ES3068264T3 - Method for reprocessing used rolling bearings, and rolling bearing produced by the method - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un método para reprocesar rodamientos usados que comprenden componentes de rodamiento fabricados con un material base metálico (2). Se proporciona un rodamiento usado que comprende al menos un anillo de rodamiento y varios cuerpos rodantes, siendo los anillos y/o cuerpos rodantes fabricados con el material base metálico componentes de rodamiento reprocesables. Una vez separados los componentes del rodamiento y tras identificar al menos uno de ellos apto para reprocesamiento, se elimina una región superficial del componente reprocesable que corresponde a una zona de rodadura del mismo. Tras la aplicación de un material de reparación metálico (3), se forma una capa de rodadura (4). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Procedimiento para reacondicionar cojinetes de rodillos usados y cojinete de rodillos fabricado mediante el mismo La invención se refiere a un procedimiento para reacondicionar cojinetes de rodillos usados que comprenden componentes de cojinete de rodillos a partir de un material base metálico, como anillos de cojinete de rodillos o elementos rodantes, y cojinetes de rodillos reacondicionados fabricados mediante el mismo.

[0003] El documento EP 2373456 B1 divulga un procedimiento para reparar un objeto metálico con un defecto abierto. Para ello, se realiza un forjado en frío para cerrar el defecto abierto, seguido de soldadura de recargue por láser para cubrir el defecto forjado en frío con una capa metálica.

[0004] En el área de la tecnología de cojinetes de rodillos ya es conocido cómo reacondicionar componentes de cojinete con daños por uso únicamente moderados y destinarlos a un segundo uso, mecanizando posteriormente las superficies de los anillos de cojinete con desbaste de material. Para compensar la dimensión de anillo cambiada mediante el desbaste de material, dichos anillos de cojinete se combinan con conjuntos de elementos rodantes correspondientemente mayores.

[0005] Los componentes de cojinete de rodillos a partir de costosos materiales de alto rendimiento son de particular interés con respecto a una reutilización. En la mayoría de los casos, el polvo se procesa en cilindros por prensado isostático en caliente, cuyo diámetro exterior está limitado por las condiciones de producción. Sin embargo, la funcionalidad de dichos materiales de alto rendimiento a menudo solo se requiere en el área de superficies funcionales, como una pista de rodadura de un anillo de cojinete o elemento rodante.

[0006] El documento DE 102019216995 A1 ya describe componentes de cojinete con un cuerpo base que forma el componente de cojinete y al menos un revestimiento aplicado al cuerpo base. El cuerpo base está formado, en particular, a partir de acero no aleado, acero templado no aleado, acero para cojinetes de rodillos estándar, hierro fundido u otra aleación metálica. Como revestimiento, al cuerpo base se aplica un material más duro, en particular, acero aleado. La conformación del revestimiento se realiza mediante soldadura de recargue. Además, se menciona que la soldadura de recargue también se puede usar para reacondicionar un anillo de cojinete grande usado. El documento DE 102017115803 A1 divulga un procedimiento para fabricar un componente metálico con dos secciones de componente a partir de diferentes materiales metálicos. En este sentido, mediante soldadura de recargue, se aplica una capa de acero resistente a altas temperaturas a un soporte a partir de una aleación a alta temperatura, en que se conforma una pista de rodadura.

[0007] El documento DE 102019202840 A1 describe un elemento de superficie de rodadura de un cojinete de rodillos y un procedimiento para reparar el elemento de superficie de rodadura. El elemento de superficie de rodadura comprende una pista de rodadura sobre la que están previstos elementos rodantes para rodar. En el área de la pista de rodadura está prevista una cavidad en la que se inserta un miembro de inserción fijado por medio de un ajuste a presión, que también conforma la pista de rodadura. Una reparación de un elemento de superficie de rodadura se realiza de modo que se forme una cavidad en el área dañada y se inserte en ella un miembro de inserción que sobresalga de la pista de rodadura restante en esta cavidad y se desbaste mecánicamente el área que sobresalga para conformar una pista de rodadura reparada.

