ES2259176T3

ES2259176T3 - Seguidor de leva de rodillo para un motor.

Info

Publication number: ES2259176T3
Application number: ES05006924T
Authority: ES
Inventors: Tadatoshi Suzuki; Kenichi Ichikawa; Kikuo Maeda; Yukio Fujii
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2002-10-17
Filing date: 2003-10-02
Publication date: 2006-09-16
Anticipated expiration: 2023-10-02
Also published as: EP1411142B1; ES2255651T3; DE60305054D1; US20040079310A1; DE60305054T2; EP1548145A1; US7490583B2; DE60303849T2; EP1548145B1; EP1411142A1; DE60303849D1

Abstract

Un seguidor de leva de rodillo de un motor que comprende: - un aro exterior que está en contacto de rodadura con un árbol de levas del motor; - un eje de rodillo situado dentro de dicho aro exterior y fijado a un cuerpo seguidor de leva; y elementos de cojinete situados entre dicho aro exterior y dicho eje de rodillo, en que al menos uno de dichos aro exterior, eje de rodillo y elementos de cojinete, tiene una capa carbonitrurada y tiene un esfuerzo de fractura de al menos 2650 MPa.

Description

Seguidor de leva de rodillo para un motor.

Antecedentes del invento Campo del invento

El presente invento se refiere a seguidores de leva de rodillo para motores, que no tienen jaula, tales como cojinetes para balancines, seguidores de leva y cojinetes para el seguidor de rodillo.

Descripción de los antecedentes en la técnica

De los recientes cojinetes de rodadura, los cojinetes de rodillos del tipo completo, sin jaula, como los cojinetes para balancines a ser usados para aplicaciones de alta velocidad y alta carga, están aumentando en número. En el cojinete de rodillos del tipo completo, sin jaula, ocurre inevitablemente que los rodillos interfieran entre sí. Por consiguiente, a altas velocidades los rodillos no son debidamente controlados en cuanto a sus posiciones, de modo que s probable que se produzcan desvíos. La generación de calor resultante, debida al deslizamiento así como a un aumento local de la presión superficial, es probable que originen daños en la superficie (exfoliación, decoloración, exfoliación iniciada en la superficie y exfoliación iniciada en el interior), mientras que el cojinete de rodillos del tipo completo deberá tener una alta capacidad de carga, de acuerdo con el cálculo.

Más concretamente, tales cojinetes de rodillos del tipo completo, como los seguidores de rodillo, seguidores de leva y balancines, la interferencia entre rodillos y el deficiente suministro de lubricante a los cojinetes podría originar exfoliaciones que se iniciaran en las superficies de los rodillos y en las pistas. Además, las influencias de un error de montaje y de una carga con desvío podrían originar desvíos de los rodillos, dando por resultado exfoliaciones iniciadas en la superficie debidas al deslizamiento y exfoliaciones iniciadas en el interior debidas a un aumento local de la presión en la superficie. El cojinete de rodillos del tipo completo de que aquí se trata se refiere a un cojinete sin jaula, como se ha descrito en lo que antecede, y puede abreviarse a veces designándolo como cojinete de rodillos completo.

Para un seguidor de leva de rodillo de un motor que tenga un aro exterior con su circunferencia en contacto de rodadura con una leva, la mayoría de las mejoras del seguidor de leva de rodillo han sido con el fin de mejorar la circunferencia del aro exterior. Por ejemplo, los esfuerzos residuales de compresión inducidos por un proceso tal como el de chorreado con perdigones, y la dureza aumentada inducida por carbonitrurado de alta concentración (efectos inducidos por el proceso) han sido usados para prologar la vida, principalmente para mejorar la circunferencia del aro exterior que está en contacto de rodadura con la leva.

Aunque las mejoras con el objetivo de prologar la vida de rodadura de un eje de rodillo que sirva como un aro interior, los rodillos y el cojinete entero, han sido relativamente pocas, se han hecho empero algunas mejoras en cuanto a los materiales para proporcionar resistencia al calor y estabilidad de la microestructura, así como un aumento de la dureza que se obtiene por carbonitrurado, y prolongándose con ello la vida del cojinete. Se han conocido técnicas relativas a la prolongación de la viada del seguidor de leva de rodillo para el motor:

(d1) Para un cojinete de seguidor de leva de un mecanismo de válvula de motor, se consigue una vida calculada del cs, a un régimen nominal de rpm del motor, de 1000 horas o más (Patente Japonesa dejada abierta nº 20000-38907).

(d2) Con objeto de conseguir un eje de cojinete de un seguidor de leva con las propiedades de: una relación de carburo = 10 - 25%; relación de contenido de austenita descompuesta a contenido de austenita retenida inicial = 1/10 - 3/10, dureza dinal = HV 830 - 960, y longitud de onda media de la rugosidad de la superficie = 25 \mum o menos, se somete un acero a carbonitrurado y a chorreado con perdigón duro (Patente Japonesa dejada abierta nº 10-47334).

(d3) Se forma una película de lubricante sólido de polímero de alto peso molecular, por ejemplo, sobre un eje de seguidor de leva, para mejorar la resistencia al desgaste del eje (Patente Japonesa dejada abierta nº 10-103339).

(d4) Se hace un eje de seguidor de leva de un acero para herramientas por ejemplo, y se somete a nitrurado iónico o a revestimiento galvanoplástico iónico a una temperatura inferior a una temperatura de revenido, de modo que tenga una alta dureza (Patente Japonesa dejada abierta nº 10-110720).

(d5) Un cojinete de seguidor de leva para un mecanismo de válvula de motor que tiene su eje para el cual un esfuerzo de flexión es de 150 MPa o menos (Patente Japonesa dejada abierta nº 2000-38906).

(d6) Un seguidor de leva para un mecanismo de válvula de motor que tiene una película de fosfato que es excelente para retención del aceite de lubricación y dispuesta sobre una superficie de rodadura de un componente de cojinete (Patente Japonesa dejada abierta nº 2002-31212).

(d7) Un seguidor de leva para un mecanismo de válvula de motor que tiene un coronamiento en una región de un eje donde ruedan los rodillos (Modelo de Utilidad Japonés dejado abierto nº 63-185917).

(d8) Un eje sometido a tratamiento de cementación tiene una capa de superficie de rodadura que está cementada con una alta concentración, o bien carbonitrurada con una concentración de carbono del 1,2% - 1,7% y tiene una dureza interna de HV 300 (Patente Japonesa dejada abierta nº 2002-194438).

Hay otro problema relativo al balancín, como se describe en lo que sigue. En el caso de que ambos extremos de un eje de rodillo sean calafateados para ser fijados a un miembro de soporte de rodillo, aunque una superficie de rodadura del eje de rodillo debiera tener una alta dureza, los extremos de la misma deberán ser lo suficientemente blandos como para ser calafateados. Además, después de que hayan sido calafateados los extremos del eje para ser fijados, la resistencia (dureza) deberá ser alta, para evitar el aflojamiento en uso. En la documentación que sigue se describe el calafateo de ambos extremos de un eje de rodillo de un balancín.

(d9) La superficie exterior de un eje de rodillo es uniformemente endurecida por inducción de alta frecuencia y luego revenida, y después solamente los extremos del eje son recocidos por alta frecuencia y reblandecidos en consecuencia (Patente Japonesa dejada abierta nº 5-179350).

Se da por supuesto que los cojinetes de rodillos del tipo completo como el balancín, el seguidor de rodillo y el seguidor de leva aumentarán su velocidad y su carga en uso, en forma similar a como lo hacen los cojinetes con jaula normales, y que disminuirá la viscosidad de un aceite lubricante para ellos. Con objeto de aumentar la vida de rodadura de los cojinetes de rodillos del tipo completo bajo tales condiciones en uso, (a1) deberá tomarse cualquier medida, como se hace usualmente, para que la vida de resistencia a la fatiga de rodadura, que depende de la carga y (a2) deberá tomarse además cualquier medida que sea precisa para aumentar la vida contra daños en la superficie debidos al contacto del metal originado por deslizamiento y pérdida de una película de aceite. Sin embargo, no hay solución técnica alguna para ampliar de modo notable tanto la vida de resistencia a la fatiga de rodadura, que depende de la carga, como la vida de resistencia a daños en la superficie debidos al contacto de metales. Todavía, además de esas dos medidas para prolongar la vida (a3) deberá tomarse cualquier medida para proteger frente al acortamiento de la vida debido a la interferencia de rodillos entre sí, así como al desvío de los mismos, que son peculiares de los cojinetes de rodillos del tipo completo.

Las técnicas conocidas descritas en lo que antecede mejoran la vida de resistencia a la rodadura al aumentar la dureza y el esfuerzo residual de compresión, o bien mejoran la superficie de rodadura por donde un componente del cojinete está en contacto de rodadura con un componente de contrapartida. Al evaluar realmente estas técnicas, se ha comprobado que son efectivas para aumentar la vida en una aplicación tal que en ella se aplique flexión, como en el caso del aro exterior, mientras que tales mejoras no son necesariamente efectivas de por sí para aumentar la vida del aro exterior y de los rodillos del cojinete de rodillos completo.

Sumario del invento

Un objeto del presente invento es, teniendo en cuenta la mayor velocidad y la mayor carga en uso, y la menor viscosidad del aceite lubricante, proporcionar un seguidor de leva de rodillo de un motor que presente una larga vida bajo condiciones severas de lubricación, de deslizamiento y de carga.

Un seguidor de leva de rodillo de un motor de acuerdo con el presente invento incluye un aro exterior que está en contacto de rodadura con un eje de leva del motor, un eje de rodillo situado dentro del aro exterior y fijado a un cuerpo del seguidor de leva, y un elemento de cojinete situado entre el aro exterior y el eje de rodillo. Al menos uno de los elementos del aro exterior, el eje de rodillo y el cojinete tiene una capa carbonitrurada, y los granos de cristal de austenita en al menos una capa superficial están hechos finos, para que tengan un número del tamaño del grano mayor que 10.

