Produzione di boccole
autolubrificanti
Autolube®
L’Azienda
Sintec opera dal 1987 nel settore
della metallurgia della polvere.
La nostra tecnologia innovativa,
l’alta qualità dei nostri prodotti, la
flessibilità
produttiva
e
commerciale,
costituiscono
le
premesse per il raggiungimento di
una sempre maggiore presenza sul
mercato
nazionale
ed
internazionale.
Negli
ultimi
anni
abbiamo
consolidato la nostra posizione sul
mercato, diventando una delle
aziende
di
riferimento
nella
produzione
di
boccole
autolubrificanti,
in
aperta
competizione con le grandi aziende
europee.
La qualità
Il costante sviluppo tecnologico ed
i metodi di controllo del processo di
produzione, sono la base per
garantire prodotti di alta qualità
richiesti dai mercati, specialmente
nel
settore
automotive
ed
elettromeccanico.
Sintec ha costituito un proprio
sistema di gestione per la qualità
conforme alla norma internazionale
UNI EN ISO 9001.
Impianti e apparecchiature
20 presse di formatura (4-40 Ton)
6 presse di calibratura (35 Ton)
3 forni di sinterizzazione
4 impianti di impregnazione
2 disoleatori per superficie
2 vibratori per sbavature
Mercati serviti
Italia, Paesi EU ed extra EU
Settore industriale
Automotive, Casalingo, Hobbistico
Motori Elettrici,
Capacità Produttiva
120 milioni di particolari sinterizzati
all’anno
Strumenti di controllo
•Per diametri interni, esterni,
concentricità e lunghezze
•Per densità e contenuto di
lubrificante
•Per la determinazione della
dimensione delle particelle di
polveri e loro distribuzione
•Misurazione del tempo di flusso
della polvere
•Misurazione
della
resistenza
radiale
•Misurazione della precisione di
forma con rotondimetro MMQ10
•Misurazione della rugosità
Il prodotto Autolube®
La boccola AUTOLUBE® è un
elemento meccanico di precisione
che permette di realizzare sistemi
tribologici di buona convenienza
economica. Viene utilizzata in tutte le
applicazioni in cui è richiesta una
lubrificazione permanente, in sistemi
a rotazione o traslazione (piccoli e
medi
motori
elettrici,
slitte,
elettrodomestici, utensili etc.)
Viene realizzata in forme standard o
in forme speciali secondo le
indicazioni ed esigenze del cliente.
Vantaggi:
buona convenienza economica
comportamento autolubrificante
assenza di manutenzione
livello di rumorosità contenuto
adattabilità allo specifico impiego
ottima ripetibilità di forma ad alta
precisione
semplice messa in opera
Svantaggi:
economicità limitata per
piccole serie
carichi specifici limitati
Il principio idrodinamico delle boccole
AUTOLUBE® è basato su una
simbiosi tra il corpo portante poroso
(boccola) e l’albero in rotazione,
sopportato
da
un
lubrificante
contenuto nella struttura porosa della
boccola.
Con velocità di rotazione superiori a
0,25 m/sec, si hanno condizioni
idrodinamiche, cioè l’albero galleggia
su uno strato di lubrificante senza
contatto metallico.
Il sistema tribologico risultante,
consente
il
funzionamento
dell’applicazione
senza
ulteriore
apporto di lubrificazione.
La definizione del sistema richiede una
buona esperienza di progettazione.
Queste informazioni tecniche hanno lo
scopo di avvicinare i Clienti ai concetti
fondamentali
delle
boccole
autolubrificanti.
Per assistenza nella fase progettuale,
l’ufficio tecnico SINTEC è a vostra
disposizione.
2
La progettazione della
boccola Autolube®
Nei periodi di avviamento ed arresto il
sistema transita in regime di attrito
misto che richiede un ottimo
coefficiente di attrito tra gli elementi
coinvolti nel sistema (albero e
boccola).