[0008] El documento JP 2021025598 A divulga un cojinete de rodillos y un procedimiento para reparar una superficie de rodadura de un anillo de cojinete. En este sentido, la pista de rodadura al completo de un anillo interior rotatorio se irradia con un láser, se reviste y el revestimiento se somete a un mecanizado posterior mediante rectificación. El objetivo de la invención es destinar a una reutilización cojinetes de rodillos usados y proporcionar un procedimiento para reacondicionar dichos cojinetes de rodillos usados.

[0009] Para el procedimiento para reacondicionar cojinetes de rodillos usados que comprenden componentes de cojinete de rodillos a partir de un material base metálico, el objetivo se logra con las siguientes etapas: proporcionar el cojinete de rodillos usado que comprende al menos un anillo de cojinete de rodillos y un número de elementos rodantes, en el que los anillos de cojinete de rodillos y/o elementos rodantes formados a partir del material base metálico forman componentes de elemento rodante reacondicionables,

[0010] separar al menos los componentes de elemento rodante reacondicionables e identificar al menos uno de los componentes de cojinete de rodillos que se van a destinar a reacondicionamiento de la cantidad de componentes de cojinete de rodillos reacondicionables,

[0011] desbastar un área superficial del al menos un componente de cojinete de rodillos que se va a reacondicionar, que corresponde a un área de pista de rodadura del componente de cojinete de rodillos que se va a reacondicionar, preparando un área de recepción para recibir un material de reparación metálico,

[0012] colocar opcionalmente un material de capa intermedia sobre el material base metálico en el área de recepción, colocar el material de reparación metálico en el área de recepción sobre el material base metálico o, dado el caso, sobre el material de capa intermedia, conformando una capa de pista de rodadura, en el que el material de reparación metálico se selecciona de acero de tipo 1.3344 (X 130 WMoCrV 6-5-4-3) o de acero inoxidable martensítico, en particular, de tipo 1.4034 (X46Cr13), o de un metal duro a base de carburo de volframio en una matriz de unión con níquel, en el que el material de reparación metálico se fusiona con el material base metálico o, dado el caso, con el material de capa intermedia,

[0013] llevar a cabo un mecanizado posterior de una superficie libre de la capa de pista de rodadura, proporcionando al menos un componente de cojinete de rodillos reacondicionado, en el que la superficie libre de la capa de pista de rodadura se mecaniza posteriormente por arranque de viruta y endurece posteriormente, y

[0014] ensamblar el al menos un componente de cojinete de rodillos reacondicionado con el resto de componentes de cojinete de rodillos del cojinete de rodillos usado, para formar un cojinete de rodillos reacondicionado.

[0015] Para garantizar un reacondicionamiento de componentes de cojinete de rodillos manteniendo la geometría interior y/o exterior, se reemplaza el área superficial desbastada, es decir, se reconstruye. Para ello, se aplica una capa de pista de rodadura de suficientes grosor y dureza. Siempre que el material de reparación presente además una resistencia al desgaste más alta que el material desbastado del material base metálico, la aplicación de una capa de pista de rodadura también es adecuada para la conformación de componentes de cojinete de rodillos de mayor calidad con propiedades mejoradas en términos de resistencia al desgaste y durabilidad en el sentido de un suprarreciclaje.

[0016] Preferentemente, el desbaste del área superficial se realiza por medio de torneado. Sin embargo, también son utilizables otros procedimientos de desbaste, como fresado o rectificación. También es utilizable una combinación de diferentes procedimientos de desbaste.

