteção 8 obtida através de rolamento da camada de conversão 4 com força F diferente. O diagrama 18 mostra a rugosidade da superfície P ao longo de um trajeto de avanço Lr. Através da rolagem com dez megapascals resulta uma profundidade de rugosidade média de 1,40 micrômetros.

[0040] No diagrama 19 está representada a rugosidade da superfície P ao longo do trajeto de avanço Lr para um componente de mancal, rolado com uma força F de vinte megapascals. Nesse caso, resulta uma profundidade de rugosidade média de 1,28 micrômetros. No diagrama 20 está representada a rugosidade da superfície P para um componente de mancal 1 rolado com 40 megapascals ao longo do trajeto de avanço Lr. Para a camada de proteção 8 resulta uma profundidade de rugosidade média de 0,98 micrômetros. Nesse caso, é evidente que, com aumento da força F, a rugosidade da superfície P, em especial a profundidade da rugosidade média, diminui.

[0041] O diagrama l18a mostra o curso da tensão própria versus a distância da superfície Z para a força F de dez megapascals, enquanto que o diagrama 18b mostra a dureza HU para a rolagem com à força F de dez megapascals. O diagrama 19a mostra a tensão própria para uma força F de vinte megapascals, e o diagrama 20a mostra a tensão própria para uma força F de 40 megapascals. Nesse caso, é evidente que com o aumento da força F também aumenta a tensão própria, sendo que, com o aumento da força F o máximo da tensão própria também se desloca para o interior do componente de mancal 1 e/ou da camada de proteção 8.

[0042] O diagrama 19b mostra a dureza HU para a força F de 20 megapascals, enquanto que o diagrama 20b mostra a dureza HU para a força F de 40 megapascals. Nesse caso, é evidente que com o aumento da força F a dureza HU aumenta, e com o aumento da força F o máximo da dureza HU se desloca para o interior do componente de mancal 1 e/ou da camada de proteção 8.

[0043] A figura 4 mostra as tensões próprias o. Versus a distância da superfície Z para diferentes diâmetros da esfera 6. No diagrama 2la está representada a tensão própria para uma força F de dez megapascals com um diâmetro de três milímetros da esfera 6. No diagrama 21b está representada a tensão própria o. para uma força F de 10 megapascals com um diâmetro da esfera 6 de seis milímetros, e na figura 2lc está representada a tensão própria Oe para uma força F de 10 megapascals com um diâmetro da esfera 6 de 13 milímetros. Nesse caso, é evidente que, para à mesma força F de 10 megapascals, com um aumento do diâmetro da esfera 6, para distâncias de superfície pequenas Z, resulta um aumento mais plano da tensão própria oe e para diâmetros maiores, a queda do máximo da tensão própria Oe decorre mais plana.

[0044] A figura 5 mostra esquematicamente um decurso do método sugerido como um exemplo de execução. Em uma etapa de fabricação 100, um substrato metálico 3 é produzido a partir de um material metálico à base de ferro. Nesse caso, a etapa de fabricação 100 pode compreender um torneamento, retífica, fresagem, calcamento e/ou moldagem do material para formar o substrato metálico 3. Em seguida, substrato metálico 3 é endurecido. Em uma etapa de passivação 200, o substrato metálico 3 endurecido é provido com uma camada de conversão 4. Além disso, o substrato metálico 3 é tratado em uma solução alcalina, sendo que, a superfície do substrato metálico 3 é transformada em óxido metálico, o qual forma a camada de conversão 4. Nesse caso, o substrato metálico 3 com a camada de conversão 4 forma a peça bruta do componente de mancal 2. Em uma etapa de rolagem 300, a peça bruta do componente de mancal 2 é rolada pelo menos em uma área da camada de conversão 4. Em particular, apenas as seções da peça bruta do componente de mancal 2 são roladas, como, por exemplo, apenas a superfície de rolagem de um anel do mancal de rolamento ou as superfícies de rolamento de um corpo de rolamento. Na etapa de rolagem 300, a camada de conversão 4 é compactada para formar a camada de proteção 8, sendo que, a peça bruta do componente de mancal

2 passa para o componente de mancal 1 através da etapa de rolagem 300.

