Babbitt (aleación)

El metal Babbitt o metal para cojinetes es una de varias aleaciones utilizadas para la superficie de apoyo en un cojinete liso .

La aleación Babbitt original fue inventada en 1839 por Isaac Babbitt ^[1] en Taunton , Massachusetts , Estados Unidos. Reveló una de sus recetas de aleación, pero mantuvo otras como secretos comerciales . ^[2] Otras formulaciones se desarrollaron más tarde. ^[3] Al igual que otros términos cuyo origen epónimo se ha desestimado hace mucho tiempo (como motor diésel o trompa de Eustaquio ), el término metal babbitt se escribe con frecuencia en minúsculas. ^{[3] [4]} Se prefiere al término " metal blanco ", porque ese término se refiere al metal de fundición a presión de zinc, a las aleaciones a base de plomo , a las aleaciones a base de estaño y al metal del cojinete.

El metal Babbitt se utiliza más comúnmente como una capa superficial delgada en un conjunto complejo de varios metales, pero su uso original era como material de cojinete a granel fundido en el lugar . El metal Babbitt se caracteriza por su resistencia al desgaste . El metal Babbitt es blando y se daña fácilmente, lo que sugiere que podría no ser adecuado para una superficie de cojinete . Sin embargo, su estructura está formada por pequeños cristales duros dispersos en un metal más blando, lo que lo convierte, técnicamente, en un compuesto de matriz metálica . A medida que el cojinete se desgasta, el metal más blando se erosiona un poco, creando caminos para el lubricante entre los puntos altos duros que proporcionan la superficie real del cojinete. Cuando se utiliza estaño como metal más blando, la fricción hace que el estaño se derrita y funcione como lubricante, protegiendo al cojinete del desgaste cuando faltan otros lubricantes.

Los motores de combustión interna utilizan metal Babbitt, que está basado principalmente en estaño, porque puede soportar cargas cíclicas.

En el estilo tradicional de un cojinete de metal babbitt, se ensambla un bloque de almohada de hierro fundido como un ajuste suelto alrededor del eje, con el eje en su posición final aproximada. La cara interior del bloque de almohada de hierro fundido a menudo se perfora para formar una llave para ubicar el metal del cojinete a medida que se moldea en su lugar. El eje se recubre con hollín como agente desmoldante , los extremos del cojinete se rellenan con arcilla para formar un molde y se vierte metal fundido en la cavidad alrededor del eje, llenando inicialmente la mitad inferior del bloque de almohada. El cojinete se desmonta y el metal se recorta hasta la superficie superior del bloque de almohada. El metal babbitt solidificado es lo suficientemente blando como para cortarlo con un cuchillo o un cincel afilado .

Se inserta una cuña de acero para proteger la cara del cojinete inferior y para separar la tapa del soporte del eje. Después de volver a sellar los extremos con arcilla, se vierte más metal para llenar la tapa del soporte a través del orificio en la parte superior de la tapa del soporte, que eventualmente se convertirá en un puerto de lubricación.

Luego se parten las dos mitades del cojinete en la cuña, se quita la cuña, se limpian los orificios de aceite de metal y se cortan canales de aceite en la superficie del cojinete nuevo. Se unta el eje con pintura azul de ingeniería y se hace girar en el cojinete. Cuando se desmonta el cojinete, la pintura azul llena los huecos y se frota para quitar los puntos altos, haciéndolos visibles. Los puntos altos se raspan y se repite el proceso hasta que se ve un patrón uniforme y distribuido de pintura azul cuando se quita el eje. Luego se limpia y lubrica el cojinete y se colocan cuñas de manera que el eje quede firmemente sujeto pero no se trabe en el cojinete. Luego se "acomoda" el cojinete haciéndolo funcionar con una lubricación intensa a baja carga y a bajas revoluciones, completando el proceso de exposición de la superficie dura del cojinete. Después del ajuste final de las cuñas, se obtiene un cojinete muy confiable y con una capacidad de carga alta.

Antes de la llegada de los motores eléctricos de bajo coste , la energía se distribuía por las fábricas desde un motor central a través de ejes elevados que giraban sobre cientos de cojinetes antifricción. A menudo se utilizaban correas de cuero, tela o caucho para transferir esta energía rotatoria a las máquinas en funcionamiento.

La expresión "cojinete de rodamiento" también deriva de este estilo de cojinete, ya que una falla en la lubricación provocará una acumulación de calor debido a la fricción en el cojinete, lo que eventualmente hará que el metal del cojinete se derrita y se salga del soporte.

Hasta mediados de la década de 1950, los cojinetes Babbitt vertidos eran comunes en aplicaciones automotrices. El Babbitt se vertía en el bloque o las tapas utilizando un molde. Se utilizaban cojinetes Babbitt a base de estaño, ya que podían soportar las cargas de impacto que se encontraban en las bielas y el cigüeñal . Los cojinetes Babbitt vertidos se mantenían delgados. Las bielas y las tapas tendrían calzas que se podían quitar a medida que el Babbitt se desgastaba. Se sabe que Ford usaba dos cojinetes de 0,002" en cada tapa y Babbitt que era 86% estaño , 7% cobre , 7% antimonio (ver los catálogos de KRW para el Modelo T ). Se usaban calzas de acero, ya que las calzas de latón que se usan hoy en día tienden a comprimirse con el tiempo, lo que contribuye a una vida útil más corta de los cojinetes. Los cojinetes Babbitt vertidos generalmente tienen más de 50,000 millas de uso antes de necesitar reemplazo. También se sabe que los cojinetes Babbitt vertidos fallan elegantemente, lo que permite que el automóvil se conduzca durante períodos de tiempo prolongados. Es poco probable que el cojinete averiado dañe el cigüeñal.

