ES2299829T3 - Cojinete de friccion sinterizado con variacion continua de la compresion del orificio. - Google Patents
Cojinete de friccion sinterizado con variacion continua de la compresion del orificio. Download PDFInfo
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Abstract
Cojinete de fricción sinterizado (5) para motores y para engranajes, que comprende un orificio de cojinete (14) circular, presentando el orificio de cojinete (14) regiones (9) altamente compactadas con poros al menos aproximadamente cerrados y regiones (10) poco compactadas, con poros abiertos, distribuidas alternativamente a lo largo de su periferia, siendo aproximadamente idéntico el diámetro del orificio del cojinete correspondiente a las regiones altamente compactadas y poco compactadas (9, 10), variando de manera al menos aproximadamente continua la densidad sobre la periferia del orificio del cojinete entre las regiones altamente compactadas y poco compactadas (9, 10).
Description
Cojinete de fricción sinterizado con variación
continua de la compresión del orificio.
La invención se refiere a un cojinete de
fricción sinterizado para motores y para engranajes.
Los cojinetes de fricción sinterizados se
emplean de manera frecuente en motores y en engranajes, siendo éstos
económicos de fabricación y de empleo sencillo. Los límites de los
campos de aplicación de los cojinetes sinterizados convencionales
están dados por las cargas radiales máximas, dependiendo estas
cargas radiales de los otros parámetros del alojamiento, tales como
por ejemplo de los materiales sinterizados, de la velocidad de
fricción, de los lubrificantes, de las temperaturas de trabajo,
etc. En contra de lo que ocurre en el caso de los cojinetes de
fricción sinterizados, pueden emplearse los cojinetes de fricción
macizos por regla general con cargas radiales y con velocidades de
fricción mayores puesto que la película de lubrificante, constituida
entre el árbol y el cojinete, puede separar ambos componentes de
fricción incluso a elevadas cargas. Esto funciona únicamente de
manera condicionada en el caso de los cojinetes de fricción
sinterizados puesto que el agente lubrificante es comprimido en los
poros del material sinterizado a presiones correspondientemente
elevadas. Además puede presentarse un contacto de cuerpos sólidos
entre el cojinete y el árbol, una mayor fricción, un mayor desgaste
por rozamiento y, finalmente, el fracaso del cojinete de fricción
sinterizado.
Se conoce por el estado de la técnica, entre
otras cosas, un cojinete de fricción sinterizado según la
publicación DE 199 37 567, que presenta un orificio de cojinete con
superficies de rodadura de poros pequeños, altamente compactadas,
distribuidas alternativamente sobre la periferia y depósitos de
agente lubrificante de poros abiertos, poco compactados, que se
extienden axialmente, estando formados los depósitos de agente
lubrificante por medio de estructuras en forma de surcos con al
menos dos surcos longitudinales. Los cojinetes de fricción
sinterizados de este tipo presentan el inconveniente de que se
produce una formación de ruido comparativamente fuerte en
determinados estados de funcionamiento y en que la película de
aceite puede ser desprendida de los surcos durante el
funcionamiento y, de este modo, ya no se asegura el abastecimiento
del intersticio del cojinete con agente lubrificante.
Esto es válido, también, para un cojinete de
fricción sinterizado según la publicación DE 199 47 462, en el cual
los surcos están inclinados con un ángulo agudo con respecto al eje
central del orificio de cojinete. De igual modo la publicación DE
101 07 485 muestra un cojinete de fricción sinterizado con los
inconvenientes precedentemente citados.
Se conoce un cojinete de fricción sinterizado
con una región con poros cerrados también por el documento
US-A-3445148.
En los cojinetes de fricción sinterizados
correspondientes, según el estado de la técnica, las superficies de
rodadura presentan, durante el funcionamiento, una lubrificación
denominada hidrodinámica, formándose una película de agente
lubrificante separadora entre el árbol y el cojinete como
consecuencia de la presión que se establece. En la región de las
zonas con poros abiertos se oprime, sin embargo, la película del
agente lubrificante en los poros abiertos del material sinterizado
de tal manera que el árbol trabaja en estas regiones en el estado
denominado de fricción mixta. En este estado de funcionamiento son,
entre otras cosas, la fricción y el desgaste por rozamiento del
cojinete, mayores que en el caso del funcionamiento
hidrodinámico.