[0017] El al menos un componente de elemento rodante que se va a reacondicionar es, en particular, un anillo de cojinete de rodillos y el desbaste en el área de pista de rodadura se realiza en el intervalo de D/100 a D/20 de un diámetro D de los elementos rodantes del cojinete de rodillos. Preferentemente, se realiza un desbaste en el intervalo de un 0,5 a un 5 %, preferentemente de un 0,5 a un 1,5 %, de un diámetro D de los elementos rodantes del cojinete de rodillos. En este sentido, en la mayoría de los casos, el desbaste se realiza en el intervalo de 0,4 a 10 mm. El al menos un componente de cojinete de rodillos que se va a reacondicionar es preferentemente un anillo de cojinete de rodillos y presenta, en particular, un diámetro de perforación mayor de o igual a 50 mm, en particular, mayor de o igual a 120 mm.

[0018] El material base metálico se selecciona preferentemente de acero para cojinetes de rodillos, acero templado, acero estructural o acero de cementación.

[0019] El material de reparación es preferentemente un acero con una proporción de

[0020] un 0 a un 10 % en peso de Mo,

[0021] un 0 a un 19 % en peso de W,

[0022] un 0 a un 5 % en peso de V,

[0023] un 3,5 a un 5 % en peso de Cr,

[0024] un 0-11 % en peso de Co,

[0025] un 0,75 a un 1,2 % en peso de C,

[0026] hierro residual e impurezas inevitables u otros elementos, como Mn, Si, Cu, Ni, P, S, con una proporción de menos de un 0,5 % en peso.

[0027] De acuerdo con la invención, en una primera variante, se usa acero de tipo 1.3344

[0028] (X 130 WMoCrV 6-5-4-3). Dado que no se aplica ningún tratamiento térmico, puede haber austenita residual (hasta aproximadamente un 30 %) con una dureza del material acumulado mayor de 62 HRC.

[0029] De forma alternativa, en una segunda variante, el material de reparación de acuerdo con la invención es un acero inoxidable martensítico, como uno de tipo 1.4034 (X46Cr13), o, en una tercera variante, un metal duro a base de carburo de volframio en una matriz de unión con níquel, que también se conoce comercialmente bajo el nombre “Cermadur”.

[0030] En particular, como material de capa intermedia, se usa un acero no endurecible con un contenido de carbono de menos de un 0,15 %. Esto pretende mejorar la adherencia al material base y la fabricación del material de reparación sobre el material de capa intermedia. El recargue del material de capa intermedia sobre el material base se realiza preferentemente de la misma forma que el recargue del material de reparación descrito posteriormente. La colocación del material de reparación metálico se puede realizar mediante cualquier procedimiento de recargue de material en el que se conforme una unión metálica entre el material base y el material de reparación. La colocación se realiza, en particular, por medio de un procedimiento de aporte de energía dirigida (Directed Energy Deposition, DED), por ejemplo, por medio de láser, haz de electrones o descarga de plasma. En este sentido, se funde un polvo o hilo sobre la superficie del material base metálico en el área de recepción o sobre el material de capa intermedia en el área de recepción. De este modo, resulta una estructura ondulada en el área de transición entre el material base y el material de reparación o el material de capa intermedia y el material de reparación, que es visible en la imagen metalográfica y se puede ver afectada por los parámetros del proceso en el procedimiento de aportación de energía dirigida.

[0031] La zona afectada por el calor resultante se extiende, dado el caso, a través del material de capa intermedia, hasta el material base, en la que la ondulación se extiende a través de un área que corresponde a la distancia medida entre el valor medio de los picos de onda y el valor medio de los valles de onda, en la que esta distancia es de al menos 50 µm. Esto garantiza una unión, en particular, estrecha y sin poros entre el material base y el material de reparación. La ondulación y prolongación de la zona afectada por el calor son dependientes de los parámetros de recargue, como la potencia, la velocidad de recargue y el ancho de recargue.

