Materiais de rolamentos padrão

A confiabilidade funcional e a vida útil das montagens de rolamentos padrão dependem, para qualquerprojeto de rolamento específico, das propriedades do par de materiais: rolamento - eixo, e das propriedades do lubrificante. Segundo as condições de funcionamento, prevalece o efeito dos materiais do par deslizante ou o efeito da lubrificação.

Os parâmetros de projeto, as condições de funcionamento e os requisitos econômicos constituem a base para a seleção dos materiais dos rolamentos. Além das propriedades de deslizamento, o tamanho e as características da força de carga, o intervalo da velocidade de deslizamento e as temperaturas de funcionamento que gera, a quantidade e o tipo de lubrificante, a confiabilidade da lubrificação, o efeito do ambiente, a vida útil desejada e os fatores econômicos, todos são considerações necessárias. É preciso considerar as propriedades de deslizamento, mecânicas e físicas para selecionar corretamente o material do rolamento.

As demandas para rolamentos padrão são diversos, então os materiais de rolamentos conhecidos não podem encontrá-los em toda a faixa. A ordem dos requisitos mais importantes deve ser determinado para qualquer caso em particular e uma solução parcial selecionada. No caso dos rolamentos hidrostáticos, ou para os que funcionem na zona de lubrificação hidrodinâmica, para uma resistência garantida, uma atenção deve ser dada primeiro para o projeto do rolamento e na seleção do lubrificante. No caso dos rolamentos funcionando na zona de lubrificação limitada, que também foram calculadas para a zona de lubrificação hidrodinâmica, e para os rolamentos padrão não lubrificados, as propriedades de deslizamento do material devem ser consideradas.. Estas propriedades de deslizamento constituem o critério que rege a zona de atrito misto.

Os principais critérios para valorizar os materiais dos rolamentos são:

• Resistência a apreensão
• Adaptabilidade e absorção de partículas sólidas
• Resistência à fadiga
• Resistência à corrosão
• Resistência à abrazão
• Valores do fator de atrito

O significado e a ordem destes critérios são diferentes dependendo das condições. De acordo com estas condições outros critérios podem ser incluídos tais como: a propriedade de deslizamento, as propriedades de emergência, a capacidade molhado por lubrificante, a rigidez, a condutividade térmica, a dilatação térmica, a densidade, etc.

As categorias de materiais para rolamentos mais importantes são misturas de estanho e de chumbo, ligas de cobre com estanho e chumbo, ligas de alumínio, outros materiais metálicos (ferro fundido cinza, metais porosos, etc.), plásticos e outros materiais não metálicos (grafite, borracha, madeira, etc.). Os critérios funcionais das principais categorias de materiais de rolamentos são apresentados na tabela a seguir:

Material do rolamento	Resistência à apreensão quando um eixo de aço é utilizado	Adaptabilidade e absorção de partículas sólidas	Resistência à corrosão em contato com óleo	Resistência à fadiga
Composições de estanho	Excelente	Excelente	Excelente	Muito ruim
Composições de chumbo	Excelente	Excelente	Média	Muito ruim
Liga de Cu e Sn	Muito ruim	Muito ruim	Bom	Excelente
Liga de Cu, Sn e Pb	Média	Ruim	Ruim	Bom
Liga de Al e Sn	Bom	Bom	Muito ruim	Média
Liga de Cu e Pb	Ruim	Média	Excelente	Excelente
Ferro fundido cinza	Muito ruim	Muito ruim	Média	Excelente
Plásticos mistos	Excelente	Excelente	Excelente	-
Grafite	Excelente	Média	Excelente	-

Quanto maior a rigidez do material do rolamento, maior sua capacidade de carga e a resistência à abrasão. Quanto mais macio o material do rolamento, menor será sua tendência a danificar a superfície dos eixos e melhor será sua adaptabilidade, o deslizamento e a capacidade de absorção de partículas sólidas, que são suas propriedades extraordinárias. Pode ser afirmado portanto que a relação entre os dois membros do par de deslizamento é verdadeiro. Ao utilizar material de rolamento, é preciso se assegurar que:

• o eixo tenha uma rigidez suficientemente maior (normalmente 100 HB no mínimo);
• a textura da superfície do par deslizante corresponda aos valores recomendados;
• o fornecimento de lubrificante e sua limpeza sejam garantidos.

Na seguinte tabela informativa são apresentados os valores aproximados das propriedades características correspondentes aos materiais para montagens de rolamentos padrão:

Material	Rigidez média HB a 20 °C	Rigidez média HB a 100 °C	Resistência a tração [MPa]	Módulo de elasticidade [MPa]	Temperatura máxima de funcionamento permitida [°C]
Composição de Sn	26	9	80	48 000	110
Composição de Pb	22	8	77	30 000	100
Ligas de Cu e Sn	80	60	250	110 000t	250
Ligas de Cu e Pb	30	25	60	85 000	160
Ligas de Cu, Sn e Pb	60	50	300	98 000	220
Ligas de Al e Cu	60	40	400	70 000	120
Ligas de Al e Sn	35	30	150	65 000	120
Aço	160	150	550	210 000	acima de 250
Ferro fundido	200	190	250	150 000	acima de 250

As propriedades principais, a capacidade de carga máxima e os exemplos do uso adequado de alguns tipos de materiais para rolamentos são apresentados nos parágrafos seguintes.