La tarea de la invención consiste en aproximar
las ventajas los cojinetes macizos (bajos índices de fricción,
elevada capacidad para soportar cargas, elevadas velocidades de
fricción) con cojinetes de fricción sinterizados, manteniéndose las
ventajas de los cojinetes de fricción sinterizados (duración de
vida, lubrificación mediante el agente lubrificante depositado en el
material sinterizado).
La tarea se resuelve, de conformidad con la
invención, por medio de un cojinete de fricción sinterizado para
motores y engranajes con las características de la reivindicación 1.
Las regiones altamente compactadas actúan como banda de rodadura
para un árbol o de un eje alojado en el orificio de cojinete. En las
regiones altamente compactadas están prácticamente cerrados o están
cerrados por completo los poros entre las partículas de polvo de
tal manera, que los cojinetes de fricción sinterizados, de
conformidad con la invención, pueden ser empleados de manera
similar a la de los cojinetes macizos con cargas radiales y con
velocidades de fricción al menos mayores que en el caso de los
cojinetes de fricción sinterizados convencionales puesto que el
agente lubrificante no puede ser oprimido, con ocasión de presiones
elevadas, entre los poros del material sinterizado en las regiones
altamente compactadas. A diferencia de lo que ocurre en el caso de
los cojinetes de fricción sinterizados según el estado de la
técnica se consigue ya una lubrificación hidrodinámica con un bajo
número de revoluciones. De este modo pueden emplearse los cojinetes
de fricción sinterizados, de conformidad con la invención, con
números de revoluciones bajos con los que los cojinetes de fricción
sinterizados conocidos rodarían todavía en el estado de fricción
mixta, con lo cual se produciría un mayor desgaste por rozamiento.
De este modo, se impide un contacto de cuerpos sólidos entre el
cojinete y el árbol, que conduciría a una mayor fricción, a un
mayor desgaste por rozamiento y, finalmente, al fracaso del
cojinete. De igual modo, pueden emplearse aceites de menor
viscosidad a diferencia de lo que ocurre en el caso de los cojinetes
de fricción sinterizados según el estado de la técnica puesto que
el aceite no puede penetrar en los poros prácticamente cerrados en
las regiones altamente compactadas. De este modo, se aumenta
especialmente la adecuación de los cojinetes de fricción
sinterizados para el arranque en frío puesto que no se garantiza un
buen funcionamiento en el caso de bajas temperaturas próximas a
-40ºC aproximadamente ni cuando se utilicen aceites de alta
viscosidad en los cojinetes de fricción sinterizados normalizados.
A pesar del empleo de aceites de baja viscosidad se consigue una
capacidad de soporte de carga suficiente. Las regiones poco
compactadas o no compactadas existentes presentan la ventaja de los
cojinetes de fricción sinterizados conocidos, que consiste en la
penetración del agente lubrificante en los poros de tal manera, que
las regiones poco compactadas actúan también como depósitos de
agente lubrificante. De este modo, se posibilita una lubrificación
de por vida por medio del agente lubrificante depositado en el
material sinterizado. Las heterogeneidades de la banda de rodadura
en lo que se refiere a la elevada compactación y a la baja
compactación, no perjudican el abastecimiento con agente
lubrificante al intersticio del cojinete y, ante todo, estas
heterogeneidades no tienen ningún efecto sobre la neutralidad de la
dirección de carga del cojinete. De conformidad con la invención, se
ha previsto que sea al menos aproximadamente idéntico el diámetro
del orificio del cojinete de las regiones altamente compactadas y
poco compactadas, entendiéndose por este concepto el que no han
sido previstos depósitos de agente lubrificante, conocidos por el
estado de la técnica, presentes en forma de surcos o de ranuras.
Las diferencias eventuales del diámetro del orificio del cojinete
de las regiones altamente compactadas y poco compactadas se producen
como consecuencia de las exactitudes de fabricación y se encuentran
en la región de los defectos usuales de redondez. Como consecuencia
de que el diámetro del orificio del cojinete es casi prácticamente
idéntico, no podrá romperse la película lubrificante en un escalón
como consecuencia de la modificación continua del diámetro, como
puede ocurrir en el caso de los cojinetes de fricción sinterizados
según el estado de la técnica.
En una configuración ventajosa de la invención
se ha previsto, que sea idéntico el diámetro del orificio del
cojinete en las regiones altamente compactadas y poco compactadas.