Att. Rovente
La progettazione della boccola deve
garantire
una
condizione
idrodinamica a regime e quindi
garantire un coefficiente di attrito
minimo (µ min).
coefficiente d’attrito f
Curva di Stribeck
Att. misto
Lubrificazione idrodinamica
numero di giri n
L’efficienza del sistema può essere
controllato con la Curva di Stribeck o
con il Diagramma Temperatura-tempo
(T-t)
Diagramma Temperatura - tempo
125
T(°C)
100
75
50
4
25
3
2
1
0
0
1
2
3
Curva 1
Curva 2
Curva 3
Curva 4
n: 2.800 giri/min
n: 2.800 giri/min
n: 2.800 giri/min
n: 2.800 giri/min
p: 2 N/mm2
p: 2,8 N/mm2
Ø: 6 mm
Ø: 6 mm
p: 0,75
N/mm2
Ø: 6 mm
p: 1,2
N/mm2
Ø: 6 mm
t (h)
4
3
Accoppiamento a strisciamento
convenzionale
Albero – boccola piena
R
ω
n1
F
F
e
D
d
r
p
p
R(D): raggio foro boccola
r(d): raggio albero
F:
forza applicata sull’albero
p:
pressione di supporto cuneo
ω: velocità e direzione di rotazione
e:
eccentricità del sistema
n1: spessore del velo di lubrificante
n1+e: gioco statico teorico
Superficie di boccola piena
rettificata
4
Sistema tribologico
Albero – boccola sinterizzata
R
ω
n1
F
F
e
D
d
r
p
R(D): raggio foro boccola
r(d): raggio albero
F:
forza applicata sull’albero
p:
pressione di supporto cuneo
ω: velocità e direzione di rotazione
e:
eccentricità del sistema
n1: spessore del velo di lubrificante
n1+e: gioco statico teorico
Superficie di boccola sinterizzata
e calibrata
p
ω
Albero
Boccola
Lubrificante
nella porosità
Superficie
portante
5
Accoppiamento boccola-albero
R(D): raggio foro boccola
r(d): raggio albero
F:
forza applicata sull’albero
p:
pressione di supporto cuneo
ω: velocità e direzione di rotazione
e:
eccentricità del sistema
n1: spessore del velo di lubrificante
n1+e: gioco statico teorico
R
r
p
a) Quiete (ω=0)
Condizione IDRODINAMICA:
L’albero “galleggia” sullo strato di
lubrificante senza contatto metallico.
R
ω
n1
FF
F=Σp
Il cuneo idrodinamico si forma per tre
effetti:
e
r
p
P
b) Moto (ω≠0)
la pressione specifica p per effetto di
F
aumento di temperatura (espansione
termica)
trascinamento sulla superficie
dell’albero
6
Il processo produttivo
Aggiunte
metalliche
Polvere
base
Lubrificante
Caricamento
Pressatura
Estrazione
Miscelazione
Sinterizzazione
800 – 1250°C
Sbavatura
Calibratura
Impregnazione
Centrifugazione
Imballaggio
AREA FORMATURA
SINTERIZZAZIONE
IMPREGNAZIONE
AREA CALIBRATURA
LAB. QUALITA’
7
Tabella dei materiali per boccole
Autolube®
8
Tabella dei lubrificanti per boccole
Autolube®
9
Porosità aperta in %
Diagramma
densità – porosità aperta
Densità oleata in g/cm3
Zona consigliata
Densità consigliate per boccole Autolube®
Per BRONZO
P-50.B-68 densità 6,8 g/cm3
Per BRONZO GRAF. P-51.B-66 densità 6,6 g/cm3
Per FERRO
P-00.F-62 densità 6,2 g/cm3
Per FERRO RAME
P-10.F-62 densità 6,2 g/cm3
Materiale
densità
alta
Materiale
densità
bassa
Lubrificante
viscosità
bassa
Lubrificante
viscosità
alta
10
Forme Standard per boccole
Autolube®
Oltre a queste forme unificate, SINTEC produce forme
particolari su richiesta del cliente
11
Tolleranze consigliate per
boccole Autolube®
12
Calcolo e verifica di una
boccola Autolube®
Calcolo di una boccola
Dati base del sistema tribologico:
d: diametro albero ………5mm
n: numero di giri …………2.800 rpm
F: carico max applicato …100 N
Condizioni standard:
- Montaggio orrizzontale
- Campo di temperatura -20°C ÷
+100°C
Verifica di una boccola
Note le caratteristiche geometriche di una
boccola si vuole conoscere il massimo
carico sopportabile.