[0032] La superficie libre de la capa de pista de rodadura, que está orientada en dirección opuesta al material base, de acuerdo con la invención, se mecaniza posteriormente por arranque de viruta y endurece posteriormente. De este modo, se adaptan la planicidad y rugosidad superficial de la superficie libre de la capa de pista de rodadura a los requisitos en la aplicación de los componentes de cojinete de rodillos. En particular, se realiza un mecanizado de precisión, preferentemente un pulido de la capa de pista de rodadura, como mecanizado posterior por arranque de viruta. El mecanizado de precisión se realiza, en particular, de forma que una distribución de densidad de amplitud presente una asimetría negativa con un valor Rsk menor de -0,5 y la superficie tenga, por tanto, un carácter de meseta. Dependiendo de la profundidad del endurecimiento posterior, la superficie se somete a laminado de alisamiento (efecto de profundidad reducido), laminado de endurecimiento (efecto de profundidad medio) o laminado en anillo (tratamiento térmico simultáneo).

[0033] El componente de cojinete de rodillos reacondicionado posteriormente no se trata térmicamente, presentando el material de reparación metálico una dureza Rockwell de al menos 60 HRC. De forma alternativa, el componente de cojinete de rodillos reacondicionado posteriormente se puede tratar térmicamente y presentar una dureza Rockwell de al menos 63 HRC.

[0034] En un cojinete de rodillos que está fabricado de acuerdo con el procedimiento de acuerdo con la invención, el material de reparación metálico presenta una dureza Rockwell de al menos 60 HRC. En cambio, el material base metálico presenta preferentemente una dureza inferior.

[0035] En particular, el material de reparación metálico presenta una dureza mayor de 62 HRC, sin procesos que aumenten la dureza posteriores, como la carbonitruración o un tratamiento térmico.

[0036] El componente de cojinete de rodillos es un elemento rodante o un anillo de cojinete. Los componentes de cojinete de rodillos se usan, en particular, para cojinetes de rodillos de la clase cojinetes de bolas, cojinetes de rodillos cilíndricos, cojinetes de rodillos a rótula, cojinetes de rodillos cónicos y similares. En el caso de los cojinetes de bolas y cojinetes de rodillos a rótula, los anillos de cojinete de rodillos son, en particular, adecuados para el acondicionamiento por medio del procedimiento de acuerdo con la invención. En el caso de los cojinetes de rodillos cilíndricos y cojinetes de rodillos cónicos, además de los anillos de cojinete de rodillos, los elementos rodantes son, sin embargo, adecuados para el acondicionamiento en el procedimiento de acuerdo con la invención.

[0037] El grosor de la capa de pista de rodadura varía de forma correspondiente con el tamaño del componente de cojinete de rodillos y las cargas esperadas en la aplicación. El al menos un componente de elemento rodante que se va a reacondicionar es preferentemente un anillo de cojinete de rodillos y el recargue en el área de pista de rodadura se realiza en el intervalo de D/100 a D/20 de un diámetro D de los elementos rodantes del cojinete de rodillos. Preferentemente, el grosor de la capa de pista de rodadura en los anillos de cojinete de rodillos corresponde a de un 0,5 a un 5 %, preferentemente de un 0,5 a un 1,5 %, del diámetro D de un elemento rodante en el cojinete en cuestión, y, por lo tanto, en la mayoría de los casos, se encuentra en el intervalo de 0,4 mm a 10 mm.

[0038] En la zona de transición entre el material base y el material de reparación, o entre el material de capa intermedia y el material de reparación, los materiales se fusionan entre sí y, con ello, se unen por adhesión. Es medible una caída de la dureza inmediatamente después de esta zona de transición. La zona de transición describe un perfil ondulado característico, que se obtiene sustancialmente mediante el procedimiento de recargue de una aportación de energía dirigida y, como se describe anteriormente, se puede ver afectado por los parámetros del proceso. Las figuras 1 y 2 pretenden ilustrar el procedimiento de acuerdo con la invención y un componente de cojinete de rodillos reacondicionado a modo de ejemplo. Así, muestra:

[0039] la figura 1 una sección a través de un cojinete de rodillos usado en forma de un cojinete de bolas, y

[0040] la figura 2 una imagen metalográfica de una sección a través de un componente de cojinete de rodillos reacondicionado.