Una configuración de la invención, de este tipo, tiene la ventaja
de que no se forman escalones entre las regiones poco compactadas y
altamente compactadas de tal manera, que no puede tener lugar un
desprendimiento de la película del agente lubrificante en los
escalones o bien en los bordes entre las superficies de rodadura y
el depósito de agente lubrificante. De este modo se aumenta la
seguridad en el trabajo y la duración de vida del cojinete.
Se ha previsto en la configuración de la
invención, que varíe, al menos de manera aproximadamente continua,
la densidad sobre la periferia del orificio del cojinete entre las
regiones altamente compactadas y poco compactadas. La densidad
corresponde en las regiones poco compactadas al menos
aproximadamente a la densidad de base del cojinete. En la región
con la densidad máxima prácticamente todos los poros están cerrados
de tal manera que se alcanza sobre las superficies del orificio
prácticamente la densidad total del material. La densidad disminuye
de nuevo desde el orificio hacia el exterior, hasta que alcanza de
nuevo el valor de la densidad de base del cojinete al cabo de
algunas décimas de milímetro. El cojinete de fricción sinterizado de
conformidad con la invención presenta una variación continua de la
compactación en la región del orificio del cojinete entre las
regiones altamente compactadas y las regiones poco compactadas,
dependiendo la variación de la compactación del tipo del perfil del
orificio y de la amplitud de la variación del material. Lo esencial
consiste en que no tenga lugar una modificación brusca de la
compactación entre las regiones altamente compactadas y poco
compactadas, lo cual ocurre en el caso de los cojinetes de fricción
sinterizados conocidos por el estado de la técnica.
Se ha previsto, en otra configuración ventajosa
de la invención, que el cojinete de fricción sinterizado presente,
al menos, dos regiones altamente compactadas con poros al menos
aproximadamente cerrados. Es especialmente ventajoso que el número
esté dimensionado de tal manera, que se produzca una funcionalidad
suficiente del cojinete de fricción sinterizado para todas las
direcciones de carga. Los cojinetes de fricción sinterizados, de
conformidad con la invención, presentan la ventaja de que todo el
cojinete de fricción sinterizado actúa como depósito de agente
lubrificante, puesto que el aceite se introduce en los poros y puede
emerger en las regiones poco compactadas.
Se ha previsto, en una configuración ventajosa
de la invención, que el orificio presente al menos sobre una parte
de la anchura del cojinete regiones altamente compactadas con poros
al menos aproximadamente cerrados y/o regiones poco compactadas, de
poros abiertos. Las regiones altamente compactadas y poco
compactadas pueden extenderse desde un borde del cojinete hasta el
borde contrapuesto del cojinete o pueden extenderse sólo sobre una
parte de la anchura del cojinete. La anchura de las regiones
altamente compactadas y su separación mutua pueden ser variables.
Las separaciones y las anchuras tampoco tienen que ser constantes en
un cojinete sino que pueden variar por ejemplo de manera
estadística.
Se ha previsto, en una configuración
especialmente ventajosa de la invención, que el orificio presente al
menos sobre la mitad de la anchura del cojinete regiones altamente
compactadas de poros al menos aproximadamente cerrados y/o regiones
poco compactadas, de poros abiertos. Es ventajosa una variación de
la compactación en dirección axial y no solamente en la dirección
periférica puesto que se forman regiones con capacidades diferentes
de soporte de carga debido a la compactación no homogénea sobre la
periferia del orificio, es decir una elevada capacidad de carga en
las regiones fuertemente compactadas, capacidades de carga algo
menores en las regiones poco compactadas. De este modo, se impide
la dependencia de la funcionalidad del cojinete sinterizado con
respecto a la dirección de soporte de la carga. En lo que se refiere
a los rotores de cantos es especialmente ventajoso que sea impar el
número de las zonas de compactación, con el fin de que los árboles
montados de manera no coaxial no yazcan sobre el borde del cojinete
de manera exclusiva sobre regiones poco compactadas. De igual modo,
se ha observado que por medio de un número impar de zonas de
compactación es mejor el comportamiento al ruido del cojinete que en
el caso de un número par de zonas de compactación.
Se ha previsto, en otra configuración ventajosa
de la invención, que estén dispuestas de manera desfasada entre sí
las regiones altamente compactadas con poros al menos
aproximadamente cerrados y las regiones poco compactadas, con poros
abiertos.
