Che cos'è un cuscinetto in metallurgia delle polveri?

I cuscinetti in metallurgia delle polveri sono realizzati con polvere metallica e altre polveri di materiali antifrizione, pressate, sinterizzate, sagomate e impregnate d’olio. Hanno una struttura porosa. Dopo essere stati immersi nell’olio caldo, i pori si riempiono di olio lubrificante. Durante il funzionamento, a causa dell’effetto di aspirazione dovuto alla rotazione del perno e al calore generato dall’attrito, il metallo e l’olio si riscaldano e si espandono, mentre l’olio viene espulso dai pori; successivamente, sulla superficie di attrito svolge una funzione lubrificante. Dopo il raffreddamento del cuscinetto, l’olio viene nuovamente aspirato nei pori.

I cuscinetti in metallurgia delle polveri non richiedono l’aggiunta di olio lubrificante per lunghi periodi.
Maggiore è la porosità dei cuscinetti in metallurgia delle polveri, maggiore è la quantità di olio che possono immagazzinare; tuttavia, all’aumentare dei pori, diminuisce la loro resistenza.
Questo tipo di cuscinetto opera spesso in condizioni di lubrificazione mista e talvolta può anche formare una sottile pellicola lubrificante. Viene spesso utilizzato in situazioni in cui è difficile aggiungere olio lubrificante, con carichi leggeri e basse velocità. In base alle diverse condizioni operative, si scelgono cuscinetti in metallurgia delle polveri con diversi contenuti d’olio.

Quando il contenuto d’olio è elevato, il cuscinetto può essere utilizzato senza aggiungere olio lubrificante e con carichi ridotti; quando il contenuto d’olio è basso, può essere utilizzato con carichi elevati e ad alta velocità; i cuscinetti in metallurgia delle polveri contenenti grafite possono migliorare la sicurezza dei cuscinetti, poiché la grafite possiede proprietà lubrificanti; tuttavia, il loro svantaggio è la bassa resistenza. In assenza di corrosione, si può prendere in considerazione l’uso di cuscinetti in metallurgia delle polveri a base di ferro, economici e ad alta resistenza, ma la durezza del perno accoppiato dovrebbe essere opportunamente aumentata.

Caratteristiche
I cuscinetti in metallurgia delle polveri impregnati d’olio (cuscinetti impregnati d’olio) sono prodotti in lega porosa con olio lubrificante impregnato nei pori. Quando l’albero ruota, l’attrito tra l’albero e il cuscinetto impregnato d’olio provoca un aumento della temperatura del cuscinetto e un’azione di pompaggio. L’olio lubrificante fuoriesce dalla superficie di attrito del diametro interno o esterno del cuscinetto impregnato d’olio e, quando l’albero smette di ruotare, l’olio lubrificante rifluisce nel cuscinetto impregnato d’olio. Pertanto, il consumo di olio lubrificante è molto ridotto e il cuscinetto può essere utilizzato a lungo senza rifornire olio lubrificante dall’esterno. È particolarmente adatto alle applicazioni in cui l’alimentazione d’olio è difficile e si desidera evitare la contaminazione da olio lubrificante.

I cuscinetti impregnati d’olio sono ampiamente utilizzati in varie apparecchiature meccaniche, come quelle dell’industria dei motori, dell’industria automobilistica e motociclistica, dell’industria degli elettrodomestici, dei prodotti digitali, delle apparecchiature per ufficio, degli utensili elettrici, dei macchinari tessili, dei macchinari per l’imballaggio, ecc.

I cuscinetti in metallurgia delle polveri impregnati d’olio sono generalmente realizzati a partire da polveri di materie prime mediante processi quali pressatura, sinterizzazione, calibratura e impregnazione d’olio. La maggior parte delle macchine è altamente automatizzata. La produzione giornaliera è relativamente elevata e la maggior parte dei prodotti può essere formata in un’unica operazione; pertanto, maggiore è il lotto, più efficiente è la produzione. Se si utilizzano meno stampi, è possibile produrre centinaia di migliaia di pezzi; se se ne utilizzano di più, si può superare il milione. Tuttavia, il costo degli stampi è relativamente elevato, quindi non è facile realizzare piccoli lotti e anche il tempo necessario per sostituire gli stampi è lungo.

I cuscinetti in metallurgia delle polveri impregnati d’olio possono generalmente essere formati in un’unica operazione e, in pratica, non richiedono lavorazioni per asportazione. Il costo è inferiore rispetto alla lavorazione meccanica e gli sprechi di materiale sono minori, quindi il prezzo è relativamente contenuto. Inoltre, sono conformi alla politica nazionale di promozione del risparmio energetico e sono pertanto considerati una tecnologia destinata a non diventare obsoleta.

La matrice del cuscinetto in metallurgia delle polveri impregnato d’olio viene riempita di olio lubrificante mediante impregnazione sottovuoto; durante il funzionamento, a causa dell’aumento della temperatura e dell’azione di aspirazione della pompa, l’olio lubrificante al suo interno fuoriesce sulla superficie di scorrimento, consentendone l’utilizzo in applicazioni in cui non viene aggiunto ulteriore olio lubrificante.

Oltre al ferro, al bronzo, all’acciaio altolegato e persino alla ceramica utilizzati come matrici, i moderni materiali per cuscinetti in metallurgia delle polveri impiegano anche diversi composti metallici, grafite, plastica e altri materiali non metallici come componenti lubrificanti.

Gli standard per i cuscinetti in metallurgia delle polveri includono:
(1) ISO 492-1:2006, che specifica i metodi di calcolo per i carichi radiali e assiali e le velocità di rotazione dei cuscinetti e stabilisce i requisiti relativi alle tolleranze radiali e assiali, alla precisione di rotazione, alla rugosità, ai difetti superficiali, ai materiali e alla durezza dei cuscinetti.
(2) ISO 492-2:2006, che specifica i metodi di prova e i requisiti prestazionali per i componenti dei cuscinetti, comprese le prove radiali e assiali, le prove di precisione di rotazione, le prove della coppia di rotazione, le prove delle prestazioni di attrito all’avviamento, le prove di vibrazione e rumorosità all’avviamento e durante la rotazione, le prove di resistenza alla corrosione, ecc.
(3) ISO 492-3:2006, che specifica i metodi e i requisiti di ispezione per i componenti dei cuscinetti, comprese l’ispezione visiva, l’ispezione dimensionale, l’ispezione della rotazione, l’ispezione delle prestazioni e le ispezioni speciali, ecc.
(4) ISO 492-4:2006 specifica i requisiti di marcatura e imballaggio per gli assiemi di cuscinetti, compresi la marcatura dei cuscinetti, i requisiti per i materiali di imballaggio, le ispezioni prima e dopo l’imballaggio e i metodi di imballaggio. Questi standard riguardano aspetti quali dimensioni, precisione, materiali e metodi di fabbricazione dei cuscinetti in metallurgia delle polveri. Contribuiscono a garantire che la qualità e le prestazioni dei cuscinetti in metallurgia delle polveri soddisfino i requisiti del settore.

I cuscinetti in metallurgia delle polveri sono cuscinetti ad alta precisione, elevata capacità di carico e lunga durata, particolarmente adatti a numerosi settori industriali. Tuttavia, questo tipo di cuscinetto presenta anche alcuni svantaggi, come il costo elevato e la sensibilità ai lubrificanti. Quando si utilizzano cuscinetti in metallurgia delle polveri, è necessario scegliere e adottare metodi appropriati per l’installazione e la manutenzione.