Come si comportano i cuscinetti rivestiti in bronzo in condizioni di carico elevato e di scarsa lubrificazione

Consideriamo una boccola di guida di una matrice di stampaggio la cui linea di ingrassaggio automatica si guasta a metà di un turno. Una boccola in bronzo fuso sullo stesso fuso segna in pochi minuti e si blocca prima che finisca l'ora. Un cuscinetto avvolto in bronzo con tappi in grafite incorporati continua a funzionare per il resto del turno e durante lo smontaggio la sua usura radiale è spesso inferiore a 0,05 mm.

Questo risultato è il motivo per cui gli ingegneri della Zhejiang Shuangnuo Bearing Technology Co., Ltd. (Shuangnuo) specificano cuscinetti rivestiti in bronzo per punti scorrevoli che trasportano carichi pesanti e non possono garantire la fornitura di olio. La struttura è una boccola con supporto in acciaio con uno strato di bronzo sinterizzato e tappi di lubrificante solido nel foro. Non sostituisce la lubrificazione; rende sostenibile la perdita di lubrificazione.

Definizione: un cuscinetto avvolto in bronzo supporta un'elevata pressione superficiale attraverso il suo supporto in acciaio mentre i lubrificanti solidi incorporati mantengono una pellicola di trasferimento asciutta e a basso attrito sull'albero.

Cosa rende diversi i cuscinetti rivestiti in bronzo

I cuscinetti avvolti in bronzo ottengono le loro prestazioni a carico elevato e bassa lubrificazione da una struttura a tre strati, non da un singolo materiale.

Il supporto in acciaio funge da supporto del carico. Nella serie FB090, una striscia di acciaio a basso tenore di carbonio viene formata su una boccola e installata con accoppiamento con interferenza. Poiché l'acciaio è sottile ma rigido, il cuscinetto trasferisce la pressione di contatto direttamente all'alloggiamento. In questo modo una boccola avvolta sopporta carichi statici fino a 250 MPa in una frazione dello spazio radiale di cui ha bisogno una boccola solida in bronzo fuso.

Lo strato intermedio è una matrice di bronzo sinterizzato, tipicamente di 0,2-0,5 mm di spessore, legata all'acciaio. Si adatta a disallineamenti minori, incorpora detriti e conduce il calore di attrito lontano dalla superficie.

Il terzo componente è un insieme di tappi di grafite o composto di grafite pressati nei fori attraverso lo strato di bronzo. Mentre l'albero si muove, il materiale del tappo si stacca e si lucida sull'albero, creando la pellicola di trasferimento che sostiene il carico in assenza di olio.

FB090 Cuscinetto rivestito in bronzo con tasche di lubrificazione diamantate Questa boccola rivestita in bronzo CuSn8 offre elevata capacità di carico e prestazioni autolubrificanti per macchinari pesanti, sostituendo le tradizionali boccole in bronzo fuso e risparmiando spazio e costi. Visualizza il prodotto →

Prestazioni ad alto carico: la parte posteriore in acciaio sopporta lo stress

Sotto carichi statici e dinamici elevati, il supporto in acciaio garantisce stabilità dimensionale; il bronzo gestisce solo la superficie.

I cuscinetti di grado FB090 mostrano un carico statico massimo tipico di 250 MPa e un carico dinamico massimo di 140 MPa, presupponendo un alloggiamento cilindrico rigido e un accoppiamento con interferenza. La stessa boccola in un alloggiamento flessibile perde gran parte di tale capacità, motivo per cui la rigidità dell'alloggiamento fa parte del sistema di cuscinetti.

Segue il comportamento all'usura. Nei test di oscillazione a una pressione di contatto di 25 MPa e una velocità di scorrimento di 0,08 m/s, le boccole di tipo FB090 che funzionano a secco contro un albero in acciaio temprato mostrano tipicamente 0,02-0,04 mm di usura radiale ogni 100 ore, lo stesso ordine di una boccola in bronzo fuso ingrassata e di gran lunga migliore di una non ingrassata.

Un foro da 40 mm che necessita di una tasca dell'alloggiamento da 52 mm in bronzo fuso si adatta a una tasca da 44 mm come boccola avvolta, liberando spazio radiale e riducendo il costo del materiale della boccola di circa il 60%.

FB092 Cuscinetto avvolto in bronzo con fori per l'olio per uso a bassa velocità Progettata per applicazioni a carico medio e a bassa velocità, questa boccola autolubrificante immagazzina l'olio nei fori praticati, riduce la manutenzione e può sostituire i tradizionali manicotti interamente in rame a un costo inferiore. Visualizza il prodotto →

Comportamento in condizioni di scarsa lubrificazione: il meccanismo del film di trasferimento

In assenza di grasso o olio, i cuscinetti avvolti in bronzo continuano a funzionare perché i tappi rinnovano continuamente una pellicola solida sull'interfaccia di scorrimento.