Dati base:
d: diametro albero ………5mm
n: numero di giri …………1.400 rpm
b1: lunghezza totale …….7mm
Smussi 0,3 x 45°
Formule utilizzate:
Formule utilizzate:
•F = p x A , A = F/p = 100/2,8 = 35,7
mm2
•F = p x A
dove:
dove:
p: pressione specifica rilevata dal
diagramma di
carico (2,8N/mm2)
A: area utile di supporto
•A=dxb
b = A/d = 35,7/5 =
= 7,17 mm
dove:
b: lunghezza utile della boccola (sup.
portante
• b1=b+2 x smussi = b + 2 x 0,3 =
7,77 mm
p: pressione specifica rilevata dal
diagramma di
carico (5,5 N/mm2)
A: area utile di supporto
• A = d x (b1 – 2xsmussi) =
5 x (7-2x0,3) = 32 mm2
Risulta quindi che
• F = p x A = 5,5 x 32 = 176 N
Quindi la boccola può sopportare un
carico massimo di 176 N
Dal calcolo risulta quindi una
lunghezza di ca. 8mm
13
N/mm2
Diagrammi carico
8
7
6
5
4
3
2
1
0
250
500
750
N/mm2
ø2
1000
ø4
1500
ø6
2000
ø8
2500
ø 12
3000
ø 16
4000
5000
Giri/min
ø 20
6
5
4
3
2
1
0
4.000
5.000
10.000
ø2
ø4
15.000
ø6
ø8
20.000
Giri/min
14
Alcune considerazioni sul
gioco albero - boccola
Per garantire l’instaurarsi delle
condizioni
idrodinamiche,
è
fondamentale garantire un gioco
minimo del sistema tribologico.
Giochi eccessivi causano rumorosità
nel sistema. Questi possono essere
limitatamente compensati con l’utilizzo
di un lubrificante con densità più alta.
Il gioco diametrale minimo, non deve
scendere al di sotto dell’ 1‰ del
diametro dell’albero, per assicurare la
formazione del velo di lubrificante.
Nel
montaggio
delle
boccole
cilindriche e flangiate, verificare le
tolleranze del foro dopo il calettamento
della boccola nella sua sede.
Il gioco massimo dipende dalle
tolleranze
di
lavorazione
che
normalmente sono IT4 per l’albero e
IT6 per le boccole.
Gioco diametrale in µ
.
DIAGRAMMA DEL GIOCO DIAMETRALE MINIMO
Diametro albero in mm
15
Il calettamento a pressione
nella sede
Le boccole cilindriche e flangiate
vengono pressate direttamente nel
loro alloggiamento e subiscono una
restrizione del diametro interno
secondo la resistenza della sede e la
sezione di parete della boccola. Di
questo si deve tener conto durante la
fase di montaggio.
La restrizione si riferisce al diametro
interno senza sostegno (spina di
guida). Se si vogliono mantenere
tolleranze strette è necessario l’utilizzo
di spine di guida come da istruzioni di
montaggio.
Il diagramma seguente fornisce una
indicazione della percentuale di
restrizione in base al diametro
esterno della boccola e alla sezione
di parete.
Spessore di parete
1 mm
1.5 mm
Restrizione del diametro interno in %
dell’interferenza di accoppiamento
100
90
3 mm
80
5 mm
70
60
50
40
30
20
10
0
0
5
10
15
20
Diametro esterno (mm)
25
30
35
16
Istruzioni di montaggio
Boccole Cilindriche e Flangiate
Esempio di montaggio di una boccola
cilindrica.
Diametro interno 5 (G7) (+4, +16)
Diametro esterno 9 (r6) (+19, +28)
Sede carcassa 9 (H7) (+15)
Spessore parete 2 mm
Il foro richiesto è 5 (H7), quindi 5,000
÷ 5,012
Dal diagramma risulta una % di
restrizione dell’ 82% dell’interferenza
dell’accoppiamento.