[0045] A figura 6 mostra esquematicamente um corte através de um mancal de rolamento 22. O mancal de rolamento 22 compreende um anel interno 23 e um anel externo 24. O anel interno 23 e o anel externo 24 estão dispostos concêntricos um no outro e podem ser girados, um em relação ao outro, em torno de um eixo comum A. Entre o anel interno 23 e o anel externo 24 está disposta uma infinidade de corpos de rolamento 25. O anel interno 23, o anel externo 24 e os corpos de rolamento 25 formam respectivamente um componente de mancal 26. Os componentes de mancal 26 apresentam respectivamente a camada de proteção 8 em sua superfície. O anel interno 23 e o anel externo 24 apresentam cada um a camada de proteção 8 na pista de rolamento, sendo que, a pista de rolamento apresenta e/ou forma uma superfície de rolamento para os corpos de rolamento 25. Os corpos de rolamento 25 apresentam a camada de proteção 8 em toda a superfície de rolamento, sendo que, para os corpos de rolamento 25, aqui em forma de esfera, toda a superfície dos corpos de rolamento 25 é coberta pela camada de proteção 8. Lista dos números de referência

[0046] 1,26 componente de mancal 2 peça bruta do componente de mancal 3 substrato metálico 4 camada de conversão ferramenta de rolamento 6 corpo esférico ou esfera

7 compensação telescópica 8 camada de proteção 9 direção de avanço covas 11 solicitação à tração 12 solicitação à pressão 13 deformação 14 tensão de comparação diagrama 16 diagrama 17 diagrama 18a,b diagrama 19a,b diagrama 20a,b diagrama 2l1a,b,Cc diagrama 22 mancal de rolamento 23 anel interno 24 anel externo corpo de rolamento I primeira seção II segunda seção de espessura da camada de saída dr diâmetro F força fu avanço de espessura da camada final Ov tensão de comparação Zz distância da superfície Oe tensão própria HU dureza

Ov tensão de comparação Of tensão de escoamento HUç dureza básica Lr trajeto de avanço A eixo P rugosidade da superfície

Claims (10)

REIVINDICAÇÕES

1. Método para a fabricação de um componente de mancal (1), sendo que, uma peça bruta do componente de mancal (2) apresenta um substrato metálico (3) à base de ferro e uma camada de conversão (4), caracterizado por a camada de conversão (4) ser executada pelo menos parcialmente com base no substrato metálico (3) e apresentar uma espessura da camada de saída (dr), sendo que, como camada de conversão (4) é formada uma camada de brunimento à base de óxido de ferro, que é produzida pelo menos parcialmente através de tratamento do substrato metálico (3) por meio de um banho de tratamento alcalino, sendo que, para a obtenção do componente de mancal (1) o substrato metálico (3) da peça bruta do componente de mancal (2) é endurecido e pelo menos em uma área da camada de conversão (4) a peça bruta do componente de mancal (2) é rolada por meio de um corpo esférico (6), sendo que, nessa área a camada de conversão (4) é compactada e forma uma camada de proteção (8) do componente de mancal (1) com uma espessura da camada final (de), sendo que, a espessura da camada final (de) é menor do que 95 por cento da espessura da camada de saída (dr).

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o corpo esférico (6) ser componente de uma ferramenta hidrostática de rolamento liso ou fixo (5).

3. Método de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado por ser empregado um corpo esférico (6) de um metal duro ou de uma cerâmica.

4, Método de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado por através da rolagem a camada de conversão (4) ser compactada, de tal modo que a camada de proteção (8) apresenta uma dureza (HU), que corresponde pelo menos 150 por cento a uma dureza (HU) da camada de conversão (4).

5. Método de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado por através da rolagem a camada de conversão (4) ser compactada, de tal modo que pelo menos na área da camada de proteção (8) o componente de mancal (1) apresenta uma tensão própria o. maior que 500 megapascals.

6. Método de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado por à peça bruta do componente de mancal (2) ser rolada sem deslizamento na área da camada de conversão (4).

7. Método de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado por uma etapa de fabricação da peça bruta do componente de mancal preceder a rolagem, sendo que, na etapa de fabricação da peça bruta do componente de mancal a peça bruta do componente de mancal (2) é fabricada com uma geometria de peça bruta, sendo que, depois da rolagem a peça bruta do componente de mancal (2) forma o componente de mancal (1) com uma geometria final.

8. Método de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a pressão durante a rolagem da camada de conversão (4) ser escolhida maior do que 2000 megapascals.

9. Componente de mancal (1) fabricado pelo método de acordo com uma das reivindicações anteriores caracterizado por o componente de mancal (1) apresentar pelo menos parcialmente a camada de proteção (8) com o substrato metálico (3) endurecido, sendo que, a camada de proteção (8) é produzida através da rolagem da camada de conversão (4).

10. Componente de mancal (1) de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por se tratar de um anel do mancal ou de um corpo de rolamento.