Los granos de austenita en el componente se hacen lo suficientemente finos como para que tengan el número del tamaño del grano mayor que 10, y en consecuencia se pueda mejorar considerablemente la vida de resistencia a la fatiga de rodadura. Con el número del tamaño del grano de austenita de 10 ó inferior, es imposible cualquier mejora notable de la vida de resistencia a la fatiga de rodadura, y por consiguiente el número del tamaño del grano es mayor que 10, y preferiblemente es de 11 ó mayor. Aunque son deseables granos de austenita aún más finos, un número del tamaño del grano que exceda de 13 es usualmente difícil de conseguir. Se hace notar aquí que, los elementos de cojinete antes mencionados situados entre el aro exterior y el eje de rodillo se refieren a cojinetes que incluyen rodillos o elementos de rodadura, si bien los elementos de cojinete pueden ser, en un sentido estrecho, rodillos o elementos de rodadura.

El número del tamaño del grano de austenita puede determinarse por el método usual definido en la norma JIS, o bien ser determinado de acuerdo con el método de interceptación, por ejemplo con el tamaño de grano medio correspondiente al número del tamaño del grano anterior. Es deseable un tamaño del grano de austenita más pequeño, y es además deseable un número del tamaño del grano de austenita de 11 ó mayor. Como alternativa, el tamaño de grano medio puede ser de 6 \mum ó menor. El número del tamaño del grano de austenita puede conseguirse en la capa carbonitrurada. En general, sin embargo, la condición de la finura de la austenita se satisface en el cuerpo de acero situado dentro de la capa carbonitrurada.

Aquí, los granos de austenita se refieren a granos de cristal de austenita, los cuales son transformados de fase durante el proceso de calentamiento, y las trazas de los granos que quedan después de la austenita son transformados en martensita por enfriamiento.

Para otro seguidor de leva de rodillo de un motor de acuerdo con el presente invento, al menos uno de un aro exterior, un eje de rodillo, y elementos de cojinete, tiene una capa carbonitrurada y tiene un esfuerzo de fractura de al menos 2650 MPa.

Los inventores del presente invento han hallado que, el método de tratamiento térmico (método de temple secundario a baja temperatura) que aquí se describe más adelante, puede usarse para aumentar el esfuerzo de fractura de un acero que tenga una capa carbonitrurada de 2650 MPa o más, que no se ha conseguido por ninguno de los métodos usuales. De este modo, se puede obtener un cojinete de rodadura de alta resistencia para conseguir una excelente durabilidad bajo una condición de carga del seguidor de leva de rodillo.

Para todavía otro seguidor de leva de rodillo de un motor de acuerdo con el presente invento, al menos uno de un aro exterior, un eje de rodillo y elementos de cojinete tiene una capa carbonitrurada y tiene un contenido de hidrógeno de, como máximo, 0,5 ppm.

El tratamiento térmico antes descrito (temple secundario a baja temperatura) puede usarse para disminuir el contenido de hidrógeno en cualquiera de los componentes antes de que sea montado en un seguidor de leva. Además, es posible acortar el tiempo requerido para que aumente el hidrógeno que entre en el acero y se alcance un punto crítico en el cual se producirían grietas. Por esta razón, junto con cualesquiera razones que no hayan sido esclarecidas, se puede aumentar la durabilidad.

Es deseable un contenido más bajo de hidrógeno. Sin embargo, la reducción del contenido de hidrógeno hasta hacer que sea de menos de 0,3 ppm requiere tratamiento térmico a largo plazo, lo que da por resultado un aumento del tamaño de los granos de austenita y, por consiguiente, el deterioro de la tenacidad. Además, es deseable un contenido de hidrógeno en un margen entre 0,3 a 0,5 ppm, y más deseablemente en un margen entre 0,35 a 0,45 ppm.

Al medir el contenido de hidrógeno indicado en lo que antecede, no se mide el hidrógeno susceptible de difusión, y solamente se mide el hidrógeno no susceptible de difusión liberado del acero a una temperatura predeterminada, o superior. El hidrógeno susceptible de difusión en una muestra de pequeño tamaño se libera de la muestra para ser dispensado, incluso a la temperatura ambiente, y por lo tanto no se mide el hidrógeno susceptible de difusión. El hidrógeno no susceptible de difusión queda aprisionado en cualquier defecto en el acero, y solamente se libera de la muestra a una temperatura de calentamiento predeterminada, o superior.

Incluso aunque solamente se mida el hidrógeno no susceptible de difusión, el contenido de hidrógeno varía considerablemente dependiendo del método de medición. El margen antes mencionado del contenido de hidrógeno se determina por la medida de la conductividad térmica. Además, tal como se expone más adelante en detalle, la medición puede efectuarse por medio de un determinador del hidrógeno LECO DH-103 o un dispositivo de medición similar,

(c1) El cuerpo del seguidor de leva puede estar unido a pivotamiento a un eje de rotación situado entre un extremo y el otro extremo del mismo, una válvula de abrir/cerrar del motor puede apoyar a tope en el primer extremo, el otro extremo puede tener una parte de soporte del rodillo bifurcada, y el eje del rodillo puede ser fijado a la parte de soporte del rodillo bifurcada.

(c2) El cuerpo del seguidor de leva puede ser montado entre un extremo y el otro extremo del mismo, teniendo el eje del rodillo fijado en un agujero en el rodillo que se extiende entre dos paredes laterales, un extremo de una válvula de abrir/cerrar del motor puede apoyar a tope en un extremo, y un pivote puede apoyar a tope en el otro extremo.

(c3) El cuerpo del seguidor de leva puede ser unido a pivotamiento a un eje de rotación situado entre un extremo y el otro extremo del mismo, un extremo de una válvula de abrir/cerrar del motor puede apoyar a tope en un extremo, el otro extremo puede apoyar a tope en un extremo de una varilla de interconexión que transmite un esfuerzo desde el eje de levas, el cuerpo del seguidor de leva va montado en el otro extremo de la varilla de interconexión, estando el primer extremo y el otro extremo de la varilla de interconexión situados respectivamente en el balancín y en la leva, y el eje del rodillo puede estar unido al cuerpo del seguidor de leva y apoyar a tope sobre la leva.

Los cuerpos del seguidor de levas de (c1), (c2) y (c3) son comunes, en cuanto que transmiten una fuerza de accionamiento desde la leva a la válvula del motor, al tiempo que son diferentes en estructura para que sean aplicables a diferentes tipos de motor.

En relación con el seguidor de leva de rodillo del motor considerado en lo que antecede, los elementos de cojinete pueden ser de cojinete de agujas del tipo completo. El eje del rodillo puede tener su extremo de una dureza menor que la de su parte central. La parte central del eje del rodillo tiene por consiguiente la dureza necesaria para que sirva como superficie de contacto de rodadura, mientras que el extremo se hace blando. En consecuencia, con la durabilidad, así como la vida de resistencia a la fatiga de rodadura aseguradas, se puede hacer por ejemplo, el calafateo. Todos los cojinetes de rodillos descritos en lo que antecede pueden tener un extremo de un eje del rodillo que esté calafateado.

Además, el cuerpo del seguidor de leva puede ser formado a presión para mejorar el rendimiento de la producción.

Un cojinete de rodadura del tipo completo, tal como el que se usa en el seguidor de leva de acuerdo con el presente invento, está formado por un aro exterior, un aro interior y rodillos que están hechos de acero, al menos uno del aro exterior, el aro interior y los rodillos tiene una capa carbonitrurada en su capa superficial, y el número del tamaño de grano del cristal de austenita de la capa de la superficie es mayor que 10.

Para el cojinete de rodillos del tipo completo del presente invento, puede usarse un material de granos de cristal finos y resistencia al calor para aumentar la vida frente a daños en la superficie (exfoliación iniciada en la superficie al igual que exfoliación y decoloración) así como la vida frente a la exfoliación iniciada en el interior. Concretamente, se mejora el procesado de tal material o del acero para cojinetes o el patrón de tratamiento térmico para producir una estructura carbonitrurada que garantice un número del tamaño de grano del cristal de austenita mayor que 10, definido en la norma JIS. La estructura resultante puede mejorar notablemente la resistencia a la aparición y el desarrollo d grietas. En consecuencia, se puede evitar la generación de calor de la capa superficial debida al deslizamiento y a la aparición de grietas superficiales originadas por la fuerza tangencial. Además, se puede ampliar notablemente la vida frente a las grietas resultantes de las exfoliaciones iniciadas en el interior.

La microestructura descrita en lo que antecede es además procesa y tratada térmicamente, y se impone un esfuerzo residual a la compresión sobre la capa superficial para aumentar la dureza, de modo que se pueda aumentar todavía más la vida. El procesado y el tratamiento térmico pueden ser cualquiera, o una combinación, de: (b1) chorreado con perdigones, (b2) acabado en tambor giratorio, /b3) laminación, (b4) barnizado, (b5) cementado y carbonitrurado, (b6) carbonitrurado y tratamiento sub-cero, y (b7) carbonitrurado y temple secundario y tratamiento sub-cero.

Aquí, el número del tamaño de grano del cristal de austenita mayor que 10 significa que los granos de cristal de austenita son lo suficientemente finos como para tener un número mayor que 10 u 11, o más, que se determina de acuerdo con un método de prueba del grano de cristal de austenita definido bajo la norma JIS G 0551. Cuando una estructura se somete a temple desde una temperatura en el margen de la temperatura de la austenita, los límites del granos de austenita permanecen en la estructura sometida a temple y, en consecuencia, se mide el contenido de los restantes granos de austenita, a lo que se denomina, a veces, como límites del grano de austenita anteriores.

Al menos uno del aro exterior, el aro interior y los rodillos pueden ser carbonitrurados a una temperatura de carbonitrurado igual o superior a la temperatura de transformación de A1, ser enfriados a una temperatura inferior a la temperatura de transformación de A1, y calentados a una temperatura de temple inferior a la temperatura de carbonitrurado, y ser con ello sometidos a temple.

Tal microestructura es enfriada una vez a una temperatura inferior a la temperatura de carbonitrurado, y es luego sometida a temple desde la temperatura de temperatura resultante, de modo que se puedan obtener granos de cristal de austenita considerablemente finos. Este proceso de temple con calentamiento a una temperatura inferior a la temperatura de carbonitrurado, se denomina a veces, en términos del orden del proceso, como temple secundario, o bien temple final.