Interferenza massima
DIAMETRO MAX BOCCOLA
DIATETRO MIN SEDE
RESTRIZIONE MINIMA
RESTRIZIONE MASSIMA
0,004x82% =
0,028x82% =
9,019
-9,015
0,004
Per avere la garanzia di questa
condizione è necessario un perno di
montaggio di diametro 5,008 per
compensare le variazioni delle
interferenze di calettamento.
N.B: si consiglia l’utilizzo di perni
di montaggio in metallo duro
superlappato con tolleranze di
produzione IT3, mantenuti puliti e
lubrificati.
9,028
-9,000
0,028
0,003
0,023
IL DIAMETRO DEL FORO DELLA BOCCOLA
CALETTATA SENZA L'AUSILIO DI UNA SPINA
DI GUIDA RISULTA:
DIAMETRO MINIMO BOCCOLA
RESTRIZIONE MASSIMA
5,004
-0,023
4,981
DIAMETRO MASSIMO BOCCOLA
RESTRIZIONE MINIMA
5,016
-0,003
5,013
Ø 5 m3
0,001
Ra ≤ 0,5
CALCOLO
Interferenza minima
DIAMETRO MIN BOCCOLA
DIATETRO MAX SEDE
Quindi senza spina di guida il foro
della boccola risulta essere: 4,981 ÷
5,013
R
17
Istruzioni di montaggio
Boccole Sferiche
Le boccole sferiche, con o senza collarino non subiscono restrizione nel
diametro poiché vengono montate senza pressione. Il posizionamento viene
garantito dalla sede della carcassa e da un elemento elastico che permette il
fissaggio e l’allineamento nella sede.
Momento oscillante minimo in
N/100mm
Per garantire questo, è necessario rispettare il momento oscillante minimo
nella sede secondo il seguente diagramma
Diametro interno boccola (mm)
Attenzione: momenti troppo elevati impediscono l’allineamento e possono
causare spigolature con il conseguente surriscaldamento della boccola.
Come direttiva per il calcolo del momento massimo si possono raddoppiare i
valori del diagramma.
100 mm
F (N)
d
M = F x 100 mm (Nmm)
F = M/100 (N)
18
Altri componenti del
sistema tribologico
Alberi
Uno dei componenti più importanti del
sistema tribologico è l’albero, che ruota
o slitta nel componente sinterizzato.
Sono in genere di acciao allo stato
naturale, bonificato, cementato o
temprato
secondo
le
necessità
dell’applicazione.
PROTEZIONE ANTIRUGGINE: gli
alberi devono essere lavati e puliti per
evitare fenomeni di inquinamento del
lubrificante. L’eventuale protezione
deve essere compatibile con il
lubrificante contenuto nella boccola.
I più diffusi materiali impiegati sono:
Rondelle di spallamento
• Acciaio di qualità 60 Kg/mm2
Nr. 1.0060
Le rondelle di spallamento bloccano il
movimento assiale dell’accoppiamento,
appoggiando su uno dei piani frontali
della boccola sinterizzata.
• Acciaio al carbonio C60
Nr. 1.0503
• Acciaio da cementazione 16MnCr5
Nr. 1.7131
• Acciaio al Cromo UNI 100Cr6
Nr. 1.2067
Per alberi in materiali inossidabili si
consiglia la combinazione con boccole
a base Ferro.
RUGOSITA’: non si devono richiedere
valori eccessivamente bassi per
lasciare
un
certo
effetto
di
trascinamento
del
lubrificante
e
mantenere una certa economia. Valori
consigliati tra Ra 0,1 e 0,25 (DIN ISO
1302).
ERRORI DI FORMA: devono essere
molto contenuti per ottenere un
accoppiamento preciso. Gli errori di
forma devono essere contenuti entro
IT2, mentre la tolleranza sul diametro
può essere IT3 o IT4.