Se ha previsto, en una configuración
especialmente ventajosa de la invención, que esté dispuesta
respectivamente una región altamente compactada con poros al menos
aproximadamente cerrados axialmente frente a una región poco
compactada, con poros abiertos. En el caso de las zonas de
compactación desfasadas en dirección axial, en las cuales se
encuentra una región altamente compactada frente a una región poco
compactada, se apoya un árbol, que está apoyado en el cojinete,
siempre sobre una región altamente compactada.
La tarea se resuelve también por medio de un
procedimiento para la fabricación de un cojinete de fricción
sinterizado según las reivindicaciones 8 y 9. En este caso es
ventajoso que no se verifique una modificación del material en el
proceso de calibración en las regiones poco compactadas. La densidad
en las regiones poco compactadas corresponde en este caso a la
densidad de base del cojinete, por ejemplo a 6,0 g/cm^{3} para un
cojinete de hierro. La modificación máxima del material tiene lugar
en la región de la densidad máxima, consistiendo el objetivo en
cerrar todos los poros. De este modo, se consigue sobre la
superficie del orificio casi la densidad completa del material. La
densidad vuelve a disminuir desde el orificio hacia el exterior,
hasta que alcanza al cabo de algunas décimas de milímetro nuevamente
el valor de la densidad de base del cojinete. En un cojinete de
fricción sinterizado, de conformidad con la invención, con un
diámetro del orificio de 8 mm se lleva a cabo una modificación del
material en el proceso de calibración en dirección radial
aproximadamente en 100 hasta 300 \mum. Estos valores pueden
adaptarse también al material o al diámetro del orificio. Mediante
el procedimiento, de conformidad con la invención, se genera un
cojinete de fricción sinterizado con una variación continua de la
compactación en la región del orificio del cojinete, dependiendo la
variación y la intensidad de la compactación del tipo del perfil del
orificio y de la extensión de la modificación del material.
El mandril de moldeo, de conformidad con la
invención, está perfilado en la dirección periférica en forma
sinusoidal y el moldeo macho superior y el molde macho inferior
tienen, de conformidad con la invención, un perfil idéntico. De
este modo, se obtiene una geometría del orificio de la pieza en
verde que varía en la dirección periférica. El perfil en forma
sinusoidal presenta en este caso en los puntos más profundos una
circunferencia interior (diámetro mínimo del orificio del cojinete)
y en los puntos más altos presenta una circunferencia exterior
(diámetro máximo del orificio del cojinete). La diferencia entre el
diámetro de la circunferencia interior y el de la circunferencia
exterior del perfil en forma sinusoidal proporciona el grado de
modificación del material en el momento de la calibración. El
diámetro del mandril de calibración se adapta a la circunferencia
exterior del perfil del orificio de la pieza en verde en el momento
de la sinterización por encima de las oscilaciones de medición. De
este modo, se compactarán aquellas zonas en el orificio cuyo
diámetro sea menor que el diámetro de la circunferencia exterior y
no tendrá lugar o únicamente tendrá lugar una compactación muy
pequeña en la región de la circunferencia interior. En los puntos de
compactación máxima están cerrados casi todos los poros.
Se ha previsto, en una configuración ventajosa
de la invención, que se cargue polvo en una herramienta, generándose
por prensado e una pieza en verde con un orificio que presente un
perfil aproximadamente sinusoidal en la dirección periférica,
prensándose sobre cada mitad del cojinete un perfil sinusoidal
desfasado un cierto ángulo con respecto al otro perfil sinusoidal,
la pieza en verde se sinteriza y, a continuación, se moldea el
perfil aproximadamente sinusoidal el orificio por medio de
calibración, para dar una geometría del orificio circular.
Se ha previsto, en una configuración
especialmente ventajosa de la invención, que el polvo sea compactado
en las regiones poco compactadas aproximadamente hasta la densidad
de base del cojinete de fricción sinterizado y que sea compactado en
las regiones altamente compactadas aproximadamente hasta la densidad
del material del cojinete. De este modo, se consigue que los poros
permanezcan abiertos en la región poco compactada de tal manera que
pueda introducirse el lubrificante. La impregnación del cojinete con
agente lubrificante puede llevarse a cabo por ejemplo bajo
vacío.