La temperatura de temple puede estar dentro de un margen de temperaturas en el cual coexisten el carburo y/o el nitruro y una fase de austenita en la capa superficial carbonitrurada del acero.

La temperatura de temple es inferior a la temperatura de carbonitrurado, y por lo tanto la cantidad de carburo y/o de nitruro, no disueltos en la capa superficial, la cual viene influida por el proceso de carbonitrurado, aumentan en comparación con la que hay en el proceso de carbonitrurado. Además, cuando la temperatura de temple está dentro del margen de temperaturas donde esos componentes coexisten, la relación de carburo-nitruro no disueltos aumenta, mientras que la relación de austenita disminuye a la temperatura de temple, en comparación con esas relaciones en el proceso de carbonitrurado. Además, se ve en el diagrama de fase binaria de FE-C que, en el margen en el que coexisten el carburo (cementita) y la austenita, la concentración de carbono disuelto en austenita disminuye a medida que disminuye la temperatura de temple. Puesto que el acero para cojinetes es de bajo contenido en otros elementos de aleación, tales como el Si y el Mn, la región de la temperatura y la capa generada pueden discutirse con suficiente precisión con referencia al diagrama de la fase binaria de Fe-C. Además, el nitrógeno, como el carbono, es un elemento intersticial disuelto en el hierro y produce nitruro el con hierro, similar a la cementita, en una región de una temperatura predeterminada, y el nitrógeno puede considerado aproximadamente igual que el carbono.

Cuando se aumenta la temperatura hasta la temperatura de temple, los granos de austenita se hacen finos, dado que queda una gran cantidad de carburo y/o nitruro sin disolver, que impiden el crecimiento de los granos de austenita.

Además, la estructura transformada de austenita en martensita a través del temple tiene una concentración de carbono algo más baja cuando se aplica el tratamiento térmico antes descrito, de modo que la estructura tiene una tenacidad algo más alta, comparada con la de la estructura templada a partir de la temperatura de carbonitrurado. En otras palabras, la estructura templada tiene (c1) una mayor cantidad de un carburo/nitruro no disuelto, comparada con la de la estructura producida a través del proceso usual y (c2) una concentración de carbono más baja que la usual.

La temperatura de temple antes considerada puede ser de 790ºC-830ºC. Esta temperatura es aplicable a la mayor parte de los materiales de acero, para facilitar la gestión de la temperatura de sinterización.

Además, al menos uno del aro exterior, el aro interior y los rodillos puede ser trabajado en frío antes de ser carbonitrurado.

El trabajado en frío puede aplicarse para aumentar la densidad de nucleación de los granos de austenita en el tratamiento térmico y producir con ello una estructura de grano fino.

La austenita puede tener el número del tamaño del grano de al menos 11. Con el tamaño del grano de austenita definido, los granos de austenita que son granos de austenita extremada e impensablemente finos, contribuyen a la consecución de largas vidas de resistencia a la fatiga de rodadura y de resistencia frente a daños en la superficie. Además, se puede abordar satisfactoriamente el problema de la disminución de la viscosidad del aceite lubricante.

En al menos uno del aro exterior, el aro interior y los rodillos, se puede generar un esfuerzo residual a compresión de al menos 500 MPa.

Como se ha visto en lo que antecede, la microestructura puede ser además procesada y tratada térmicamente, y se puede obtener un esfuerzo residual a la compresión en la capa superficial, de modo que se aumente todavía más la vida.

Los anteriores y otros objetos, características, aspectos y ventajas del presente invento, se pondrán mejor en evidencia a la vista de la descripción detallada que sigue del presente invento, considerada conjuntamente con los dibujos que se acompañan.

Breve descripción de los dibujos

En la Fig. 1 se ha representado un cojinete de balancín que es un cojinete de rodillos completo.

La Fig. 2 es una vista en corte transversal a lo largo de la línea II-II de la Fig. 1.

En la Fig. 3 se ha representado un seguidor de leva de rodillo de un motor de acuerdo con una realización del presente invento.

En la Fig. 4 se ha ilustrado un seguidor de leva de rodillo de un motor, de acuerdo con otra realización del presente invento.

La Fig. 5 es una vista ampliada de una parte que incluye un cojinete de rodillos completo que está en contacto con una leva del seguidor de leva de rodillo de un motor, representado en la Fig. 4.

En la Fig. 6 se ha representado un método de tratamiento térmico de acuerdo con la realización del presente invento.

En la Fig. 7 se ha representado un método de tratamiento térmico de acuerdo con una modificación de la realización.

En las Figs. 8A y 8B se han representado una microestructura, en particular de granos de austenita anteriores, de un componente de cojinete, mostrándose en la Fig. 8A un componente de cojinete del presente invento y mostrándose en la Fig. 8B un componente de cojinete usual.

En las Figs. 9A y 9B se han representado esquemáticamente los límites del grano de austenita correspondientes, respectivamente, a las Figs. 8A y 8B.

En la Fig. 10 se ha representado esquemáticamente un comprobador de la vida de resistencia a la fatiga de rodadura para un aro exterior de rodadura.

En la Fig. 11 se ha representado una pieza de prueba para probar la resistencia a las grietas estática.

En la Fig. 12 se ha representado una distribución de la dureza cuando se reblandecen los dos extremos de un eje de rodillo por calentamiento de alta frecuencia.

En la Fig. 13 se ha representado una pieza de prueba para probar la resistencia a la fractura por presión estática (medición del esfuerzo de fractura).

La Fig. 14A es una vista frontal de un comprobador de la vida de resistencia a la fatiga de rodadura, y la Fig. 14B es una vista lateral de la misma.

En la Fig. 15 se ha representado una pieza de prueba para probar la tenacidad a la fractura estática.

Descripción de las realizaciones preferidas

En lo que sigue se describen aquí realizaciones del presente invento en relación con los dibujos. La Fig. 1 es una vista frontal esquemática en la que se ha representado una estructura de un seguidor de leva de rodillo de un motor, de acuerdo con una realización del presente invento. La Fig. 2 es una vista en corte transversal a lo largo de la línea II-II de la Fig. 1. Con referencia a las Figs. 1 y 2, un balancín 1, que es un miembro de pivote, está apoyado a pivotamiento por una parte central sobre un eje de balancín 5 a través de un metal para cojinetes, por ejemplo.

En un extremo 1b de este balancín 1m va enroscado un tornillo de ajuste 7. El tornillo de ajuste 7 está fijado mediante una tuerca de seguridad 8 que tiene su extremo inferior apoyando a tope sobre el extremo superior de una válvula de admisión o válvula de descarga de un motor de combustión interna. La válvula 9 está cargada por la elasticidad de un resorte 10.

El balancín 1 tiene el otro extremo 1a provisto de un cuerpo del seguidor de leva (cuerpo seguidor de leva) 50, y el cuerpo seguidor de leva 50 tiene una parte 14 de soporte de rodillo bifurcada, que está formada integralmente con el cuerpo. En la parte 14 de soporte de rodillo bifurcada, ambos extremos del eje de rodillo 2, el cual corresponde a un aro interior, están ajustados a presión o fijados por medio de un aro elástico. En una parte central de la superficie exterior del eje de rodillo 2, un aro exterior 4 está apoyado para rotación a través de rodillos 3. Los rodillos 3 están situados entre el eje de rodillo 2 y el aro exterior 4 para que sirvan como elementos de cojinete. En otras palabras, los elementos de cojinete situados entre el eje de rodillo 2 y el aro exterior 4 son rodillos. La dirección axial de los rodillos 3 es paralela a la dirección axial del eje del rodillo. La superficie exterior del aro exterior 4 es llevada a contacto con la superficie de la leva 6 por la fuerza de carga del resorte 10. Se hace notar que los términos "uno" y "el otro" aquí usados no tienen un significado específico, sino que se usan simplemente en el orden de referencia de esta descripción.

El cuerpo seguidor de leva 50 es un ejemplo específico de cojinete de rodadura del tipo completo. Concretamente, se emplea como un cojinete de rodillos completo para un balancín un cojinete de rodadura que incluye un aro interior formado del eje de rodillo 2, elementos de rodadura formados por los rodillos 3, y el aro exterior 4. En general, a un cojinete sin jaula se le denomina cojinete de rodillos completo. El antes mencionado cojinete de rodillos completo para el balancín gira mientras está en contacto con la leva 6, de modo que se ejercen sobre el aro exterior 4 la fuerza de presión y la fuerza de impacto en la leva 6. El seguidor de leva de rodillo de un motor en esta realización es por lo tanto un miembro que incluye el cojinete de rodillos completo para el balancín y el cuerpo seguidor de leva.

Al girar el cojinete de balancín mientras está en contacto con la leva 6, se ejercen sobre el aro exterior 4 la fuerza de presión y la fuerza de impacto de la leva 6, dando posiblemente por resultado indentaciones y grietas debidas a los repetidos esfuerzos de flexión. En particular, al aumentar la potencia desarrollada por el motor, aumentan en proporción las rpm del motor, de modo que aumentan las fuerzas, dando por resultado un más alto riesgo de que se produzcan grietas e indentaciones y, por consiguiente, el acortamiento de la vida de rodadura y de la vida frente a daños en la superficie.

Las indentaciones debidas a ser ejercida una fuerza grande sobre el cojinete, es probable que se formen en el aro interior, dado que la presión en la superficie entre el aro interior y los elementos de rodadura (rodillos) es usualmente más alta que la presión en la superficie entre el aro exterior y los elementos de rodadura (rodillos). Para el seguidor de leva, sin embargo, el esfuerzo de flexión se ejerce sobre el aro exterior, mientras que la alta carga de presión en la superficie se ejerce también sobre el aro exterior, y es por lo tanto probable que las indentaciones se formen entre el aro exterior y los elementos de rodadura. Los inventores del presente invento han hallado que la vida frente a daños en la superficie y la vida de rodadura pueden prolongarse, formando para ello una capa carbonitrurada en una capa superficial de al menos uno de los antes considerados componentes, siendo el número del tamaño del grano de austenita de la capa de la superficie mayor que 10, por ejemplo, de al menos 11, en un caso predeterminado. Además, los inventores han hallado que la medida en que se prolonga la vida aumenta al añadir un esfuerzo residual de compresión en la capa superficial.