• Per garantire la loro funzione ideale,
devono avere una superficie liscia e
piana oltre a poter ruotare sul piano
frontale della boccola liberamente;
• Il loro diametro esterno deve essere
maggiore del diametro del piano
frontale della boccola per poter
appoggiare su tutto il piano;
• Non devono presentare bave o spigoli
vivi onde evitare la centrifugazione del
lubrificante verso l’esterno;
• I materiali impiegati sono: acciaio
armonico, plastica, tele bachelizzate;
• In casi particolari è consigliato
montare due rondelle per creare moto
relativo tra di esse;
• Per evitare rumore di sbattimento
assiale, si possono montare elementi
elastici come spallamento
19
Avvertenze e consigli
Deoliazione e re-impregnazione
Carcasse e scudi
Se possibile sconsigliamo vivamente di
effettuare simili operazioni. In ogni caso
prima di procedere contattare il
fornitore
Le sedi delle boccole cilindriche e
flangiate devono essere precise nella
dimensione e forma. Infatti la boccola
in fase di calettamento, tende a
copiare la forma della sede. La
rugosità della sede non deve essere
troppo spinta (è sufficiente la tornitura
fine) onde evitare la fuoriuscita della
boccola dopo piantaggio.
Immagazzinaggio
Sconsigliamo l’apertura dell’imballaggio
originale
troppo
tempo
prima
dell’impiego. Le boccole sono da
considerare elementi molto delicati e
quindi è da evitare qualunque azione
che possa portare ad una perdita di
lubrificante
che
si
rivelerebbe
disastrosa ai fini dell’applicazione.
Quindi non utilizzare recipienti o
appoggi in materiale assorbente e
proteggere dalla polvere e dallo sporco.
Utilizzare possibilmente contenitori di
plastica o di metallo. Nel caso necessiti
una superficie priva di lubrificante,
contattate il fornitore.
Lavorazioni meccaniche
Lavorazioni meccaniche su boccole
sinterizzate sono da evitare. Si rischia
infatti di rovinare la superficie di lavoro
e
non
c’è
più
garanzia
di
funzionamento idrodinamico (chiusura
porosità)
Le sedi degli scudi per le boccole
sferiche
non
necessitano
di
lavorazioni
in
macchina
dopo
pressofusione. È però necessario
provvedere ad un appoggio liscio e
senza protuberanze profonde onde
evitare di ostacolare l’allineamento
delle boccole.
In caso di sedi in plastica, prestare
attenzione alla generazione di calore
del sistema tribologico. Deve essere
preservata
la
possibilità
di
smaltimento del calore generato. Tali
sedi sono consigliate per periodi di
funzionamento limitati.
20
Durata di vita
La boccola sinterizzata è un elemento Durata di vita < 1.500 h
lubrificato ”a vita”. Il gioco reciproco di
risucchio del lubrificante sull’albero e
il ritiro per capillarità è un effetto
naturale del sistema e garantisce la
durata di funzionamento.
Il provvedimento più importante è di
evitare la perdita del lubrificante Durata di vita fino a 4.000 h
durante l’esercizio o in ogni caso di
provvedere al suo reintegro nel
sistema. Una lubrificazione aggiuntiva
tramite feltri o depositi di lubrificante
adatto, allunga la vita e garantisce un
funzionamento a lungo termine del
sistema.
Brutalmente ma efficacemente si può Durata di vita > 4.000 h
dire che fin che c’è lubrificante il
sistema funziona.
Molto importante è la scelta del
lubrificante
in
funzione
all’applicazione. Esso deve resistere
nel tempo e sopportare i carichi per
tutta la durata.
Oltre alla resistenza alla ossidazione
è fondamentale rispettare i carichi
termici e l’influsso di agenti esterni
(polvere, liquidi, vapori).
Lubrificazione
aggiuntiva
In casi molto gravosi è buona norma
schermare il sistema completamente
da questi influssi.
21
Valori degli scostamenti
Diametri interni (fori)
22
Valori degli scostamenti
Diametri esterni
21
23
Sintec s.r.l.
Via Lainate, 1456
21042 Caronno Pertusella VA
ITALY
Tel. +39 02 99025065
Fax +39 02 99026130
E-mail: [email protected]
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