Il materiale del tappo in grafite è più morbido del bronzo, quindi la pressione di contatto lo spalma sull'albero. Nel giro di pochi minuti appare una sottile pellicola scura e si verifica uno scorrimento tra quella pellicola e il bronzo anziché tra metallo e metallo. L'attrito a secco scende dall'intervallo 0,15-0,30 del bronzo fuso a secco a un tipico 0,06-0,12.

La pellicola si ricostruisce dopo ogni stallo e riavvio, motivo per cui la costruzione è adatta al funzionamento oscillante, alternativo e start-stop. I tappi a base di grafite estendono l'intervallo di servizio da -40 a 200 °C, oltre il limite della maggior parte dei grassi.

Le condizioni dell'albero controllano l'adesione della pellicola. Per carichi superiori a 50 MPa, utilizzare un albero temprato a 45 HRC con finitura Ra 0,4-1,6 micrometri. Il nostro analisi della resistenza all'usura di FB090 copre le modalità di guasto in dettaglio.

Se il servizio prevede una rotazione continua superiore a 0,5 m/s, aggiungere olio. In caso di oscillazioni, scambi o lunghi periodi di inattività sotto carico, la sola pellicola di trasferimento svolgerà il compito.

Cuscinetti rivestiti in bronzo o in bronzo fuso, bimetallici e rivestiti in PTFE

I cuscinetti rivestiti in bronzo si collocano tra gli estremi dello spettro dei cuscinetti a strisciamento: più resistenti dei tipi rivestiti in PTFE sotto shock e contaminazione, più tolleranti senza olio rispetto al bronzo fuso e più compatti di entrambi.

Regola di selezione: scegliere il rivestimento in bronzo quando il cuscinetto deve sopravvivere al funzionamento a secco periodico, agli urti e ai detriti; scegliere il bimetallico quando il petrolio arriva in modo intermittente; scegliere il rivestimento in PTFE solo per uno scorrimento pulito e leggermente caricato; scegliere il bronzo fuso solo quando sono obbligatori muri spessi.

FB094 Cuscinetto avvolto in bronzo senza piombo con anello di tenuta Una versione migliorata di FB092 dotata di un anello di tenuta per prevenire perdite di grasso e ingresso di sporco, che offre prestazioni autolubrificanti senza piombo, ad alto carico per ambienti industriali esigenti. Visualizza il prodotto →

Dove i cuscinetti avvolti in bronzo guadagnano il loro sostegno

I cuscinetti rivestiti in bronzo compaiono ovunque carichi oscillanti pesanti incontrino una lubrificazione interrotta: perni di articolazione, montanti di guida, perni di cilindro e impieghi simili.

• Attrezzature per l'edilizia e il movimento terra: perni di articolazione di bracci e benne su escavatori e caricatori, esposti a polvere e lunghi intervalli di manutenzione.
• Macchine agricole: perni di attacco, collegamenti di piantatrici e meccanismi di presse che vengono ingrassati stagionalmente.
• Sistemi idraulici: perni dei cilindri e boccole delle pompe con lubrificazione limite.
• Utensili e matrici: montanti di guida, manicotti di espulsione e piastre antiusura in stampi per stampaggio e iniezione.
• Movimentazione dei materiali: rulli trasportatori, pallettizzatori e pulegge di gru.
• Marino e offshore: macchinari per boccaporti e attrezzature dove l'acqua di lavaggio rimuove il grasso.

Shuangnuo produce la serie FB090 con fusione interna in bronzo, spettroscopia in fase di fusione a ogni calore e lavorazione su un parco di oltre 80 macchine CNC. La prima produzione di materiale su ordine riduce i tempi di consegna per dimensioni metriche e non standard.

La funzionalità rilevante per gli acquisti è la tracciabilità: il controllo interno della fusione e i rapporti sui test meccanici di terzi sono importanti quando un cuscinetto trasporta 250 MPa nel punto di contatto.

I cuscinetti avvolti in bronzo non sostituiscono la lubrificazione; rendono sostenibile la perdita di lubrificazione. I progettisti ottengono un involucro più piccolo, un circuito di lubrificazione più semplice e una macchina che sopravvive a un intervallo di manutenzione mancato invece di strappare un albero. Per valutare FB090 per un servizio specifico, utilizzare il limite PV come primo cancello, quindi controllare la rigidità dell'alloggiamento e la finitura dell'albero.

Domande frequenti