Se ha previsto, en otra configuración ventajosa
de la invención, que el polvo sea compactado en dirección radial en
100 hasta 300 \mum. De este modo, se consigue una obturación de
los poros al menos aproximadamente completa en las regiones
altamente compactadas.
De igual modo, la tarea se resuelve por medio de
un dispositivo para la fabricación de un cojinete de fricción
sinterizado y destinado a la realización del procedimiento de
conformidad con la invención, estando prevista una herramienta para
el moldeo bajo presión, que está constituida por una matriz y por un
mandril de moldeo perfilado sobre la periferia externa, con el que
se han asociado un molde macho superior y un molde macho inferior
con un perfil idéntico, siendo el perfilado del mandril y del molde
macho un perfil sinusoidal en la dirección periférica.
Se ha previsto, en una configuración
especialmente ventajosa de la invención, una herramienta para el
moldeo bajo presión, que está constituida por una matriz y por un
mandril de moldeo superior y por un mandril de moldeo inferior
perfilados sobre la periferia externa, con los que se ha asociado un
molde macho superior y un molde macho inferior con un perfil
idéntico, siendo el perfilado un perfil sinusoidal en la dirección
periférica y estando dispuestos el mandril de moldeo superior y el
molde macho superior girados un cierto ángulo frente al mandril de
moldeo inferior y al molde macho inferior.
La invención se representa por medio de dibujos
esquemáticos de ejemplos de realización. Se muestran:
en la fig. 1 un cojinete de fricción
sinterizado según el estado de la técnica,
en la figura 2 el orificio de cojinete de un
cojinete de fricción sinterizados, de conformidad con la invención,
tras la sinterización,
en la figura 3 el orificio de cojinete de un
cojinete de fricción sinterizados, de conformidad con la invención,
tras la calibración,
en la figura 4 la proyección de un orificio de
cojinete con zonas compactadas de manera diferente sin variaciones
axiales,
en la figura 5 la proyección de un orificio de
cojinete con zonas compactadas de manera diferente con variación
axial solapante,
en la figura 6 la proyección de un orificio de
cojinete con zonas compactadas de manera diferente con variación
axial no solapante,
en la figura 7 una sección a través de un
dispositivo de prensado, de conformidad con la invención, en estado
cargado y
en la figura 8 una sección a través de un
dispositivo de prensado, de conformidad con la invención, en estado
de expulsión.
La figura 1 muestra un cojinete de fricción
sinterizado 1 según el estado de la técnica, por ejemplo según la
publicación DE 199 37 567, según la publicación DE 199 47 462 y
según la publicación DE 101 07 485, existiendo entre las zonas
altamente compactadas 2 y las zonas poco compactadas 3 una
transición en forma de escalón 4, siendo inconveniente el escalón
puesto que durante el funcionamiento puede ser desprendida la
película de aceite sobre el escalón 4 y entonces ya no se asegura el
abastecimiento del intersticio del cojinete con agente
lubrificante.
La figura 2 muestra el orificio del cojinete 14
del cojinete de fricción sinterizado 5 de conformidad con la
invención tras la sinterización. El perfil 6 en forma sinusoidal del
orificio del cojinete 14 se aplica en el proceso de moldeo y en
este caso presenta en los puntos más profundos una circunferencia
interior 7 (diámetro mínimo del orificio del cojinete) y en los
puntos más altos muestra una circunferencia exterior 8 (diámetro
máximo del orificio del cojinete). La diferencia entre el diámetro
de la circunferencia interior 7 y de la circunferencia exterior 8
del perfil 6 en forma sinusoidal proporciona el grado de variación
del material durante la calibración. El diámetro del mandril de
calibración se adapta a la circunferencia exterior 8 del perfil del
orificio de la pieza en verde durante la sinterización por encima de
las oscilaciones de medición. De este modo se compactarán en el
orificio aquellas zonas cuyo diámetro sea menor que el diámetro de
la circunferencia exterior 8 y no tendrá lugar o únicamente tendrá
lugar una compactación muy pequeña en la región de la
circunferencia interior 7. En los puntos con la compactación máxima
están prácticamente cerrados todos los poros.
La figura 3 muestra el orificio del cojinete 14
del cojinete de fricción sinterizado 5, de conformidad con la
invención, tras la calibración, transformándose el perfil en forma
sinusoidal 6 del orificio del cojinete 14, según la figura 2,
mediante la calibración en un orificio del cojinete 14 circular.
