Rolamentos cerâmicos híbridos: promovendo avanços nas viagens aéreas

Rolamentos cerâmicos híbridos: promovendo avanços nas viagens aéreas

Com mais de um século de inovação na indústria aeroespacial, a Timken possibilitou muitas inovações na aviação — da invenção dos helicópteros aos primeiros pousos na Lua e em Marte. Hoje, os engenheiros da Timken aplicam seu conhecimento especializado sobre controle de atrito, transmissão de potência e metalurgia para maximizar a confiabilidade em aplicações como motores de aeronaves civis e de combate aéreo.

Agora, os projetistas de aeronaves estão desafiando os limites do que é possível para otimizar o desempenho e levar a eficiência ao próximo nível. Os recursos da Timken de desenvolvimento e fabricação de rolamentos híbridos de rolos cônicos e cilíndricos otimizarão o desempenho de aeronaves e helicópteros para uma nova era de vôos.


“Há mais de 120 anos, acumulamos conhecimentos sobre atrito, desgaste, lubrificação e projeto de rolamentos no contexto do material de aço. Isso se traduz em uma boa compreensão das propriedades do nitreto de silício — e de como podemos projetar e fabricar com sucesso usando ambos.”

John Lowry
Engenheiro Aeroespacial Chefe


Rolamentos aeroespaciais híbridos: cruciais para aumentar a eficiência
Movidos pelo desejo de conservar energia, custos e o meio ambiente, os clientes do setor aeroespacial desejam obter toda a eficiência possível de cada sistema e componente da aeronave. Os rolamentos aeroespaciais Timken feitos de aço já são muito eficientes. Para obter ganhos de eficiência futuros, os engenheiros estão expandindo a gama de tipos de rolamentos híbridos disponíveis para atender o mercado.

Rolamentos “híbridos” são chamados assim porque combinam anéis de aço e elementos rolantes cerâmicos, enquanto os rolamentos mais convencionais usam aço para ambos. O nitreto de silício dos rolos cerâmicos tem “grau de rolamento”, a mais alta qualidade disponível.

“O nitreto de silício é quase duas vezes mais duro que o aço de rolamentos e tem propriedades adicionais que o tornam mais leve, mais forte e mais apto a funcionar em velocidades mais altas”, diz John Lowry, engenheiro chefe do setor aeroespacial. “Trata-se de uma cerâmica que resiste a condições muito agressivas e tem bom desempenho em rolamentos de contato.”

Os experimentos com elementos rolantes cerâmicos para rolamentos aeroespaciais remontam a várias décadas, com os motores de ônibus espaciais da NASA utilizando-os no início dos anos 90. À medida que a corrida para desenvolver soluções otimizadas acelera, uma gama mais ampla de tipos de rolamentos híbridos surge para aumentar a eficiência em motores de aeronaves, geradores e motores de partida e caixas de engrenagens de helicópteros.

Recentemente, os engenheiros da Timken trabalharam em estreita colaboração com fabricantes de aeronaves para desenvolver rolamentos de rolos híbridos para diversas aplicações, incluindo o desenvolvimento de um motor de turbina de aeronave projetado para ser significativamente mais potente e eficiente do que os turbofans de baixo desvio existentes.

Os especialistas em tribologia da Timken desempenharam um papel importante de P&D, testando a resistência dos rolos cerâmicos em relação a uma variedade de tipos de aço normalmente usados para fabricar componentes de rolamentos adjacentes a rolos. A forma como os materiais interagem afeta diretamente o desempenho.

A diferença da Timken: processos de fabricação próprios
“Há mais de 120 anos, acumulamos conhecimentos sobre atrito, desgaste, lubrificação e projeto de rolamentos no contexto do material de aço”, observa Lowry. “Isso se traduz em uma boa compreensão das propriedades do nitreto de silício — e de como podemos projetar e fabricar com sucesso usando ambos.”

Melissa Kerney, gerente do programa aeroespacial, afirma que o nitreto de silício usado é o de mais alto grau disponível e é processado seguindo padrões muito elevados.

“A diferenciação para obter um produto de nível aeroespacial ocorre em duas etapas, ambas na fabricação”, diz ela.

Primeiro, um rolo “bruto” quase na forma final é formado usando pó de nitreto de silício. A fórmula do pó determina como o material resistirá à moldagem “bruta” que acaba se tornando os rolos cerâmicos.

Depois, a Timken finaliza essas formas brutas internamente de acordo com requisitos precisos usando processos proprietários de retificação e superacabamento.

“É muito desafiador”, diz Kerney. “O nitreto de silício é muito mais forte que o aço e requer uma abordagem completamente diferente de acabamento, medição e inspeção. Usamos o que sabemos sobre ciência de materiais e combinamos com nossa experiência em fabricação e ferramentas. O resultado são rolamentos extremamente duráveis e confiáveis que atendem aos requisitos de inspeção da indústria.”

Com a engenharia e a fabricação de rolamentos de rolos híbridos totalmente desenvolvidos, a Timken investiu em recursos de fabricação para produzir uma das linhas mais completas do setor de rolamentos cônicos e cilíndricos que usam rolos de nitreto de silício. A Timken pretende iniciar a produção completa para dar suporte aos clientes aeroespaciais até 2023.

Por que o setor aeroespacial e por que agora? Kerney afirma: “é a aplicação mais difícil que precisa de soluções híbridas e onde o híbrido oferece a melhor proposta de valor.”


Engenheiros da Timken estão usando cerâmica para melhorar o desempenho de rolamentos em muitos setores essenciais. Saiba como um revestimento especial resistente ao desgaste, que apresenta minúsculas partículas de cerâmica, melhora a eficiência em turbinas eólicas e equipamentos agrícolas.