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Processo di sinterizzazione e differenze tra boccole in polimero e boccole sinterizzate
Le boccole o cuscinetti a strisciamento in bronzo sinterizzato sono utilizzati in diverse applicazioni. Sono relativamente economici, disponibili in diverse dimensioni e offrono il vantaggio di essere autolubrificanti ed esenti da manutenzione. Tuttavia, le boccole sinterizzate non sono adatte a tutti gli usi come molti utenti pensano. In questo articolo, esamineremo attentamente i vantaggi e i casi in cui i punti di appoggio esenti da manutenzione e lubrificazione possono essere implementati in modo più sicuro utilizzando boccole in polimero.
Processo, fasi e caratteristiche della sinterizzazione dei metalli
Le boccole sinterizzate prendono il nome dal loro metodo di produzione – la cosiddetta sinterizzazione. In questo processo, le polveri metalliche e/o ceramiche vengono trasformate in oggetti solidi e compatti mediante riscaldamento a temperature elevate, ma inferiori al punto di fusione del metallo principale.
Le 4 fasi del processo di sinterizzazione
Fase 1 - Produzione e miscelazione delle polveri
Le polveri metalliche, che devono avere dimensioni e distribuzione uniforme per garantire una corretta compattazione, possono essere prodotte in vari metodi come l’atomizzazione, riduzione chimica, decomposizione elettrolitica o altre metodologie. Verranno poi miscelate con altri materiali come leganti (per aumentare la coesione), lubrificanti (per ridurre l’attrito durante la compattazione) o altri metalli (per creare leghe con caratteristiche specifiche).
Fase 2 - Compattazione e pressatura
Le polveri metalliche sono poste in uno stampo e compattate ad alta pressione. Questo processo riduce gli spazi vuoti tra le particelle di polvere e conferisce una forma preliminare al pezzo (che rimane fragile). La compattazione può essere eseguita a freddo o a caldo. Nella pressatura a freddo, le polveri vengono compattate a temperatura ambiente. Nella pressatura a caldo, la compattazione e la sinterizzazione avvengono simultaneamente ad alte temperature.
Fase 3 - Sinterizzazione
Il pezzo viene riscaldato in un forno ad una temperatura inferiore al punto di fusione del metallo, ma sufficientemente alta da consentire la diffusione atomica (temperatura compresa tra il 60% e il 80% del punto di fusione del metallo principale). Dopo aver mantenuto la temperatura di sinterizzazione per il tempo necessario, il pezzo viene raffreddato in modo controllato per evitare stress termici e deformazioni.
Fase 4 - Rifinitura
Dopo la sinterizzazione, il pezzo può richiedere ulteriori lavorazioni meccaniche per ottenere le dimensioni e la finitura desiderate. Inoltre, per migliorare ulteriormente le proprietà meccaniche o la resistenza alla corrosione, i pezzi possono essere sottoposti a trattamenti termici o superficiali.
In base al processo o al materiale, il componente finale può risultare piuttosto ruvido. Questa struttura porosa è la chiave del successo delle boccole sinterizzate, poiché sono impregnate di olio lubrificante. La viscosità è scelta in modo tale che la maggior parte dell’olio rimanga nei pori a temperatura ambiente. Se la boccola si riscalda durante il movimento, come ad esempio a causa dell’attrito, l’olio lubrificante fuoriesce dai pori e si distribuisce nel cuscinetto. A velocità più elevate, viene creato un cosiddetto meato di lubrificazione, che può, eventualmente, separare il cuscinetto dalla superficie di contatto e offrire protezione dall’usura.
Le boccole sinterizzate sono quindi la soluzione ottimale in tutte le applicazioni?
Ovviamente no, dipende sempre dal tipo di applicazione preso in esame, il profilo di utilizzo di queste boccole può anche essere derivato dal fatto che l’effetto autolubrificante dipende quasi interamente dalla diffusione dell’olio lubrificante nel punto di contatto e questo effetto si verifica solo con l’aumento del calore di attrito. Le boccole sinterizzate sono soprattutto adatte per applicazioni ad alte frequenze o ad alte velocità. Per applicazioni meno frequenti o a velocità più basse, è preferibile utilizzare altri tipi di cuscinetti. Se l’utilizzatore desidera evitare l’uso di lubrificazione esterna o delle guarnizioni, non esiste alternativa ai cuscinetti a strisciamento con lubrificanti solidi. Esistono principalmente due tipi di cuscinetti: le boccole in metallo composito e boccole in polimero.
Le principali alternative: metallo composito e polimero
Al fine di mantenere il sogno di un funzionamento senza manutenzione e autolubrificazione, entrambe le soluzioni seguono approcci simili, ma con dettagli diversi. Mentre le boccole in metallo composito si fondano su un sottile film lubrificante in PTFE o altre materie plastiche con buone proprietà di scorrimento, le boccole in polimero sono solitamente costituite da un composto: una miscela di materiali nella quale vengono aggiunte le sostanze che ottimizzano l’attrito. Pertanto, la sostanza utilizzata come lubrificante è distribuita in tutto il componente.
Durante il funzionamento, questo lubrificante solido viene distribuito – anche a basse velocità – con precisione nel punto di contatto, in questo modo si riduce l’attrito. Altro vantaggio è che il materiale è omogeneo e anche dopo una marcata usura l’effetto autolubrificante persiste a vantaggio dell’incolumità dell’albero di scorrimento. La combinazione di un’ampia varietà di polimeri offre la possibilità di soddisfare molteplici esigenze applicative.
NOTA BENE: Le normative vigenti stanno cambiando con lo scopo di ridurre l’uso di sostanze chimiche problematiche contenute all’interno dei componenti con PTFE.
In quest’ottica, le boccole in polimero vanno incontro a questa esigenza grazie a componenti PTFE-free e PFAS-tested autolubrificanti sicuri e sostenibili
| VANTAGGI | BOCCOLE SINTERIZZATE IN BRONZO | BOCCOLE IN METALLO COMPOSITO | BOCCOLE IN POLIMERO |
|---|---|---|---|
| Autolubrificante | ✅ | ✅ | ✅ |
| Esente da manutenzione | ✅ | ✅ | ✅ |
| Conveniente | ✅ | ✅ | ✅ |
| Basso attrito (a secco) | ✅ | ✅ | |
| Leggera | ✅ | ||
| Resistenza alla corrosione | ✅ | ||
| Resistenza alla sporcizia | ✅ |
