Resistenti e durevoli in condizioni di funzionamento difficili

Two application examples for DLC-coated bearing cages

Creato da Denise Thalmann |

NKE Austria GmbH, produttore austriaco di cuscinetti volventi, ha presentato alla fine del 2013 gabbie per cuscinetti volventi con rivestimento DLC (Diamond-like-Carbon) che consentono condizioni di funzionamento eccellenti.

Rispetto alle versioni di gabbie in ottone prive di rivestimento, quelle in acciaio rivestite in DLC si contraddistinguono per la loro resistenza e lunga durata utile. Sulla base di due esempi applicativi, si intende mostrare i vantaggi della gabbia e descrivere il passaggio dal prototipo al prodotto di nicchia nell’impiego in serie.

Il primo caso applicativo è stato determinante per l’avvio dello sviluppo: un cuscinetto a rulli cilindrici speciale impiegato come grande cuscinetto per biella in un manovellismo ad alta velocità. Nella sua versione originaria, il cuscinetto era dotato di una gabbia in ottone massiccio guidata da un anello interno (suffisso MPB) che aveva dato buoni risultati per molti anni. Per aumentare la produttività dell’impianto, il cliente aveva previsto un aumento del numero di giri da 2000 rpm a un massimo di 3000 rpm. In queste condizioni di funzionamento, la gabbia MPD standard raggiungeva tempi di funzionamento fino a 300 ore prima che le superfici di scorrimento della gabbia fossero notevolmente usurate con conseguente rottura delle traverse. Ciò è stato ricondotto ad un forte aumento delle forza centrifuga nell’applicazione e alle conseguenti sollecitazioni esercitate sulla gabbia. In questo contesto si sottolinea che l’applicazione è ingrassata e pertanto il numero di giri incrementato contribuisce ad influenzare molto negativamente la distribuzione del lubrificante, in particolare all’interno della fessura di scorrimento della gabbia, da cui risulta un’usura aggiuntiva.

Solo grazie all’impiego della gabbia in acciaio massiccio guidata da un anello interno (fig. 1) con i suffissi FPB e SQ202C, nell’ambito dell’esperimento che viene condotto ormai da oltre due anni  è stato possibile raggiungere tempi di funzionamento superiori alle 3000 ore. Nelle gabbie non è stato riscontrato alcun segno né di usura non ammissibile, fatta eccezione per un leggero riporto del rivestimento DLC tra le superfici di scorrimento, né tanto meno di anomalie meccaniche. Ai fini di un confronto sono state impiegate parallelamente gabbie in acciaio identiche, senza rivestimento. Questo esperimento si è concluso dopo 1000 ore in seguito a evidenti segni di usura e grippaggio sulle superfici di scorrimento.

La seconda applicazione, per la quale sono state impiegate gabbie d’acciaio rivestite in DLC, dopo che sono state integrate le esperienze fatte nel primo esempio, consiste nell’alloggiamento di un tamburo ad andamento rapido per l’accumulo di energia cinetica all’interno di un gruppo elettrogeno di emergenza. Originariamente era stato utilizzato un cuscinetto radiale a sfere con gabbia in ottone massiccio bicomponente guidata da un anello esterno (suffisso MA)  Anche in questo caso, a causa di condizioni di funzionamento sfavorevoli (carico radiale ridotto con elevato carico assiale a seconda del tipo di applicazione e alto numero di giri dell’anello esterno - >2500 rpm) è stato riscontrato un forte grado di usura sulle superfici di scorrimento della gabbia, cosa che successivamente ha causato una rottura della gabbia.

Dopo aver esaminato le condizioni di funzionamento e l’entità del danno è stato consigliato, anche in questo caso, l’impiego di una gabbia in acciaio massiccio bicomponente guidata da un anello esterno con rivestimento DLC (suffisso FA e SQ202C). Durante il collaudo successivo di due cuscinetti così configurati, dopo un certo periodo di funzionamento durato oltre 900 ore, nei cuscinetti non è stato osservato nessun tipo di usura o segno di anomalia meccanica. Successivamente è stato possibile integrare il design nella produzione in serie (fig. 2).

NKE produce cuscinetti standard e speciali per tutte le applicazioni industriali. Tecnica, sviluppo di prodotti, produzione e finalizzazione dei componenti, montaggio, assicurazione qualità, logistica, vendita e marketing sono concentrati nella sede di Steyr. Una gamma completa di cuscinetti standard è sempre disponibile oppure può essere prodotta in tempi brevi. Per richieste speciali vengono sviluppate e create soluzioni idonee. Oltre allo sviluppo di prodotti e all'ingegneria d'applicazione, NKE offre un servizio tecnico completo, consulenza e corsi di formazione. La rete commerciale vendita di NKE è costituita da 15 uffici di rappresentanza e da 240 partner commerciali in 60 paesi.

Inner ring guided, solid-steel window type cage with DLC coating
Inner ring guided, solid-steel window type cage with DLC coating
Deep groove ball bearing with outer ring guided solid-steel cage with DLC coating
Deep groove ball bearing with outer ring guided solid-steel cage with DLC coating