En la Fig. 3 se ha representado un seguidor de leva de rodillo de un motor de acuerdo con otra realización del presente invento. Un cuerpo seguidor de leva 50 de este seguidor de leva tiene un eje de rodillo 2 fijado en un agujero del rodillo (no representado), el cual está practicado entre un extremo 1b y el otro extremo 1a de un balancín 1, y se extiende entre dos paredes laterales, y el primer extremo apoya a tope sobre un extremo de una válvula 9 de abrir-cerrar del motor, mientras que el otro extremo apoya a tope sobre un pivote (no representado). El cuerpo seguidor de leva 50 que tiene un agüero de pivote 15 está cargado alrededor del pivote y en una dirección predeterminada por un resorte 10, y recibe una fuerza de accionamiento transmitida desde una leva 6 por un aro exterior 4 y mueve con ello a la válvula 9 contra la fuerza de carga del resorte.

En la Fig. 4 se ha representado un seguidor de leva de un motor de acuerdo con todavía otra realización del presente invento. La Fig. 5 es una vista ampliada de una parte que incluye un cojinete de un balancín representado en la Fig. 4. Con referencia a la Fig. 4, un eje de rotación 5 está situado en una parte central de un balancín 1 y el balancín 1 pivota alrededor del eje. Un extremo 1b del balancín 1 apoya a tope sobre un extremo de una válvula 9 del motor, mientras que el otro extremo 1a del balancín apoya a tope sobre un extremo de una varilla de interconexión 16. Un tornillo de ajuste 8 tiene la función de ajustar la posición en la cual el otro extremo 1a del balancín apoya a tope sobre la varilla de interconexión 16.

Se ha previsto un seguidor de leva 50 para un accesorio de cojinete hueco 16a situado en el extremo inferior de la varilla de interconexión 16, y un cojinete de rodillos completo para el balancín está unido mediante un miembro de unión 17. Una leva 6, que apoya a tope sobre un aro exterior 4, transmite una fuerza de accionamiento a la varilla de interconexión.

De los componentes del cojinete de rodillos completo del seguidor de leva de rodillo para el motor, al menos uno de los rodillos 3, el eje de rodillo 2 y el aro exterior 4 es tratado térmicamente a través del temple secundario a baja temperatura, de modo que se hagan finos los granos de austenita.

Una capa carbonitrurada en la cual los granos de cristal de austenita se hagan finos se produce, preferiblemente, por un método por ejemplo como el que se describe en lo que sigue, aunque se puede usar cualquier método que no sea éste. En la Fig. 6 se ha representado un ejemplo de un método de tratamiento térmico para producir una capa carbonitrurada que tiene granos de cristal de austenita en la misma, de acuerdo con el presente invento, y en la Fig. 7 se ha representado una modificación de la misma. Concretamente, en la Fig. 6 se ha representado un patrón de tratamiento térmico de acuerdo con el cual se llevan a cabo el temple primario y el temple secundario, y en la Fig. 7 se ha representado un patrón de tratamiento térmico de acuerdo con el cual se enfría un material hasta una temperatura inferior a la temperatura de transformación A1 en un proceso de temple, y después se calienta de nuevo para ser finalmente templado. Con referencia a esos dibujos, en el proceso T1 se difunden carbono y nitrógeno a través de una matriz de acero mientras que el carbono se disuelve en la misma lo suficiente, y después se realiza un enfriamiento a una temperatura inferior a la temperatura de transformación A1. Luego, en el proceso T2 representado en los dibujos, se efectúa de nuevo un calentamiento hasta una temperatura inferior a la del proceso T1, y después se realiza el temple en aceite. En el proceso T1, se puede calentar una capa superficial hasta una temperatura dentro de un margen en el que coexistan la austenita, el carburo, y/o el nitruro. A una temperatura en esa región de coexistencia, en donde están presentes la austenita, el carburo y/o el nitruro, los granos de austenita son finos y la concentración de carbono (nitrógeno) en la austenita es relativamente baja. Por lo tanto, incluso aunque se lleve a cabo el temple, se puede producir una estructura templada que sea lo suficientemente tenaz.

Comparado con el temple ordinario o normal mediante el cual se efectúa el carbonitrurado e inmediatamente después el temple, una vez, el tratamiento térmico antes considerado puede mejorar la resistencia a la formación de grietas y prolongar tanto la vida frente a daños en la superficie como la vida de resistencia a la fatiga de rodadura, mientras se efectúa el carbonitrurado de la capa superficial. Además, se puede abordar el problema de la disminución de la viscosidad del aceite lubricante. Este tratamiento térmico puede también producir una microestructura que tenga granos de cristal de austenita de un tamaño de grano que sea menos que el usual, disminuyéndolo hasta la mitad o más. Un componente de cojinete que sea sometido a ese tratamiento térmico tiene una larga vida de resistencia a la fatiga de rodadura y una larga vida frente a daños a la superficie y puede intervenir en el problema de la disminución de la viscosidad. El componente de cojinete puede tener también una resistencia mejorada a la aparición de grietas y una disminución del régimen de cambio dimensional secular.

En las Figs. 8A y 8B se ha representado una microestructura de un componente de cojinete, y en particular de granos de austenita. En la Fig. 8A se ha representado un componente de cojinete del presente invento, y en la Fig. 8B se ha representado un componente de cojinete de un componente de cojinete usual. Es decir, que en la Fig. 8A se ha representado un tamaño del grano de austenita de un cojinete de acero que ha sido sometido a tratamiento térmico como se ha ilustrado en la Fig. 6. Para comparación, en la Fig. 8B se ha representado un tamaño del grano de austenita de un acero para cojinetes que ha sido sometido al tratamiento térmico usual. En las Figs. 9A y 9B se han representado esquemáticamente los tamaños de los granos de austenita que se han representado en las Figs. 8A y 8B. En las estructuras con los tamaños de los granos de austenita, el diámetro del grano de la austenita usual es de 10, el cual es un número de tamaño de grano definido por la norma JIS, mientras que el del presente invento que ha sido sometido al tratamiento térmico del mismo es de 12, y se ven por lo tanto granos finos. Además, el diámetro de grano medio en la Fig. 8A es de 5,6 \mum, medido por el método de interceptación. Con una temperatura de temple de 830ºC, el diámetro de grano medio es de aproximadamente 8 \mum.

Ejemplos

Ejemplo 1

Se prepararon cojinetes de los respectivos materiales representados en la Tabla 1. Estos cojinetes fueron cojinetes de agujas del tipo completo, incluido un seguidor de leva de rodillo de un motor. Un aro interior (eje de rodillo) era de un tamaño de 14,64 mm (diámetro exterior) x 17,3 mm (anchura), y el tamaño del aro exterior era de 18,64 mm (diámetro interior) x 24 mm (diámetro exterior) x 6,9 mm (anchura). Se usaron 26 rodillos que cada uno tenía un tamaño de 2 mm (diámetro exterior) x 6,8 mm (longitud). Los cojinetes eran cojinetes del tipo completo, sin jaula. Los cojinetes tenían una capacidad de carga básica de 8,6 kN y una capacidad de carga estática básica de 12,9 kN. Básicamente, los cojinetes eran aquí cada uno una combinación de unos mismos materiales, mientras que algunos eran, cada uno, una combinación de diferentes materiales, y algunos eran cada uno una combinación de diferentes materiales y algunos eran producidos siendo sometidos a procesos adicionales. En la Tabla 1 se ha reflejado una lista de los cojinetes preparados.

1

2

Las muestras incluidas en la Tabla 1 son como sigue:

Nº 1: Un acero para cojinetes fue sometido a trabajado intenso en frío de antemano, a tratamiento térmico después, haciendo finos los granos de cristal, y luego a carbonitrurado.

Nº 2: Un acero para cojinetes fue carbonitrurado y después sometido a temple secundario a una temperatura inferior a la temperatura de carbonitrurado.

Nº 3: Se cementó un acero para cojinetes, se sometió a carbonitrurado y después a temple secundario a una temperatura inferior. Dicho en otras palabras, el temple a temperatura inferior se realizó después del proceso de cementación.

El tamaño del grano de cristal de la austenita de las muestras Nº 1 - 3, fue de por lo menos el número 11. Estos materiales fueron usados como muestras de base. Las siguientes muestras se prepararon procesando adicionalmente las muestras de base para producir un esfuerzo residual de compresión en la capa superficial.

Nº 4: Los aros interior y exterior de la muestra Nº 1 fueron sometidos a chorreado con perdigones y los rodillos fueron acabados en tambor giratorio.

Nº 5: Los aros interior y exterior de la muestra Nº 2 fueron chorreados con perdigones y los rodillos fueron acabados en tambor giratorio.

Nº 6: Los aros interior y exterior de la muestra nº 3 fueron chorreados con perdigones y los rodillos fueron acabados en tambor giratorio.

Las muestras en las que se aumentó su dureza superficial fueron las siguientes.

Nº 7: Los aros interior y exterior de la muestra Nº 1 fueron además sometidos a tratamiento sub-cero (-196ºC).

Nº 8: Los aros interior y exterior de la muestra nº 1 fueron además sometidos a tratamiento sub-cero (-196ºC) y luego chorreados con perdigones, y los rodillos fueron acabados en tambor giratorio.

Para las siguientes muestras se aplicaron los métodos antes descritos a los aros interior y exterior y a cada uno de los rodillos, especialmente al aro interior y a los rodillos para los cuales la vida de rodadura era significativa.

Nº 9: El aro interior y los rodillos fueron carbonitrurados y después sometidos a temple secundario a una temperatura inferior a la temperatura de carbonitrurado, y el aro exterior fue sometido a un tratamiento térmico normal.

Nº 10: Para los aros interior y exterior se cementó un acero de cementación, se sometió a carbonitrurado, se enfrió, y se sometió después a temple secundario a una temperatura inferior y, para los rodillos, se sometió a carbonitrurado un acero para cojinetes.

Como ejemplos comparativos, se prepararon cinco muestras, las de los números 11-15, como se ha indicado en la parte inferior de la Tabla 1.

