Anéis de aço laminado: processo de laminação de anéis, classes e guia de fornecimento para peças brutas de engrenagem

Sua RFQ lista uma peça bruta de coroa: diâmetro externo de 1.050 mm, parede de 120 mm, 42CrMo4, temperada e revenida de 280 a 320 HB. Você pode cortar esse anel de uma placa de aço, cortá-lo de um tubo sem costura ou enrolá-lo. Para uma peça que carrega torque e gira por vinte anos, a laminação normalmente é a decisão certa, e tomar essa decisão antecipadamente é o que mantém o orçamento de usinagem sob controle.

Versão curta primeiro. Os anéis de aço laminado são sem costura, seu fluxo de grãos percorre a circunferência na direção em que a peça é carregada e consomem muito menos material do que um anel cortado da placa. A desvantagem é que a laminação de anéis tem suas próprias regras sobre espessura, diâmetro e formação da parede. Um fornecedor que os ignora entregará um anel oval que nenhum torno poderá resgatar.

O que realmente é um anel de aço laminado

Um anel de aço laminado, geralmente chamado de anel laminado sem costura, começa como um tarugo cortado e não como uma placa. O tarugo é aquecido, virado para consolidar o centro e perfurado para abrir um buraco. Em seguida, ele vai para um laminador de anéis, onde um rolo principal acionado trabalha na parte externa do anel enquanto um mandril trabalha na parte interna, e os rolos axiais mantêm a altura. O diâmetro aumenta, a parede fica mais fina e o grão é dobrado em um fluxo contínuo ao redor do anel.

Esse último ponto é a razão pela qual o processo existe. Nada é soldado, portanto não há costura que possa falhar, e o grão segue a direção do aro, que é exatamente como um aro de engrenagem, uma pista de rolamento ou um flange carregam a carga.

Anéis de reforço forjados para equipamentos de máquinas de alimentação Anéis laminados sem costura em S355J2G3 para carcaças de cilindros de máquinas de alimentação, eixos de rotor e tubos de transporte, de tamanho Ø700–2000mm e 200–3000kg. Ver Produto →

O ferramental é simples o suficiente para que uma fresa cubra uma ampla faixa de tamanhos, de modo que a mesma configuração que rola um anel de engrenagem pode rolar um anel de reforço ou uma peça bruta de mancal com uma troca de mandril.

O que o rolamento oferece e o corte não

Três vantagens aparecem repetidamente no chão de fábrica.

• Fluxo circunferencial de grãos. Um corte em anel da placa tem grãos passando direto pela seção, de modo que o furo e o diâmetro externo ficam com as extremidades dos grãos expostas. Sob carga repetida, é aí que começam as rachaduras.
• Rendimento de materiais. Cortar um anel de 1.000 mm da placa remove todo o centro. Um anel laminado começa a partir de uma peça bruta perfurada, usa menos aço para a mesma peça acabada e precisa de menos torneamento para atingir o tamanho final.
• Propriedades uniformes. A laminação refina a estrutura e fecha a porosidade, de modo que a dureza e a tenacidade permanecem mais consistentes ao redor do anel do que em um corte de placa ou fundição.

O custo decorre desses três pontos. Para anéis grandes, a laminação de anéis geralmente fica mais barata por peça acabada, embora a etapa de conformação custe mais do que o corte da chapa, porque você compra menos aço e gasta menos horas na máquina.

Laminado, cortado em placa ou cortado em tubo: uma comparação prática

Quando um comprador pergunta se vale a pena enrolar, a resposta depende do tamanho, da carga e da quantidade. A tabela abaixo apresenta as compensações nos termos que importam na fase de cotação.

Se o anel for pequeno, levemente carregado e necessário com pressa, um corte na placa é bom e ninguém deve dissuadi-lo. No momento em que o anel assenta em uma transmissão, em um rolamento ou em um limite de pressão, o equilíbrio inclina-se para o rolamento.

Tolerâncias, subsídios e detalhes que os compradores esquecem

Os argumentos de especificação geralmente começam e terminam no material e na dureza, mas as dimensões no desenho decidem se a peça pode ser fabricada.

Como laminado, usinado em bruto ou acabado

Os anéis laminados são cotados em três condições. Os anéis laminados possuem tolerância total de laminação mais uma tolerância de usinagem. Os anéis usinados em bruto têm a escala removida e as faces quadradas, o que melhora a concentricidade e economiza tempo de configuração em sua própria oficina. Os anéis acabados chegam no tamanho do desenho com furos, rasgos de chaveta ou dentes já cortados, o que atende aos compradores que preferem não investir em grande capacidade de torneamento.

Tolerâncias e subsídios

• Diâmetro e altura: os anéis laminados normalmente mantêm uma tolerância baseada em uma porcentagem do diâmetro, portanto, um anel de 1.200 mm não será tão apertado quanto um de 300 mm.
• Margem de usinagem: 3 a 6 mm por superfície é normal, mais se o anel for temperado e revenido após a laminação e a distorção tiver que ser absorvida.
• Concentricidade e planicidade: concorde com isso desde o início, porque eles orientam o projeto do acessório e podem adicionar uma segunda operação.