La figura 4 muestra la proyección del orificio
del cojinete 14, de conformidad con la invención, con las regiones
9, 10 compactadas de manera diferente, representando las regiones
sombreadas las zonas 10 altamente compactadas. Las regiones 11 poco
compactadas no han sido sombreadas. Las zonas con la compactación
diferente se extienden desde el borde superior 12 del cojinete hasta
el borde inferior 13 del cojinete.
La figura 5 muestra la proyección del orificio
del cojinete 14, de conformidad con la invención, con regiones 9, 10
compactadas de manera diferente, estando giradas entre sí las zonas
de compactación a partir de la mitad de la anchura del cojinete b un
ángulo arbitrario. De este modo, puede asegurarse que un árbol, no
representado, apoyado en el cojinete 5 se apoye siempre en una mitad
el cojinete sobre una región 9 altamente compactada.
La figura 6 muestra una proyección del orificio
del cojinete 14, de conformidad con la invención, con regiones 9, 10
compactadas de manera diferente, no solapándose las regiones 9, 10
altamente compactadas o bien poco compactadas en la dirección axial
en contra de lo que ocurre en el caso de la figura 5. La anchura de
la región 9 altamente compactada y su separación mutua puede ser
variable. Las separaciones y las anchuras tampoco tienen que ser
constantes en un cojinete 5, sino que pueden variar, por ejemplo, de
manera estadística. La anchura mínima de las regiones 10 poco
compactadas está predeterminada por los límites de la ingeniería de
fabricación. Cuando se aumente el número de las regiones y se
disminuya el diámetro del orificio, se desplazará una mayor
cantidad de material durante la calibración hasta las regiones de
baja densidad. Esto conduce en el caso extremo a un cierre de lo
poros. De este modo, sucede que la anchura mínima tiene que elegirse
de tal manera, que no estén cerrados los poros en la deseada región
10 poco compactada con el fin de alcanzar la funcionalidad como
depósito de agente lubrificante. A título de ejemplo, en el caso de
un diámetro del orificio de 8 mm, la separación entre dos puntos de
compactación máxima en la dirección periférica no debería ser menor
que 3,5 mm.
En función de que no debe verificarse una
modificación del material durante el proceso de calibración en la
región poco compactada, la densidad en la región 10 poco compactada
corresponde a la densidad de base del cojinete 5, por ejemplo a 6,0
g/cm^{3} para un cojinete de hierro.
La modificación máxima del material tiene lugar
en la región con la densidad máxima 10, lo cual tiene como finalidad
que se cierren todos los poros. De este modo se alcanzará sobre la
superficie del orificio prácticamente la densidad completa del
material empleado. La densidad vuelve a disminuir desde el orificio
hacia el interior, hasta que alcanza de nuevo el valor de la
densidad de base del cojinete al cabo de algunas décimas de
milímetro. A título de ejemplo se lleva a cabo, en el caso de un
diámetro del orificio de 8 mm, una modificación del material entre
100 y
300 \mum durante el proceso de calibración en la dirección radial.
300 \mum durante el proceso de calibración en la dirección radial.
La figura 7 muestra una sección a través de un
dispositivo de prensado 15 de conformidad con la invención en estado
cargado. El dispositivo de prensado 15 está constituido por una
matriz 16 con un inserto 17 de metal duro. De igual modo se ha
previsto un molde macho inferior 18 y un molde macho superior 19,
presentando el molde macho inferior 18 un orificio 23 y el molde
macho superior 19 un orificio 20 con un perfil en forma sinusoidal.
Se ha asociado un mandril de moldeo 21 con el molde macho inferior
18 y con el molde macho superior 19, que presenta un perfil en forma
sinusoidal idéntico. En estado de carga se rellena el polvo en la
cavidad de moldeo 22, que está formada por el inserto de metal duro
17, por el molde macho inferior 18 y por el mandril de moldeo 21.
Sobre el molde macho superior 19 y/o sobre el molde macho inferior
18 se aplica una fuerza de compresión de tal manera que el polvo se
compacte para dar una pieza en verde, que presenta un orificio de
cojinete 14 con un perfil 6 en forma sinusoidal correspondiente en
función del perfil en forma sinusoidal del mandril de moldeo 21, del
molde macho inferior 18 y del molde macho superior 19.