Los cojinetes de biela y cigüeñal de los motores de automóviles actuales están hechos de una carcasa de acero reemplazable, unida a las tapas de los cojinetes. La superficie interior de la carcasa de acero está revestida con una capa de bronce , que a su vez está recubierta con una fina capa de metal Babbitt como superficie de apoyo.

El proceso de colocación de esta capa de metal se conoce como Babbitting.

En muchas aplicaciones, los cojinetes de elementos rodantes , como los de bolas o de rodillos , han sustituido a los cojinetes Babbitt. Aunque estos cojinetes pueden ofrecer un coeficiente de fricción menor que los cojinetes lisos, su principal ventaja es que pueden funcionar de forma fiable sin un suministro continuo de lubricante presurizado. Los cojinetes de bolas y de rodillos también se pueden utilizar en configuraciones que se requieren para soportar empujes tanto radiales como axiales . Sin embargo, los cojinetes de elementos rodantes carecen de la amortiguación beneficiosa y la capacidad de carga de impacto que proporcionan los cojinetes de película fluida, como los Babbitt.

La ingeniería del revestimiento Babbitt de un rodamiento se suele completar durante el diseño de la máquina. A la hora de seleccionar el tipo de Babbitt adecuado para un trabajo en particular, hay que tener en cuenta una serie de factores, de los cuales los más importantes son los siguientes:

1. Velocidad superficial del eje
2. Carga que el rodamiento debe soportar

No hay duda de que si un rodamiento debe soportar una carga elevada en relación con su tamaño, es deseable una aleación con alto contenido de estaño; mientras que para trabajos a mucha menor velocidad y rodamientos con cargas menos pesadas, se puede utilizar un Babbitt a base de plomo y es mucho más económico.

1. Velocidad superficial del eje (número de pies recorridos por minuto por el eje en forma circunferencial):

   Fórmula : S = π × D × RPM / 12.

   Ejemplo : Determine la superficie de un eje de 2 pulgadas de diámetro que gira a 1400 revoluciones por minuto (RPM):

   S = π × D × RPM / 12 = 3,1416 × 2 × 1400 / 12 = 733,04 pies/min,

   donde π = 3,1416, D = diámetro del eje en pulgadas, S = velocidad superficial del eje.

2. Se requiere soporte de carga para soportar (el peso que se ejerce a través de los pesos combinados del eje y cualquier otro peso directo sobre el eje y se mide en libras-fuerza por pulgada cuadrada ):

   Fórmula : L = W / (ID × LOB).

   Ejemplo : Determine la carga sobre un rodamiento de 2 pulgadas de diámetro interior, 5 pulgadas de largo y que soporta un peso de 3100 lbf:

   W / (ID x LOB) = 3100 / (2 × 5) = 310 lbf/pulg ² ,

   donde W = peso total soportado por el rodamiento, ID = diámetro interior del rodamiento, LOB = longitud del rodamiento, L = carga que el rodamiento debe soportar.

Si bien no son susceptibles de cálculos precisos, también deben tenerse en cuenta las siguientes consideraciones:

• Continuidad del servicio
• Características de unión
• Instalaciones de refrigeración
• Lubricación
• Limpieza
• Programa de mantenimiento del rodamiento en uso

Por ejemplo, un rodamiento que se utiliza de forma continua en un entorno hostil sin un mantenimiento regular requerirá un material antifricción y una lubricación diferentes a los de un rodamiento que se utiliza de forma intermitente en un entorno limpio y de trabajo ligero. Este supuesto arte es en realidad la condensación de la experiencia del técnico y la experiencia del rodamiento que se está reconstruyendo.

Si el rodamiento ha tenido un buen rendimiento durante muchos años, simplemente es necesario reconstruirlo según sus especificaciones y fórmulas originales. En este caso, las principales preocupaciones del técnico son:

1. Preparación de la superficie de la carcasa del cojinete
2. Características de unión del compuesto de estañado y la capa Babbitt y,
3. Preparación y acabado de superficies portantes

Eco-Babbitt es una aleación de 90 % Sn, 7 % Zn, 3 % Cu que técnicamente no es un metal Babbitt. Consulte Aleaciones para soldadura para obtener más información sobre Eco-Babbitt. ^[7]

• Houghton Mifflin (2000). Diccionario American Heritage de la lengua inglesa (4.ª ed.). Boston y Nueva York: Houghton Mifflin. ISBN 978-0-395-82517-4..
• Oberg, Erik; Green, Robert E. (1996). Manual de maquinaria: un libro de referencia para el ingeniero mecánico, diseñador, ingeniero de fabricación, dibujante, fabricante de herramientas y maquinista. Prensa industrial. ISBN 9780831125752.

Busque babbitt metal  o babbitt en Wikcionario, el diccionario libre.

• "Cómo se moldea el metal blanco para los cojinetes de biela de las locomotoras de vapor". Ropley, Ferrocarril Mid Hants. Archivado desde el original el 2011-10-09 . Consultado el 2011-07-01 .
• "Cómo verter cojinetes Babbitt". WikiHow.