Nº 11: Los aros interior y exterior y los rodillos se hicieron de un acero para cojinetes que fue normalmente sometido a tratamiento térmico (muestra normal).

Nº 12: Los aros interior y exterior y los rodillos se hicieron de un acero para cojinetes que fue carbonitrurado.

Nº 13: Los aros interior y exterior se hicieron de un acero de cementación que fue cementado, y los rodillos se hicieron de un acero para cojinetes que fue normalmente sometido a tratamiento térmico.

Nº 14: Esta muestra se hizo de acero de cementación que fue sometido a temple secundario.

Nº 15: Los aros interior y exterior de la muestra nº 11 fueron chorreados con perdigones y los rodillos de la misma fueron acabados en tambor giratorio.

Para estas muestras se midieron el tamaño del grano de cristal, la dureza, y la dureza después de un temple a 500ºC (índice de resistencia térmica), dando por resultado las medidas que se han reflejado en la Tabla 1.

En lo que sigue se detallan las pruebas para evaluar la vida de rodadura y la resistencia a daños en la superficie.

Evaluación de la vida de rodadura

Se montaron un aro exterior (de 18,64 mm (diámetro interior) x 24 mm (diámetros exterior) x 6,9 mm (anchura), 26 rodillos (de 2 mm (diámetro exterior) x 6,6 mm (longitud)) y un eje de rodillos (14,64 mm (diámetro exterior) x 17,3 mm (longitud), y se sometieron después a una prueba de fatiga de rodadura bajo una carga de 2,58 kN. En la Fig. 10 se ha representado la máquina de prueba y en la Tabla 2 se han reseñado las condiciones de la prueba. Esta prueba se realizó por rotación del aro exterior. Con referencia a la Fig. 10, se colocaron una pluralidad de rodillos 53 de forma de aguja /3) de manera que pudieran rodar entre un eje de rodillo 52 (2) y un aro exterior 54 (4) que fueron incorporados en un comprobador. Este aro exterior 54 fue hecho girar a una velocidad predeterminada bajo una carga radial aplicada sobre el mismo por los miembros 55 y 56 para realizar una prueba de vida. La prueba se efectuó aquí bajo la car-
ga que fue del 30% de la carga nominal básica de 8,6 kN. Los resultados de la prueba se han reflejado en la Tabla 3.

TABLA 2 Condiciones de la Prueba de Vida de Rodadura para Cojinetes

Comprobador	comprobador de la vida por rotación del aro exterior
Pieza de prueba	conjunto de cojinete de balancín
Carga (N)	2580N (0,3C)
rpm del aro exterior	7000 rpm
Lubricante	Aceite de motor 10W-30
temperatura del aceite	100ºC
Vida	vida frente a exfoliación

TABLA 3 Resultados de las Pruebas

3

Considerando las muestras con los resultados de las pruebas reflejados en la Tabla 3, la exfoliación tuvo lugar principalmente en los rodillos o en el aro interior, mientras que también se producía exfoliación parcialmente en el aro exterior de la muestra Nº 9. Se ve en la Tabla 3 que las muestras del presente invento presentan una vida más larga, si se compara con la de las muestras comparativas y cualquier muestra del presente invento presenta una duración de su vida que es aproximadamente tres veces mayor que la de la muestra tratada normalmente, y aproximadamente 1,5 veces mayor que la de la muestra carbonitrurada.

Prueba de exfoliación

En la Tabla 4 se ha reflejado una lista de muestras sometidas a pruebas, en las que se incluye una prueba de exfoliación así como los resultados de la prueba, y en la Tabla 5 se han reflejado las condiciones para la prueba de exfoliación. Se prepararon las muestras Números 1-3 del presente invento y las muestras del presente invento que fueron sometidas a chorreado con perdigones o las sometidas a tratamiento sub-cero de esas muestras. Las muestras del presente invento fueron 8 en total (Números 1 - 8) y se prepararon cinco muestras (números 11 - 15) como ejemplos comparativos, y por tanto el número de muestras fue de 13 en total, que fueron sometidas a la prueba de
exfoliación.

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(Tabla pasa a página siguiente)

TABLA 4 Resultados de la Prueba de Resistencia para el Aro Exterior

4

TABLA 5 Condiciones de la Prueba de Exfoliación

Comprobador	Comprobador del tipo de aro a aro
	Pieza de prueba
Pieza de prueba	\phi 40, rugosidad superficial (Rt) 0,2 \mum
Contrapartida de la pieza de prueba	\phi 40 x R60, rugosidad superficial (Rt) 3,0 \mum
	(hecha de SUJ 2)
Presión en la superficie de contacto	Pmax 2,3 GPa
Aceite lubricante	Aceite para turbinas VG46
Velocidad de rotación de la contrapartida de la pieza	2000 rpm (los rodillos de la pieza de prueba siguen
de prueba	la rotación de la contrapartida de la pieza de prueba
Recuento de carga total	4,8 x 10^{5} veces

Piezas de prueba (con acabado de espejo) de un diámetro de 40 mm de 13 muestras de prueba respectivas fueron llevadas a contacto de rodadura con una contrapartida de la pieza de prueba de superficie rugosa bajo condiciones constantes, y al cabo de un cierto tiempo se midió la relación de un área en donde se observaron exfoliaciones (una serie de exfoliaciones finas) en la pieza de prueba (con acabado de espejo) de una muestra, al área total. La recíproca de la relación determinada de las áreas se define aquí como resistencia a la exfoliación, y la resistencia a la exfoliación del ejemplo comparativo Nº 1 que es la muestra normal se ha indicado con la referencia 1.

Los resultados de la prueba se han recogido en la Tabla 4. Cualquiera de las piezas de prueba del presente invento tiene una resistencia a la exfoliación que es al menos 1,5 veces mayor que la de los ejemplos comparativos. Se observó que los granos de austenita finos, con el número de tamaño de grano mayor que 10, mejoran la tenacidad y con ello aumentan la resistencia frente a la aparición y subsiguiente desarrollo de grietas. Además, las muestras (Números 4-8) con un esfuerzo residual de compresión producido a través del tratamiento sub-cero y por cualquier proceso, mejoran en cuanto a su resistencia. Esto es debido a que la elevada dureza y el esfuerzo residual de compresión contribuyen de un modo efectivo a prevenir la aparición y el desarrollo de grietas de exfoliación.

Prueba de decoloración

Se usaron las mismas piezas de prueba que las de la prueba de exfoliación (véase la Tabla 4) para examinar la resistencia a la decoloración. Las condiciones para la prueba se han indicado en la Tabla 6. Se hicieron una pieza de prueba, a ser sometida a prueba, y una contrapartida de la pieza de prueba, cada una de una combinación de unos mismos materiales.

TABLA 6 Condiciones de la Prueba de Decoloración

Comprobador	Comprobador del tipo de aro a aro
Pieza de prueba	\phi 40 x R60 de rugosidad superficial (Rt) 3,0 \mum
Contrapartida de la pieza de prueba	\phi 40 x R60 rugosidad superficial (Rt) 3,0 \mum
Presión en la superficie de contacto	Pmax 2,1 GPa
Aceite lubricante	Aceite para turbinas VG46
Velocidad de rotación de la contrapartida de la pieza	200 rpm, aceleración de 100 rpm por cada 30 segundos
de prueba
Velocidad de rotación de la pieza de prueba	200 rpm

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Los resultados se han reflejado en la Tabla 4. En ella se ha evaluado la resistencia a la decoloración sobre la base de la velocidad de rotación de la contrapartida de la pieza de prueba cuando se produjo la decoloración, y los resultados se han reflejado como una relación con respecto al resultado de la muestra normal (ejemplo comparativo Nº 11) que se usó como referencia. Con respecto a la decoloración, se observa también que la resistencia a la decoloración (velocidad de rotación antes de que aparezca la decoloración) de los ejemplos del presente invento es como mínimo 1,5 veces mayor que la de la muestra normal del ejemplo comparativo, y es algo mayor que la resistencia a la decoloración de otros ejemplos comparativos. El balance establecido entre la finura de los granos de cristal con el número del tamaño del grano de al menos el número 11, una cantidad apropiada de austenita retenida, y la presencia de carburo fino, evita el flujo plástico de la capa superficial y, en consecuencia, mejora las propiedades anti-agarrotamiento. Las muestras que fueron sometidas a proceso adicional presentan una ligera mejora en su resistencia, si se comparan con las muestras que no han sido sometidas a tratamiento adicional.

Prueba de resistencia a las grietas estáticas

Para las muestras de prueba recogidas en la Tabla 4 se midió la resistencia a la formación de grietas, ejerciendo para ello una carga mediante una máquina de prueba de Amsler, sobre solamente un aro exterior (de 18,64 mm (diámetro interior) x 24 mm (diámetro exterior) x 6,9 mm (anchura)) de la forma que se ha ilustrado en la Fig. 11. Los resultados se han reflejado en la Tabla 4. Los orígenes de las grietas estaban en la superficie interior del aro (superficie de contacto de rodadura). En la Tabla 4 se muestra que el carbonitrurado deteriora usualmente la resistencia a la formación de grietas estáticas, como se ve en el ejemplo comparativo nº 12. En contraste con esto, la resistencia estática de los ejemplos Números 1-3 del presente invento es igual, o algo mayor, que la de la muestra normal que es sometida al tratamiento térmico normal, y los ejemplos del presente invento no muestran deterioro de la resistencia a la aparición de grietas estáticas. Los ejemplos Números 4-6 del presente invento que son sometidos a proceso adicional, comparados con los ejemplos Números 1-3, mejoran todos en su resistencia a la aparición de grietas. El ejemplo Nº 7 del presente invento que es sometido a tratamiento sub-cero, tiene una resistencia a la aparición de grietas estáticas ligeramente menor que la del ejemplo Nº 1, que no ha sido sometido a tratamiento sub-cero, y es ligeramente superior, en cuanto a resistencia a la aparición de grietas estáticas, a la del ejemplo Nº 8, el cual es sometido a proceso adicional, si se compara con la del ejemplo nº 7.