La figura 8 muestra una sección a través de un
dispositivo de prensado 15, de conformidad con la invención, en el
momento de la expulsión de la pieza en verde prensada, acabada, que
presenta un orificio de cojinete 14 según la figura 2. En el momento
de la expulsión se retira el moldeo macho superior 19 de la matriz y
se expulsa la pieza en verde por medio del molde macho inferior 18.
La pieza en verde se sinteriza a continuación, eliminándose a
continuación las rebabas que se hayan formado en caso dado.
En el momento de la fabricación de la pieza en
verde se genera una geometría del orificio con un perfil 6 en forma
sinusoidal en la dirección periférica. La geometría del orificio con
el perfil en forma sinusoidal en la dirección periférica permite que
se forme, tras el proceso de sinterización, que no ha sido
representado, mediante el proceso de calibración una geometría
circular del orificio para el orificio de cojinete 14 con regiones
9, 10 compactadas de manera diferente, calibrándose el orificio del
cojinete 14 con el perfil 6 en forma sinusoidal por medio de un
mandril de calibración circular de tal manera, que se forme en el
cojinete de fricción sinterizado 5 un orificio circular del cojinete
14 según la figura 3. El grado de la compactación de las regiones 9
altamente compactadas puede ajustarse a través del diseño
dimensional de la herramienta para el moldeo bajo presión, tal como
por ejemplo el molde macho superior 19 y el mandril de moldeo 21. Se
introduce en el orificio una variación axial de la compactación del
orificio del cojinete 14 correspondiente al cojinete de fricción
sinterizado 5, de conformidad con la figura 5 o de conformidad con
la figura 6, por medio de dos mandriles de moldeo 21, desfasados
entre sí, y el molde macho 19.
De conformidad con la invención se prensa una
pieza en verde por medio de una herramienta para el moldeo bajo
presión, presentando el mandril de moldeo 21 y los punzones de
moldeo 18, 19 una geometría con un perfil sinusoidal 6 en la
dirección periférica. Cuando deba variarse la compactación en el
orificio del cojinete 14 también en la dirección axial, se emplearán
dos mandriles de moldeo 21 desfasados entre sí y moldes macho 18,
19. El orificio del cojinete 14 con el perfil 6 en forma sinusoidal
en la dirección periférica se calibra con un mandril de calibración
circular para generar tolerancias estrechas, con lo cual se generan
las superficies de rodadura lisas y las regiones 9 que están en
parte altamente compactadas, del orificio del cojinete 14. A
continuación se impregna el cojinete 5 bajo vacío con agente
lubrificante.
Los cojinetes de fricción sinterizados 5, de
conformidad con la invención, pueden emplearse para las mismas
finalidades de aplicación que los cojinetes de fricción
sinterizados, conocidos por el estado de la técnica. En particular
pueden emplearse para todos los tipos de motores eléctricos,
pudiéndose emplear aceites de baja viscosidad, con lo cual se mejora
el comportamiento al "arranque en frío" de un motor. Los
cojinetes de fricción sinterizados, de conformidad con la invención,
funcionan ya con un bajo número de revoluciones en el intervalo
hidrodinámico y se evita un desprendimiento de la película
lubrificante sobre los bordes del depósito de agente lubrificante
debido a que el orificio del cojinete es al menos aproximadamente
circular.
Claims (13)
1. Cojinete de fricción sinterizado (5) para
motores y para engranajes, que comprende un orificio de cojinete
(14) circular, presentando el orificio de cojinete (14) regiones (9)
altamente compactadas con poros al menos aproximadamente cerrados y
regiones (10) poco compactadas, con poros abiertos, distribuidas
alternativamente a lo largo de su periferia, siendo aproximadamente
idéntico el diámetro del orificio del cojinete correspondiente a las
regiones altamente compactadas y poco compactadas (9, 10), variando
de manera al menos aproximadamente continua la densidad sobre la
periferia del orificio del cojinete entre las regiones altamente
compactadas y poco compactadas (9, 10).
2. Cojinete de fricción sinterizado (5) según la
reivindicación 1, caracterizado porque es idéntico el
diámetro del orificio del cojinete de las regiones altamente
compactadas y de las regiones poco compactadas (9, 10).
3. Cojinete de fricción sinterizado (5) según
una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque el
cojinete de fricción sinterizado (5) presenta, al menos, dos
regiones (9, 10) altamente compactadas, con poros al menos
aproximadamente cerrados.
