A bucha de aço atua como uma superfície de desgaste substituível e sacrificial. Sua principal função é proteger os caros furos e eixos das caixas contra atrito, vibração e corrosão. A escolha errada leva a paralisações prematuras, mas a seleção da variante correta de aço temperado pode prolongar a vida útil em 300% a 500% em comparação com uma peça de aço macio não endurecida em uma junta articulada de alto ciclo.
Seleção de grau de material e dureza
A metalurgia da bucha determina diretamente onde ela pode sobreviver. O aço macio (como 1018) é usinável, mas se desgasta rapidamente sob cargas superiores 10.000 PSI . Para juntas rotativas, aços endurecidos ou endurecidos são padrão.
- AISI4140/4142: Pré-endurecido para Rockwell C 28-32. Excelente para pinos com movimento oscilante e cargas de choque moderadas. Comum em pontos de articulação de equipamentos pesados.
- AISI52100: Endurecido até Rockwell C 60-64. Ideal para pistas externas de rolamentos de agulhas de alta precisão. Ele fornece a maior resistência ao brinelling sob carga estática.
- 8620 Case-Hardened: Oferece uma superfície dura (Rockwell C 58-62) com núcleo dúctil. Ele resiste a rachaduras em aplicações de alto impacto, como rolos de esteira e britadores de rocha.
Projetos cilíndricos flangeados vs. retos
A geometria da bucha de aço determina como ela lida com cargas axiais. Uma bucha reta suporta cargas radiais puras, enquanto uma bucha flangeada absorve cargas combinadas.
| Tipo de projeto | Suporte de carga primária | Aplicação Típica |
|---|---|---|
| Manga Reta | Somente radial | Rodas de polia, pinos de dobradiça com anéis elásticos |
| Flangeado (Tipo F) | Impulso axial radial | Polias transportadoras, pinos mestre, articulações de mudança de marcha |
O flange elimina a necessidade de uma arruela de encosto separada, simplificando a montagem. No entanto, os cantos com raio de flange estreito devem ser cortados ou o alojamento deve ter um chanfro para evitar que os elevadores de tensão causem trincas sob carga lateral.
Estratégia de Lubrificação: Compósitos Autolubrificantes vs. Ranhuras de Graxa
Buchas de aço sólido com tampões de grafite eliminam a necessidade de relubrificação manual em locais inacessíveis. Essas buchas embutidas em grafite, muitas vezes fabricadas a partir de uma matriz de aço sólido ou com suporte de bronze de alta resistência, mantêm um coeficiente de atrito de 0,15 a 0,25 sob condições de funcionamento a seco. Para buchas de aço endurecido padrão, as ranhuras internas para lubrificação são críticas.
Padrões de ranhuras para lubrificação eficaz
Se estiver usando uma bucha de aço lubrificada, a geometria da ranhura determina o tempo de retenção da graxa. Os seguintes padrões são padrão e devem ser selecionados com base no tipo de movimento:
- Padrão Figura 8: Distribui a graxa uniformemente em 360 graus. Melhor para movimento rotacional completo, mas enfraquece a estrutura da bucha se o corte for muito profundo – a profundidade máxima não deve exceder 30% da espessura da parede.
- Ranhuras axiais com batente: Ideal para movimentos oscilantes. Certifique-se de que as ranhuras parem perto das bordas da bucha para evitar que o lubrificante seja bombeado para fora das extremidades da junta sob pressão.
Práticas recomendadas de ajuste de interferência de instalação
A retenção da bucha de aço depende estritamente de um ajuste por pressão. A interferência deve ser alta o suficiente para evitar a rotação sob cargas de pico de torque. Um ajuste de pressão padrão recomendado para uma bucha de aço em um invólucro de aço é 0,001 a 0,002 polegadas por polegada de diâmetro do furo .
Uma bucha com diâmetro externo de 2 polegadas requer 0,002 a 0,004 polegadas de interferência. Durante a instalação, o ID da bucha fechará proporcionalmente. Após a prensagem, o ID deve ser redimensionado através de polimento ou alargamento para obter a folga final de funcionamento com o eixo. Um ajuste de corrida padrão após a instalação é 0,0015 polegadas por polegada de diâmetro do eixo para aplicações lubrificadas. Ignorar a etapa de dimensionamento pós-instalação é a causa mais comum de emperramento imediato em buchas de aço de alta rotação.
Tratamento de Superfície e Resistência à Corrosão
Embora 4140 e 52100 ofereçam alta resistência, eles são propensos à ferrugem vermelha em ambientes marítimos ou de lavagem. Um tratamento de zincagem de 0,0002 polegadas de espessura mínima pode duplicar a vida útil em condições úmidas, fornecendo proteção sacrificial. Para ambientes quimicamente agressivos, o revestimento de níquel sem eletrólito preserva as rigorosas tolerâncias dimensionais do diâmetro interno da bucha, proporcionando ao mesmo tempo uma superfície dura e lubrificada.