Se considera que una razón para el deterioro de la resistencia del ejemplo comparativo Nº 12 es la de un mayor tamaño del grano de cristal de austenita y una cantidad aumentada de austenita retenida resultante de un calentamiento a largo plazo en el proceso de difusión del carbonitrurado, de modo que se forma localmente una estructura que tiene una baja resistencia a la tracción. En el ejemplo comparativo Nº 13 se deteriora también su resistencia, por la misma razón.

Prueba de resistencia a la fatiga de grietas

Se determinó la resistencia a la fatiga de grietas ejerciendo para ello repetidamente una carga, bajo las condiciones recogidas en la Tabla 7, sobre un aro exterior de las muestras de prueba representadas en la Fig. 4. Concretamente, se ejerció repetidamente una carga en el margen desde 98 N (límite inferior) hasta 3000 - 5000 N (límite superior), sobre el aro exterior, y se usó el número de repeticiones antes de que se produjeran las grietas para evaluar la resistencia. Se trazó aquí una curva S-N con las condiciones de carga cambiadas, y se evaluó la resistencia sobre la base de una carga que podía ser ejercida 10^{5} veces antes de que aparecieran las grietas.

TABLA 7 Condiciones para la Prueba de Fatiga de Grietas en el Aro

Comprobador	Vibrador de tipo servo hidráulico
Pieza de prueba	\phi18,64 x \phi24 x L6,9
Carga (B)	Cambio en el margen de 3000-5000
Frecuencia de la carga (Hz)	20-50 (dependiendo el cambio de la carga)
Evaluación	Resistencia a 10^{5} veces en la curva S/N

Los resultados se han reflejado en la Tabla 4. Los resultados de la prueba de resistencia a la fatiga de grietas se han representado como una relación de la resistencia a la resistencia de la muestra sometida a tratamiento térmico normal del ejemplo comparativo. Se ve que todos los ejemplos del presente invento mejoran notablemente en cuanto a la fatiga de grietas, si se comparan con los ejemplos comparativos. En relación con la resistencia a la fatiga de grietas, el ejemplo Nº 3 del presente invento, que tiene el acero de cementación como componente de base, y el ejemplo Nº 6 del presente invento con el acero de cementación como componente de base al cual se añade el esfuerzo residual de compresión, son superiores en cuanto a resistencia.

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Reblandecimiento de los extremos del eje del rodillo

Las dos superficies extremas del eje del rodillo son sometidas a recocido por alta frecuencia, llevando para ello solamente a un extremo del material del eje del rodillo, el cual ha sido ya convenientemente sometido a proceso, próximo a una abertura en el extremo de una bobina de alta frecuencia, o bien manteniendo ese un extremo en un estado de ligeramente insertado en la abertura, calentando el extremo durante un período de tiempo considerablemente corto, por corriente de inducción de alta frecuencia, y enfriándolo después al aire. Como alternativa, después del calentamiento por alta frecuencia y del enfriamiento a corto plazo antes mencionado, se puede efectuar un enfriamiento rápido, vertiendo para ello agua sobre la superficie, o bien metiendo el material en agua. En la Fig. 12 y en la Tabla 8 se ha reflejado la distribución de la dureza resultante.

TABLA 8 Dureza S después de un Recocido de Alta Frecuencia del Eje del Rodillo

	Región A	Región B	Región C	Región D
Lado Z		700	250	230
Lado X	750	700	250	230

Como se ha ilustrado en la Fig. 12 y en la Tabla 8, la parte central representada por la región A, por donde pasan los elementos de rodadura, y sus extremos, representados por las regiones B, tienen una dureza apropiadamente alta. Por otra parte, las regiones C y D en los extremos de la superficie exterior, que son importantes en el proceso de calafateado, garantizan una dureza apropiadamente inferior (blandura) necesaria para el calafateado.

De los anteriores resultados puede confirmarse, en consecuencia, que se mejora la durabilidad del cojinete de rodadura para el balancín, que es probable que tenga una corta vida, debido a las adversas condiciones de deslizamiento, desvíos de los rodillos, e interferencias de los rodillos entre sí. La mejora de la durabilidad se consigue por el procesado del material para convertirlo en uno que tiene granos de cristal finos y resistencia al calor, y mejorando con ello simultáneamente la resistencia frente a daños en la superficie (la exfoliación iniciada en la superficie, tal como la exfoliación con decoloración), así como la vida frente a la exfoliación iniciada en el interior. Concretamente, se emplea el procesado específico del material o patrón de tratamiento térmico para producir una estructura carbonitrurada que tenga al menos un cierto tamaño de grano del cristal de austenita, que proporcione una resistencia notablemente aumentada frente a la aparición y el desarrollo de grietas. De este modo se puede evitar la aparición de grietas en la superficie que es originada por la generación de calor desde la capa superficial y por el esfuerzo tangencial debido al deslizamiento, y se puede conseguir además una vida considerablemente larga frente a la exfoliación iniciada en las partes internas. Sobre esta base se realizan además el procesado y el tratamiento térmico para proporcionar un esfuerzo residual de compresión en la capa superficial y aumentar la dureza, de modo que se aumente aún más la viada. Este tratamiento por calor y el procesado incluyen chorreado con perdigones, acabado en tambor giratorio, laminación, barnizado, cementa-
ción y carbonitrurado y tratamiento sub-cero, carbonitrurado, temple secundario, y tratamiento sub-cero, por ejemplo.

En caso de que se realice el calafateado, para el eje de rodillo que sirva como aro interior, que es un elemento del cojinete, se requiere que tanto la superficie exterior en el extremo del eje del rodillo como la región exterior del área superficial del extremo sean lo suficientemente blandas como para deformarse plásticamente en el proceso de calafateado. Por otra parte, se requiere que los extremos del eje del rodillo tengan una cierta dureza o una dureza mayor, dado que el eje del rodillo que es calafateado para ser fijado a una parte de soporte del rodillo podría aflojarse con el uso a largo plazo del seguidor de leva, dando por resultado que se caiga al salirse del agujero para el eje. Para que el eje del rodillo tenga las propiedades añadidas por el anterior tratamiento térmico y el procesado, se ajustan las condiciones del calentamiento y el enfriamiento en el recocido de alta frecuencia para solamente los dos extremos del eje del rodillo, con objeto de ajustar la dureza de las superficies extremas. Se consigue entonces el eje del rodillo que puede ser calafateado y que tiene una durabilidad excelente. Dicho en otras palabras, a diferencia del carbonitrurado usual, el tratamiento térmico y el procesado antes considerados no deterioran la resistencia a la formación de grietas y, por consiguiente, se puede obtener un cojinete de rodadura completo de alta resistencia y larga vida. Además, se efectúa el recocido de alta frecuencia en ambos extremos del eje del rodillo, el cual es un elemento del cojinete, para ajustar la dureza y permitir con ello que los extremos sean calafateados.

En consecuencia, para un cojinete de un balancín empleado para abrir/cerrar una válvula de admisión o una válvula de escape de un motor de automoción, por ejemplo, un cojinete del tipo completo pequeño, que tenga una anchura que varíe desde 5 mm hasta 12 mm, se puede aumentar la durabilidad del cojinete, a la vez que se puede hacer el calafateado del mismo.

Ejemplo 2

Para el Ejemplo 2 del presente invento se usó el acero JIS-SUJ2 (1,0% en peso de C - 0,25% en peso de Si - 0,4% en peso de Mn - 1,5% en peso de Cr). Las muestras reflejadas en la Tabla 9 fueron producidas, cada una de ellas, a través del procedimiento que se describe en lo que sigue.

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5

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Muestras A-D

Ejemplos del presente invento

Se realizó el carbonitrurado a 850ºC mantenidos durante 150 minutos en una atmósfera de una mezcla de gas RX y gas amoníaco. A continuación del patrón de tratamiento térmico representado en la Fig. 6, se realizó un temple primario desde una temperatura de carbonitrurado de 850ºC, y a continuación se realizó el temple secundario por calentamiento a una temperatura comprendida en un margen de temperaturas desde 780ºC a 830ºC, inferior a la temperatura de carbonitrurado. La muestra A, a una temperatura de temple secundario de 780ºC, no fue sometida a prueba, dado que el temple de la muestra A fue insuficiente.

Muestras E y F

Ejemplos comparativos

Estas muestras fueron carbonitruradas a través del mismo procedimiento que el de las muestras A-D del presente invento, y después sometidas a un temple secundario a una temperatura desde 850ºC a 870º igual o superior a la temperatura de carbonitrurado de 850ºC.

Muestra carbonitrurada usual: ejemplo comparativo

Se efectuó el carbonitrurado a 850ºC mantenidos durante 150 minutos en una atmósfera de una mezcla de gas RX y gas amoníaco. Sucesivamente, se efectuó el temple a partir de la temperatura de carbonitrurado, y no se realizó temple secundario.

Muestra templada normal: ejemplo comparativo

Sin carbonitrurado, se efectuó el temple aumentando para ello la temperatura hasta 850ºC y no se realizó temple secundario.

Para las anteriores muestras, las pruebas se llevaron a cabo para (1) medir la cantidad de hidrógeno, (2) medir el tamaño del grano de cristal, (3) probar la resistencia al impacto en péndulo Charpy, (4) medir el esfuerzo de fractura, y (5) comprobar la fatiga a la rodadura, por los métodos que se describen en lo que sigue.

I. Métodos de prueba para el Ejemplo 2 (1) Medición de la cantidad de hidrógeno

Se determinó la cantidad de hidrógeno por medio de un determinador de hidrógeno DH-103 fabricado por la firma LECO Corporation para analizar la cantidad de hidrógeno no susceptible de difusión en un acero. No se midió la cantidad de hidrógeno susceptible de difusión. Las especificaciones de la determinación del hidrógeno LECO DH-103, son las siguientes.

Rango de análisis: 0,01 - 50,00 ppm

Precisión del análisis: \pm0,1 ppm, ó \pm3%H (el valor que sea más alto)

Sensibilidad del análisis: 0,01 ppm

Método de detección: Medición por conductividad térmica

Peso y tamaño de la muestra: 10 mg - 35 g (máximo: 12 mm (diámetro) por 100 mm (longitud))

Margen de temperaturas del horno: 50ºC - 1100ºC

Reactivo: Mg/ClO_{4})_{2} "anhidron", Ascarite y NaOH

Gas portador: gas nitrógeno

Gas de dosificación: Gas hidrógeno

(Ambos gases de una pureza de al menos el 99,99% y a una presión de 2,8 kg/cm^{2}).

