Finition oxyde noir pour roulements à billes - Avantages en théorie et en pratique

- Dec 16, 2019-

Finition oxyde noir pour roulements - Avantages théoriques et pratiques

Pour la protection contre la corrosion et à des fins décoratives, la finition oxyde noir a une longue tradition. Afin de faciliter l'application de cette technologie pour améliorer les propriétés des surfaces, le processus lui-même ainsi que les exigences et les méthodes d'essai ont été normalisés dans DIN 50938 et ISO 11408 et affinés par l'industrie des roulements pour son application spécifique aux roulements à éléments roulants .

La finition d'oxyde noir forme une couche protectrice pour les pièces en acier. Dans un processus chimique en plusieurs étapes, la couche superficielle des pièces traitées est convertie en une mince couche d'oxyde ferreux mixte de 1 à 2 micromètres contenant FeO, Fe 2 O 3 et Fe 3 O 4 . Parce que la finition d'oxyde noir contenue dans la couche de conversion ne représente pas un revêtement en tant que tel, ce traitement ne donne que des changements dimensionnels minimes du composant. L'aspect noir caractéristique de la finition d'oxyde noir résulte des oxydes ferreux mixtes contenus dans la couche dite de conversion.

Frottis en forme de flèche ou de diamant dans les chemins de roulement d'un roulement sans finition d'oxyde noir

Souvent, la finition en oxyde noir est utilisée uniquement comme mesure de protection contre la corrosion. Cependant, en raison de la couche mince et poreuse, la protection contre la corrosion est principalement obtenue par l'application de lubrifiants appropriés (protection contre la corrosion), qui sont conservés dans une certaine mesure dans la structure de la couche de conversion poreuse. En tant que telle, la couche n'offre qu'une protection limitée contre la corrosion qui dépend, à long terme, d'un bon entretien. Du point de vue actuel, des méthodes plus adaptées sont largement disponibles pour obtenir une protection efficace et durable contre la corrosion.

Les avantages d'une finition oxyde noir pour les roulements

Les composants de roulement au fini oxyde noir présentent un ensemble de caractéristiques techniques spéciales, en particulier dans le cas de composants qui se déplacent les uns par rapport aux autres. De multiples effets protecteurs peuvent être obtenus si un seul élément fonctionnel (généralement les éléments roulants) est traité. Pour un meilleur effet, cependant, toutes les surfaces fonctionnelles d'un roulement à éléments roulants, y compris les bagues intérieure et extérieure ainsi que les éléments roulants doivent être de finition oxyde noir. Les principaux avantages de l'utilisation de cette méthode de protection peuvent être résumés comme suit:

Avantage 1: caractéristiques de rodage et d'usure améliorées
La couche de conversion du fini oxyde noir présente une résistance marquée à l'usure et à la flexion. Il en résulte des caractéristiques de rodage et des périodes de rodage favorables des roulements des éléments roulants et un fonctionnement ultérieur sans problème et de longue durée. L'usure pendant le rodage est considérablement réduite et la période de rodage est nettement plus courte que celle des roulements à éléments roulants standard. De plus, la nature poreuse de la couche de conversion facilite l'adhérence et la rétention du lubrifiant sur les surfaces fonctionnelles, améliorant ainsi les conditions de lubrification, en particulier dans les phases critiques de rodage et de démarrage.

Endommagement de la surface d'un élément roulant sans finition d'oxyde noir

Exemple pratique de JXIN

NKE fournit des roulements à rouleaux cylindriques à finition oxyde noir (complet ou avec cage) à divers OEM pour les réducteurs principaux de grande taille et d'éoliennes. En plus de réduire de manière vérifiable l'apparition de WEC (fissures de gravure blanches), la finition en oxyde noir s'est avérée fournir une protection supplémentaire, en particulier pendant la phase de rodage et de test de ces boîtes de vitesses.