Geometria que vale a pena discutir antes de fazer o pedido

A laminação de anéis gosta de paredes grossas o suficiente para permanecerem estáveis e alturas que os rolos axiais podem controlar. Paredes muito finas, anéis muito curtos e formas externas escalonadas necessitam de um processo diferente ou de uma etapa de usinagem extra. Envie o desenho e pergunte, em vez de assumir.

Classes de aço e tratamento térmico

Os anéis laminados são produzidos em aços carbono, ligas e inoxidáveis, além de ligas de níquel onde a temperatura de serviço assim o exigir. As escolhas comuns incluem 1045 e 4140 para peças de máquinas em geral, 42CrMo4 e 18CrNiMo7-6 para peças brutas de engrenagens e classes de aço inoxidável como SS316L e SS420, onde a resistência à corrosão ou ao desgaste é importante. Cada classe tem sua própria janela de forjamento, e o aço inoxidável é menos indulgente com a faixa de temperatura e taxa de resfriamento do que o aço carbono.

Anéis de desgaste forjados SS420 para máquinas de alimentação Anéis X46Cr13 resistentes à corrosão e ao desgaste, Ø500–1200 mm e 30–200 kg, adequados para equipamentos de processamento de rações expostos à umidade e sal. Ver Produto →

O tratamento térmico após a laminação decide as propriedades finais. Normalização, têmpera e revenido, cementação, endurecimento por indução e alívio de tensão resolvem, cada um, um problema diferente, e a ordem das operações é tão importante quanto o ajuste do forno, por isso vale a pena entender o noções básicas de tratamento térmico de metal antes de fixar uma faixa de dureza em um desenho.

Onde os anéis de aço laminado são usados

Geração eólica e de energia. As engrenagens de anel da caixa de engrenagens e os transportadores planetários para turbinas na classe de 3 MW a 10 MW são laminados, porque um anel forjado lida com a reversão de torque melhor do que uma peça bruta cortada em placa e muito melhor do que uma peça fundida. As palhetas guia das turbinas hidrelétricas, os eixos dos geradores e as peças das ilhas convencionais nucleares seguem a mesma lógica.

Forjados de coroa de caixa de engrenagens de turbina eólica para turbinas de 5 MW a 10 MW Engrenagens de coroa 18CrNiMo7-6 carburadas e retificadas com precisão para caixas de engrenagens planetárias principais de 5MW–10MW, com blocos de dentes modulares e Ø1300–3000 mm, 1400–7000 kg. Ver Produto →

Máquinas marítimas e portuárias. Eixos de hélice, eixos intermediários, coronhas e pinos de leme, pistas de rolamento de giro, flanges forjados e parafusos marítimos, todos dependem de um anel sem costura ou de uma barra forjada que começou da mesma maneira.

Mineração, metalurgia, petróleo e gás. Os eixos principais do britador, os elos da esteira da escavadeira, as carcaças dos rolamentos dos laminadores, os eixos dos rolos, as tampas das válvulas e as cabeças das carcaças são peças forjadas em anel ou de matriz aberta, formadas sob medida e depois usinadas conforme desenho.

Quando a rolagem do anel é a escolha errada

Rolar não é uma resposta universal, e um fornecedor que insiste nisso para cada peça está lhe dizendo algo. Ignore-o quando o anel for pequeno e levemente carregado, quando a quantidade anual for de uma ou duas peças e o ferramental não puder ser amortizado, quando o formato for genuinamente não axissimétrico ou quando um tamanho de tubo padrão já corresponder ao desenho. Um corte de placa, um corte de tubo ou uma montagem soldada e usinada será mais barato e igualmente adequado à finalidade.

Requisitos mistos são comuns. Um projeto pode precisar de anéis laminados para o caminho de carga e componentes forjados e usinados personalizados para suportes, proteções e caixas. Um fornecedor que cobre ambos, desde o forjamento e o tratamento térmico, passando pela soldagem até a usinagem final, tira muito trabalho de coordenação da sua mesa.

O que enviar com sua RFQ

Uma consulta completa obtém uma cotação utilizável em uma rodada, em vez de três. Inclua o seguinte:

• Um desenho com dimensões finais, além de uma nota sobre quais superfícies são funcionais.
• Classe de aço, condição de tratamento térmico e faixa de dureza.
• Quantidade por ano e por lançamento, com qualquer previsão além do primeiro pedido.
• Testes necessários: inspeção ultrassônica, inspeção de partículas magnéticas, propriedades mecânicas, pesquisa de dureza.
• Nível de documentação, por exemplo, um certificado de inspeção 3.1.
• Condição de entrega: laminado, usinado em bruto ou acabado.
• Destino e data desejada, portanto frete e prazo de entrega são cotados juntos.

Um anel de aço laminado é um produto simples com uma pequena lista de coisas que podem dar errado: o processo errado, uma parede fina demais para ser laminada, uma margem de usinagem que desaparece no tratamento térmico. Resolva isso na fase de cotação e o resto do projeto será executado silenciosamente. Se errar, você pagará por uma segunda bateria, um segundo conjunto de ferramentas e uma conversa difícil com seu cliente.