El procedimiento de análisis se describe aquí en líneas generales. Se tomó una muestra mediante un muestreador dedicado y se metió la muestra, junto con el muestreador, en el determinador de hidrógeno. El hidrógeno no susceptible de difusión contenido en ella fue dirigido por el gas portador de nitrógeno a un detector de medición por conductividad térmica. El hidrógeno susceptible de difusión no fue medido en este ejemplo. Después se sacó la muestra del muestreador para calentarla en un calentador de resistencia, y el hidrógeno no susceptible de difusión fue dirigido por el gas portador nitrógeno al detector de medición por conductividad térmica. Se midió la conductividad térmica mediante el detector de medición de la conductividad térmica para determinar la cantidad de hidrógeno no susceptible de
difusión.

(2) Medición del tamaño del grano de cristal

Se midió el tamaño del grano de cristal siguiendo el método de prueba del tamaño del grano de cristal de austenita en un acero definido según la norma JIS G 0551.

(3) Prueba de resistencia al impacto en péndulo Charpy

Se hizo una prueba de resistencia al impacto en péndulo Charpy por el método de prueba de resistencia al impacto en péndulo Charpy para un material metálico definido por la norma JIS Z 2242. La pieza de prueba aquí usada fue una pieza de prueba con una muesca en U (pieza de prueba Nº 3 según norma JIS, definida en la norma JIS Z 2202.

(4) Medición del esfuerzo de fractura

En la Fig. 13 se ha representado una pieza de prueba para una prueba de resistencia a la fractura por presión estática (para medir el esfuerzo de fractura). Se ejerció una carga en la dirección P en la Fig. 13, y se midió la carga al fracturarse la pieza de prueba. Después se convirtió la carga medida, que era una carga de fractura, en un esfuerzo, mediante la siguiente fórmula de cálculo del esfuerzo para una viga curvada. Se hace notar que la pieza de prueba a ser usada no está limitada a la representada en la Fig. 13, y que puede ser cualquier pieza de prueba que tenga una forma diferente.

Supongamos que un esfuerzo de la fibra en la superficie convexa de la pieza de prueba representada en la Fig. 13 es \sigma_{1}, y que un esfuerzo de la fibra en la superficie cóncava es \sigma_{2,} entonces se determinan \sigma_{1} y \sigma_{2} por la siguiente fórmula (JSME Mechanical Engineer's Handbook, A4- resistencia de materiales, A4-40). Aquí, N indica designa una fuerza axial de una sección transversal que incluye el eje de la pieza de prueba anular, A designa un área de la sección transversal, e_{1} designa un radio exterior, e_{2} designa un radio interior, y k es un módulo de la sección de la viga curvada.

\sigma _{1} \ = \ (N/A) \ + \ \{M/ \ (A\rho _{0})\}[1 \ + \ e_{1}/\{k(\rho _{0} \ + \ e_{1})\}]

\sigma _{2} \ = \ (N/A) \ + \ \{M/ \ (A\rho _{0})\}[1 \ - \ e_{2}/\{k(\rho _{0} \ - \ e_{2})\}]

k \ = \ - \ (1/A) \ \int A\{\eta /(\rho _{0} \ + \ \eta)\}dA

(5) Prueba de fatiga de rodadura

Las condiciones de prueba para una prueba de la vida por fatiga de rodadura se han representado en la Tabla 10. En las Figs. 14A y 14B se ha representado esquemáticamente un comprobador de la vida por fatiga de rodadura, siendo la Fig. 14A una vista en corte transversal y siendo la Fig. 14B una vista lateral de la misma. Con referencia a las Figs. 14A y 14B, una pieza de prueba 31 sometida a la prueba de vida por fatiga de rodadura fue accionada por un rodillo de accionamiento 21 para hacerla girar mientras permanecía en contacto con las bolas 23. Las bolas 23 eran bolas de 19,05 mm guiadas mediante bolas de guiado para rodar. Las bolas 23 ejercían una alta presión superficial sobre la pieza de prueba 31, mientras que la pieza de prueba 31 ejercía también una alta presión superficial sobre las bolas 23.

II. Resultados de las pruebas para el Ejemplo 2 (1) Cantidad de hidrógeno

La muestra carbonitrurada usual, sin haber sido sometida a proceso adicional, tiene una cantidad de hidrógeno considerablemente grande, de 0,72 ppm. Se considera que una razón para ello es la de que el amoníaco (NH_{3}) contenido en la atmósfera se descompone en el proceso de carbonitrurado y entra entonces hidrógeno en el acero. Por otra parte, la cantidad de hidrógeno de las muestras B-D se reduce a 0,37 - 0,40 ppm, y por consiguiente a casi la mitad del de la muestra usual. Esta cantidad de hidrógeno es sustancialmente igual a la de la muestra templada normal.

La antes mencionada reducción de la cantidad de hidrógeno puede hacer que disminuya el grado de fragilidad del acero, que se debe al hidrógeno en la solución sólida. Dicho en otras palabras, mediante la reducción de la cantidad de hidrógeno se mejora notablemente el valor de la resistencia al impacto en péndulo de Charpy de las muestras B-D del presente invento.

(2) Tamaño del grano de cristal

En relación con el tamaño del grano de cristal, las muestras que han sido sometidas a temple secundario a una temperatura inferior a la temperatura de temple en el proceso de carbonitrurado (temple primario), a saber las muestras B-D, tienen granos de austenita que se han hecho notablemente finos, es decir, que el número de su tamaño de grano de cristal es del 11-12. Las muestras E y F, así como la muestra carbonitrurada usual y la muestra templada normal, tienen granos de austenita con un número del tamaño del grano de cristal de 10, lo que significa que el tamaño del grano de cristal de las muestras E y F es mayor que el de las muestras B-D del presente invento.

(3) Prueba de resistencia al impacto en péndulo de Charpy

En la Tabla 9 se muestra que el valor de la resistencia al impacto en el péndulo de Charpy de la muestra carbonitrurada usual es de 5,33 J/cm^{2}, mientras que el de las muestras B-D del presente invento es más alto, variando desde 6,30 a 6,65 J/cm^{2}. También se deduce de esto que una temperatura de temple secundario más baja conduce a un más alto valor de la resistencia al impacto en el péndulo de Charpy. La muestra templada normal tiene un valor de la resistencia al impacto en el péndulo de Charpy de 6,70 J/cm^{2}.

(4) Medición del esfuerzo de fractura

El esfuerzo de fractura corresponde a la resistencia anti grietas. Se ve en la Tabla 9 que el esfuerzo de fractura de la muestra carbonitrurada usual es de 2330 MPa. Por otra parte, el esfuerzo de fractura de las muestras B-D ha sido mejorado hasta 2650-2840 MPa. La muestra templada normal tiene un esfuerzo de fractura de 2770 MPa, el cual está en el rango de los esfuerzos de fractura de las muestras B-F. Se considera que la reducción del contenido de hidrógeno contribuye grandemente a la mejora de la resistencia anti-grietas de las muestras B-D, así como a la reducción del tamaño de los granos de cristal de austenita.

(5) Prueba de fatiga de rodadura

De acuerdo con la Tabla 9, la muestra templada normal tiene la vida por fatiga de rodadura más corta (L10) debido a la ausencia de capa carbonitrurada en la capa superficial. En contraste con esto, la vida por fatiga de rodadura de la muestra carbonitrurada usual es 3,1 veces mayor que la de la muestra templada normal. La vida por fatiga de rodadura de las muestras B-D mejora notablemente, si se compara con la de la muestra carbonitrurada usual. Las muestras E y F del presente invento tienen una vida por fatiga de rodadura casi igual a la de la muestra carbonitrurada usual.

En resumen, las muestras B-D del presente invento tienen el contenido de hidrógeno más bajo, granos de cristal de austenita más finos, con el número del tamaño del grano de cristal de al menos 11, y mejores valores de la resistencia al impacto en péndulo de Charpy, de la resistencia anti-grietas, y de la vida por fatiga de rodadura.

Ejemplo 3

A continuación se describe el Ejemplo 3 del presente invento. En las siguientes muestras A, B y C, se llevaron a cabo una serie de pruebas. El material a ser sometido a tratamiento térmico que fue empleado corrientemente en las muestras A-C fue el JIS-SUJ2 (1,0% en peso de C - 0,25% en peso de Si - 0,4% en peso de Mn - 1,5% en peso de Cr). Cada una de las muestras A-C fue sometida a proceso a través del siguiente procedimiento.

Muestra A - ejemplo comparativo: solamente temple normal (sin carbonitrurado).

Muestra B - ejemplo comparativo: temple directamente después del carbonitrurado (carbonitrurado usual y temple). El carbonitrurado se realizó a 845ºC mantenidos durante 150 minutos. La atmósfera en el proceso de carbonitrurado fue una mezcla de gas RX y gas amoníaco.

Muestra C - ejemplo del presente invento: se sometió a proceso un material de cojinete a continuación del patrón de tratamiento térmico representado en la Fig. 6. Se efectuó el carbonitrurado a 845ºC mantenidos durante 150 minutos. La atmósfera, en el proceso de carbonitrurado fue una mezcla de gas RC y gas amoníaco. La temperatura de temple final fue de 800ºC.

(1) Vida por fatiga de rodadura

Las condiciones para la prueba y el dispositivo de prueba para la prueba de vida por fatiga de rodadura son los que se han reflejado en la Tabla 10 y en las Figs. 14A y 14B. Los resultados de la prueba de vida por fatiga de rodadura se han consignado en la Tabla 11.