Avantage 2: amélioration des caractéristiques d'usure de l'adhésif
Les roulements à billes fonctionnant dans des situations de faible charge et les roulements qui sont soumis à des changements de vitesse rapides pendant le fonctionnement peuvent être sensibles à l'usure de l'adhésif (dommages par glissement et maculage). Dans ces conditions, un glissement se produit au niveau de la zone de contact entre les éléments roulants et le plus souvent le chemin de roulement de la bague intérieure, notamment lorsque la différence entre les vitesses de roulement entre chemin de roulement et éléments roulants est très élevée. Le glissement qui en résulte, qui se produit principalement là où les éléments roulants pénètrent dans la zone de charge, provoque des bavures. Ceci, à son tour, provoque des dommages durables à l'élément roulant, aux surfaces du chemin de roulement et à la structure du matériau. Les caractéristiques de fonctionnement du roulement se détériorent par conséquent rapidement et une défaillance prématurée du roulement n'est pas inhabituelle. Ce type de dommage se produit souvent lorsque la lubrification est insuffisante ou lorsqu'un lubrifiant inapproprié est utilisé.

Un type spécial d'endommagement par glissement se produit sur les roulements à rouleaux cylindriques à complément complet où les vitesses de surface de contre-réaction des éléments roulants en contact empêchent la formation d'un film lubrifiant stable pour séparer les surfaces de contact. Ici, le contact direct entre les éléments roulants adjacents ne peut pas toujours être évité de sorte que, à mesure que le frottement augmente, des bavures et des dommages aux surfaces latérales des éléments roulants se produisent.

Dans les deux cas, la finition d'oxyde noir peut agir comme une couche protectrice, ce qui retarde le début de l'usure et des bavures. Si un contact acier sur acier se produit en raison d'une brève rupture du film de lubrification de séparation, le risque de fermeture à froid et d'autres types de dommages de surface graves est considérablement réduit.

Selon la sévérité des conditions de fonctionnement dans une application, la couche de conversion finira par s'user, notamment en raison de son épaisseur limitée.

La pratique chez JXIN

Les roulements à rouleaux cylindriques d'un diamètre d'alésage inférieur à 560 mm sont conçus pour fonctionner à une charge de service d'env. 1 pour cent de leur capacité de charge dynamique et avec une vitesse de rotation allant jusqu'à 1200 tr / min. Malgré les mesures de conception visant à réduire le nombre d'éléments roulants et donc la capacité de charge, la formation de la flèche caractéristique ou des marques de tache en forme de losange (Fig.1) dans le chemin de roulement et les dommages correspondants aux éléments roulants (Fig.2) ne peuvent pas être entièrement évité. NKE a résolu ce problème efficacement en utilisant des éléments roulants avec une finition d'oxyde noir et en introduisant un lubrifiant choisi spécifiquement pour cette application.

Roulement à rouleaux cylindriques complet de JXIN

Avantage 3: Protection contre les effets environnementaux
En combinaison avec ses autres avantages, la finition oxyde noir offre également une protection contre les effets environnementaux. En plus de fournir une meilleure protection contre la corrosion en conjonction avec un lubrifiant approprié, la couche d'oxyde noir aide également à prévenir la corrosion par frottement et forme une barrière sur l'acier du roulement contre la diffusion nocive d'hydrogène et les réactions chimiques avec des ingrédients lubrifiants agressifs, tels que les additifs de protection contre l'usure et la corrosion souvent trouvé dans les huiles pour améliorer leur efficacité dans les systèmes dentaires à engrenages.

Roulements à finition oxyde noir de JXIN

La finition à l'oxyde noir est déjà une méthode établie dans d'autres industries. NKE utilise cette technologie pour améliorer encore les propriétés techniques des roulements. La méthode a fait ses preuves dans la pratique, en particulier avec les roulements à rouleaux cylindriques à complément complet (Fig. 3), mais d'autres types de roulements sont également finis en oxyde noir, selon l'application. JXIN propose un grand nombre de roulements à billes à finition oxyde noir. Chez JXIN, cette finition est surtout utilisée pour les roulements à rouleaux cylindriques, qui portent alors le suffixe SQ94. Les variantes les plus courantes sont SQ94B (éléments roulants finition oxyde noir) et SQ94-D (tous les composants de roulement à l'exception de la cage finition oxyde noir).