[0041] La figura 1 muestra una sección a través de un cojinete de rodillos 10 usado en forma de un cojinete de bolas seleccionado a modo de ejemplo. Un primer componente de cojinete de rodillos en forma de un anillo de cojinete de rodillos 1a (= anillo exterior) está formado a partir de un material base metálico 2 (véase la figura 2) y presenta un área de pista de rodadura 7. Un segundo componente de cojinete de rodillos en forma de un anillo de cojinete 1b (= anillo interior) está formado a partir de un material base metálico 2 (véase la figura 2) y presenta un área de pista de rodadura 6. Los elementos rodantes 1c están formados a partir de un material cerámico. Además, está presente una jaula 9 para alojar los elementos rodantes 1c. Aquí, se selecciona el componente de cojinete de rodillos en forma de anillo de cojinete 1a o anillo exterior para su reacondicionamiento. El área de pista de rodadura 7 del componente de cojinete de rodillos usado se destina al reacondicionamiento, realizándose un desbaste de un área superficial del anillo de cojinete 1a que corresponde al área de pista de rodadura 7 alterada por el desgaste debido al uso del cojinete de rodillos 10, preparando un área de recepción para recibir un material de reparación metálico 3.

[0042] A continuación, el material de reparación metálico 3 se coloca en el área de recepción, conformando una capa de pista de rodadura 4, en el que el material de reparación metálico 3 se fusiona con el material base 2. La superficie libre 5 de la capa de pista de rodadura 4 (véase la figura 2), que está orientada en dirección opuesta al material base 2, se somete a un mecanizado posterior. Como resultado, hay un componente de cojinete de rodillos reacondicionado 11, que se puede usar de nuevo en un cojinete de rodillos 10 como anillo de cojinete 1a o anillo exterior conjuntamente con los otros constituyentes no mecanizados del cojinete de rodillos 10 usado, para formar un cojinete de rodillos reacondicionado. Opcionalmente se puede disponer un material de capa intermedia entre el material base 2 y el material de reparación 3, en el que el material de capa intermedia se fusione, en primer lugar, con el material base 2 y, a continuación, el material de reparación 3 se fusione con el material de capa intermedia. La figura 2 muestra una imagen metalográfica de una sección a través de un componente de cojinete de rodillos reacondicionado 11. El material base 2 presenta una capa de pista de rodadura 4 a partir del material de reparación 3 por medio de un procedimiento de aportación de energía dirigida. En el área de transición 12, en la que el material base 2 se fusiona con el material de reparación 3, hay una estructura ondulada. La distancia A entre el valor medio de los picos de onda y el valor medio de los valles de onda (obsérvense las líneas discontinuas) es de al menos 50 µm. La superficie libre 5 de la capa de pista de rodadura 4, que está orientada en dirección opuesta al material base 2, aquí se ha mecanizado posteriormente por rectificación.

[0043] Lista de referencias

[0044] 1a, 1b anillo de cojinete de rodillos

[0045] 1c elemento rodante

[0046] 2 material base metálico

[0047] 3 material de reparación metálico

[0048] 4 capa de pista de rodadura

[0049] 5 superficie libre de la capa de pista de rodadura

[0050] 6 área de pista de rodadura

[0051] 7 área de pista de rodadura

[0052] 9 jaula

[0053] 10 cojinete de rodillos

[0054] 11 componente de cojinete de rodillos reacondicionado

[0055] 12 área de transición

[0056] A distancia

Claims (11)

1. REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para reacondicionar cojinetes de rodillos (10) usados que comprenden componentes de cojinete de rodillos a partir de un material base metálico (2) con las siguientes etapas:

proporcionar el cojinete de rodillos (10) usado que comprende al menos un anillo de cojinete de rodillos (1a, 1b) y un número de elementos rodantes (1c), en el que los anillos de cojinete de rodillos (1a, 1b) y/o elementos rodantes (1c) formados a partir del material base metálico (2) forman componentes de elemento rodante reacondicionables, separar al menos los componentes de elemento rodante reacondicionables e identificar al menos uno de los componentes de cojinete de rodillos que se van a destinar a reacondicionamiento de la cantidad de componentes de cojinete de rodillos reacondicionables,

desbastar un área superficial del al menos un componente de cojinete de rodillos que se va a reacondicionar, que corresponde a un área de pista de rodadura (6, 7) del componente de cojinete de rodillos que se va a reacondicionar, preparando un área de recepción para recibir un material de reparación metálico (3), colocar opcionalmente un material de capa intermedia sobre el material base metálico en el área de recepción, colocar el material de reparación metálico (3) en el área de recepción sobre el material base metálico o, dado el caso, sobre el material de capa intermedia, conformando una capa de pista de rodadura (4), en el que el material de reparación metálico (3) se selecciona de acero de tipo 1.3344 (X 130 WMoCrV 6-5-4-3) o de acero inoxidable martensítico, en particular, de tipo 1.4034 (X46Cr13), o de un metal duro a base de carburo de volframio en una matriz de unión con níquel, en el que el material de reparación metálico (3) se fusiona con el material base metálico (2) o, dado el caso, con el material de capa intermedia,

llevar a cabo un mecanizado posterior de una superficie libre (5) de la capa de pista de rodadura (4), proporcionando al menos un componente de cojinete de rodillos reacondicionado (11), en el que la superficie libre (5) de la capa de pista de rodadura (4) se mecaniza posteriormente por arranque de viruta y endurece posteriormente, y

ensamblar el al menos un componente de cojinete de rodillos reacondicionado (11) con el resto de componentes de cojinete de rodillos del cojinete de rodillos (10) usado, para formar un cojinete de rodillos reacondicionado.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el desbaste del área superficial se realiza por medio de torneado.

3. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 o 2, en el que el al menos un componente de elemento rodante que se va a reacondicionar es un anillo de cojinete de rodillos (1a, 1b) y el desbaste en el área de pista de rodadura (6, 7) se realiza en el intervalo de D/100 a D/20 de un diámetro (D) de los elementos rodantes (1c) del cojinete de rodillos (10).

4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el al menos un componente de cojinete de rodillos que se va a reacondicionar es un anillo de cojinete de rodillos (1a, 1b) y presenta un diámetro de perforación mayor de 50 mm.

5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el material base metálico (2) se selecciona de acero para cojinetes de rodillos, acero templado, acero estructural o acero de cementación.

6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que, como material de capa intermedia, se selecciona un acero no endurecible con un contenido de carbono de menos de un 0,15 %.

7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la colocación del material de reparación metálico (3) se realiza por medio de un procedimiento de aportación de energía dirigida.

8. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, en el que posteriormente el componente de cojinete de rodillos reacondicionado (11) se somete a mecanizado de precisión.

9. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8, en el que el mecanizado posterior por arranque de viruta es un mecanizado de precisión y se realiza de forma que una distribución de densidad de amplitud presente una asimetría negativa con un valor Rsk menor de -0,5 y la superficie mecanizada posteriormente presente, por tanto, un carácter de meseta.

10. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9, en el que, para el endurecimiento posterior, la superficie mecanizada posteriormente se somete a laminado de alisamiento o laminado de endurecimiento o laminado en anillo, en el que, en el caso del laminado en anillo, se realiza un tratamiento térmico simultáneo.

11. Cojinete de rodillos reacondicionado fabricado de acuerdo con un procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 10, en el que el material de reparación metálico (3) presenta una dureza Rockwell de al menos 60 HRC.