TABLA 10

Pieza de prueba	\phi12 x L22 pieza de prueba cilíndrica
Número de pieza de prueba	10
Contrapartida de bolas de acero	19,05 mm
Presión en la superficie de contacto	5,88 GPa
Velocidad de carga	46240 cpm
Aceite lubricante	Aceite para turbinas VG68 lubricación por circulación forzada

TABLA 11

	Vida (recuento de la carga)
Muestra	L_{10} (x 10^{4} veces)	L_{10} (x 10^{4} veces)	L_{10} relativo
A	8017	18648	1,6
B	24656	33974	3,1
C	43244	69031	5,4

De acuerdo con la Tabla 11, la muestra B, la cual es un ejemplo comparativo, tiene una vida por fatiga de rodadura (vida L10: equivalente a que una de cada diez piezas de prueba resulta dañada) que es 3,1 veces mayor que la de la muestra A, la cual es también un ejemplo comparativo y sometida a solamente temple normal, y se ve por consiguiente que el efecto de alargamiento de la vida se obtiene a través del proceso de carbonitrurado. En contraste con esto, la muestra C del presente invento tiene una vida más larga, que es 1,74 veces mayor que la de la muestra B y 5,4 veces mayor que la de la muestra A. Se considera que esta mejora se obtiene principalmente debido a la fina microestructura.

(2) Prueba de resistencia al impacto en péndulo de Charpy

Se llevó a cabo una prueba de resistencia al impacto en péndulo de Charpy usando para ello una pieza de prueba con muesca en U definida por la norma JIS Z 2242 antes mencionada. Los resultados de la prueba se han reflejado en la Tabla 12.

TABLA 12

Muestra impacto en	valor de resistencia al péndulo Charpy (J/cm^{2})	valor de resistencia al impacto relativo
A	6,7	1,0
B	5,3	0,8
C	6,7	1,0

La muestra B (ejemplo comparativo) que ha sido sometida a carbonitrurado tiene un valor de la resistencia al impacto en péndulo de Charpy que no es mayor que el de la muestra A (ejemplo comparativo) que ha sido sometida a temple normal, mientras que la muestra C tiene un valor de la resistencia al impacto en péndulo de Charpy equivalente al de la muestra A.

(3) Prueba de tenacidad a la fractura estática

En la Fig. 15 se ha representado una pieza de prueba para una prueba de tenacidad a la fractura estática. En la muesca de la pieza de prueba se practicó una grieta previa de aproximadamente 1 mm, y luego se añadió una carga estática por flexión de tres puntos, y después se determinó una carga de fractura P. Usando la siguiente fórmula (I), se calculó un valor de la tenacidad a la fractura (valor KIc). Los resultados de la prueba se han recogido en la Tabla 13.

... (I)KIc \ = \ (PL \ \surd a /BW^{2}) \ \{5,8-9,2(a/W)+43,6(a/W)^{2} \ -75,3(a/W)^{3} \ + \ 77,5 \ (a/W)^{4}\}

TABLA 13

Muestra	Número de probadas	K_{1}C(MPa\surdm)	K_{1}C relativo
A	3	16,3	1,0
B	3	16,1	1,0
C	3	18,9	1,2

La grieta previa tiene una profundidad mayor que la profundidad de la capa carbonitrurada y por consiguiente se obtienen los mismos resultados para las muestras A y B (ejemplos comparativos), mientras que el resultado para la muestra C (ejemplo del presente invento) es aproximadamente 1,2 veces mayor que el de los ejemplos comparativos.

(4) Prueba de resistencia a la fractura por presión estática (medición del esfuerzo de fractura)

Se usó una pieza de prueba de resistencia a la fractura por presión estática como la representada en la Fig. 13 descrita en lo que antecede. Se aplicó una carga en la dirección P en la Fig. 13 para llevar a cabo una prueba de resistencia a la fractura por presión estática. Los resultados de la prueba se han recogido en la Tabla 14.

TABLA 14

Muestra	Número de	Resistencia a la fractura	Resistencia a la fractura
	probadas	estática (kg)	estática relativa
A	3	4200	1,00
B	3	3500	0,84
C	3	4300	1,03

La muestra B que fue sometida a carbonitrurado tiene una resistencia algo menor que la de la muestra A, la cual fue sometida a temple normal, mientras que la muestra C del presente invento tiene una resistencia a la fractura por presión estática mejorada, si se compara con la de la muestra B, y es por lo tanto equivalente a la de la muestra A.

(5) Régimen de cambio de dimensión secular

En la Tabla 15 se ha reflejado el régimen de cambio dimensional secular medido bajo las condiciones de 130ºC (de temperatura mantenida) y durante 500 horas (tiempo mantenido), juntamente con la dureza superficial y con la cantidad de austenita retenida (0,1 mm de profundidad).

TABLA 15

Muestra	Número de	Dureza superficial	\gamma retenida	Régimen de cambio	Régimen de cambio
	probadas	(HRC)	(%)	dimensional (x10^{-5})	dimensional relativo *^{)}
A	3	62,5	9,0	18	1,0
B	3	63,6	28,0	35	1,9
C	3	60,0	11,3	22	1,2
* : el menor es superior

Comparado con el régimen de cambio dimensional de la muestra B que tiene una gran cantidad de austenita retenida, el régimen de cambio dimensional de la muestra C del presente invento es menor, debido a la menor cantidad de austenita retenida, que es la mitad o menos.

(6) Prueba de vida bajo condiciones de lubricante contaminado

Se usó el cojinete de bolas 6206 para evaluar la vida por fatiga de rodadura bajo condiciones de lubricante contaminado con una cantidad predeterminada de contaminantes normales mezclados en el mismo. Las condiciones para la prueba se han consignado en la Tabla 16, y los resultados de la prueba se dan en la Tabla 17.

TABLA 16

Carga	Fr = 6,86 kN
Presión en la superficie de contacto	Pmax = 3,2 GPa
Velocidad de rotación	2000 rpm
Lubricante	Para turbina 56 - lubricación en baño de aceite
Cantidad de contaminante	0,4g/1000cc
Contaminante	tamaño de grano: 100-180 \mum, dureza: Hv800

TABLA 17

Muestra	L_{10} vida (h)	L_{10} relativo
A	20,0	1,8
B	50,2	2,5
C	45,8	2,3

La muestra B que ha sido sometida a carbonitrurado usual tiene un tiempo de vida que es aproximadamente 2,5 veces mayor que el de la muestra A, y la muestra C del presente invento tiene un tiempo de vida que es aproximadamente 2,3 veces mayor que el de la muestra A. Aunque la muestra C del presente invento tiene una menor cantidad de austenita retenida que la de la muestra B del ejemplo comparativo, la muestra C tiene un tiempo de vida largo, sustancialmente equivalente al de la muestra B, debido a las influencias de la entrada de nitrógeno y de su fina microestructura.

Se ve en consecuencia, de los resultados antes considerados, que la muestra C del presente invento, es decir, un componente de cojinete producido por el método de tratamiento térmico del presente invento, puede conseguir simultáneamente tres objetivos: alargamiento de la vida por fatiga de rodadura, que ha sido difícil de conseguir por el carbonitrurado usual, mejora de la resistencia a las grietas, y reducción del régimen de cambio dimensional secular.

Aunque se ha ilustrado y descrito el presente invento en detalle, ha de quedar claramente entendido que ello se ha hecho a modo de ilustración y de ejemplo únicamente, y que no debe ser considerado a modo de limitación, quedando limitados el espíritu y el alcance del presente invento únicamente por los términos de las reivindicaciones que se acompañan.

Claims

1. Un seguidor de leva de rodillo de un motor que comprende:

un aro exterior que está en contacto de rodadura con un árbol de levas del motor;

un eje de rodillo situado dentro de dicho aro exterior y fijado a un cuerpo seguidor de leva; y elementos de cojinete situados entre dicho aro exterior y dicho eje de rodillo, en que al menos uno de dichos aro exterior, eje de rodillo y elementos de cojinete, tiene una capa carbonitrurada y tiene un esfuerzo de fractura de al menos 2650 MPa.

2. El seguidor de leva de rodillo de un motor de acuerdo con la reivindicación 1, en el que:

dicho cuerpo seguidor de leva (50) está montado en un extremo (1a) de un balancín(1), dicho balancín está unido a pivotamiento a un eje de rotación (5) situado entre dicho un extremo y el otro extremo (1b), un extremo de una válvula (9) de abrir/cerrar de dicho motor apoya a tope sobre dicho otro extremo, dicho cuerpo seguidor de leva en dicho un extremo tiene una parte de soporte de rodillo bifurcada (14), y dicho eje de rodillo está fijado a dicha parte de soporte de rodillo bifurcada.

3. El seguidor de leva de rodillo de un motor de acuerdo con la reivindicación 1, en el que

dicho cuerpo seguidor de leva (50) está montado entre un extremo (1b) y el otro extremo (1a) de un balancín (1), dicho eje de rodillo (2) está fijado en un agujero en el rodillo, que se extiende entre dos paredes laterales del balancín, un extremo de una válvula (9) de abrir/cerrar de dicho motor apoya a tope sobre dicho un extremo (1b) de dicho balancín, y un pivote (15) apoya a tope sobre dicho otro extremo (1a).

4. El seguidor de leva de rodillo de un motor de acuerdo con la reivindicación 1, en el que:

un balancín (1) está unido a pivotamiento a un eje de rotación (5) situado entre un extremo (1b) y el otro extremo (1a) de dicho balancín, un extremo de una válvula (9) de abrir/cerrar de dicho motor apoya a tope sobre dicho un extremo (1b), dicho otro extremo (1a) apoya a tope sobre un extremo de una varilla de interconexión (16) que transmite un esfuerzo desde dicha leva (6), dicho cuerpo seguidor de leva (50) está montado en el otro extremo de dicha varilla de interconexión, estando situados dicho un extremo y dicho otro extremo de dicha varilla de interconexión, respectivamente, sobre dicho balancín y sobre dicha leva (6), y dicho eje de rodillo está unido a dicho cuerpo seguidor de leva y apoya a tope sobre dicha leva.

5. El seguidor de leva de rodillo de un motor de acuerdo con la reivindicación 1, en el que: dichos elementos de cojinete son cojinetes de aguja del tipo completo.

6. El seguidor de leva de rodillo de un motor de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho eje de rodillo tiene una dureza en su extremo menor que en su parte central.

7. El seguidor de leva de rodillo de un motor de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el extremo de dicho eje de rodillo está calafateado.

8. El seguidor de leva de rodillo de un motor de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho seguidor de leva se forma a presión en su totalidad.