4. Cojinete de fricción sinterizado (5) según
una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el
orificio del cojinete (14) presenta, al menos sobre una parte de la
anchura del cojinete (b), regiones (9) altamente compactadas, con
poros al menos aproximadamente cerrados y/o regiones (10) poco
compactadas, con poros abiertos.
5. Cojinete de fricción sinterizado (5) según
una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el
orificio del cojinete (14) presenta, al menos sobre la mitad de la
anchura del cojinete (b), regiones (9) altamente compactadas, con
poros al menos aproximadamente cerrados y/o regiones (10) poco
compactadas, con poros abiertos.
6. Cojinete de fricción sinterizado (5) según la
reivindicación 5, caracterizado porque están desfasadas entre
sí las regiones (9) altamente compactadas, con poros al menos
aproximadamente cerrados y las regiones (10) poco compactadas, con
poros abiertos.
7. Cojinete de fricción sinterizado (5) según
una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque se
han dispuesto, respectivamente, una región (9) altamente compactada,
con poros al menos aproximadamente cerrados, axialmente frente a una
región (10) poco compactada, con poros abiertos.
8. Procedimiento para la fabricación de un
cojinete de fricción sinterizado (5), caracterizado porque se
carga polvo en una herramienta, se genera por medio de una prensa
una pieza en verde con un orificio, que presenta un perfil
aproximadamente sinusoidal en la dirección periférica, se sinteriza
la pieza en verde y, a continuación, se moldea el perfil
aproximadamente sinusoidal del orificio, por medio de una
calibración, para formar una geometría circular del orificio,
variando de manera al menos aproximadamente continua la densidad
sobre la periferia del orificio del cojinete entre las regiones (9,
10) altamente compactadas y poco compactadas.
9. Procedimiento para la fabricación de un
cojinete de fricción sinterizado (5), caracterizado porque se
carga polvo en una herramienta, se genera por medio de una prensa
una pieza en verde con un orificio, que presenta un perfil
aproximadamente sinusoidal en la dirección periférica, prensándose
un perfil sinusoidal sobre cada una de las mitades del cojinete, que
está desfasado en un cierto ángulo frente al otro perfil sinusoidal,
se sinteriza la pieza en verde y, a continuación se moldea el perfil
aproximadamente sinusoidal del orificio, por medio de una
calibración, para formar una geometría circular del orificio,
variando de manera al menos aproximadamente continua la densidad
sobre la periferia del orificio del cojinete entre las regiones (9,
10) altamente compactadas y poco compactadas.
10. Procedimiento para la fabricación de un
cojinete de fricción sinterizado (5) según una de las
reivindicaciones 8 o 9, caracterizado porque se compacta el
polvo en las regiones (10) poco compactadas aproximadamente hasta la
densidad de base del cojinete de fricción sinterizado (5) y en las
regiones (9) altamente compactadas, se compacta aproximadamente
hasta la densidad del material del cojinete.
11. Procedimiento para la fabricación de un
cojinete de fricción sinterizado (5) según una de las
reivindicaciones 9 o 10, caracterizado porque se compacta el
polvo en dirección radial a 100 hasta 300 \mum.
12. Dispositivo para la fabricación de un
cojinete de fricción sinterizado (5) y para la realización del
procedimiento según una de las reivindicaciones 8 a 11, estando
prevista una herramienta para el moldeo bajo presión, que está
constituida por una matriz y por un mandril de moldeo (21) perfilado
sobre la periferia externa, con el que están asociados un molde
macho superior (19) y un molde macho inferior (18) con un perfil
idéntico, siendo el perfilado del mandril de moldeo (21) y del molde
macho (18, 19) un perfil sinusoidal en la dirección periférica.
13. Dispositivo para la fabricación de un
cojinete de fricción sinterizado (5) y para la realización del
procedimiento según la reivindicación 12, estando prevista una
herramienta para el moldeo bajo presión, que está constituida por
una matriz (16) y por un mandril de moldeo superior e inferior,
perfilado sobre la superficie externa, con el que están asociados un
molde macho superior y un molde macho inferior (19, 18) con un
perfil idéntico, siendo el perfilado un perfilado sinusoidal en la
dirección periférica y estando dispuestos el mandril de moldeo
superior y el molde macho superior girados un cierto ángulo con
respecto al mandril de moldeo inferior y con respecto al molde macho
inferior,
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