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Cuscinetti ad Alte Prestazioni: È Tutta Questione di Acciaio!

Cuscinetti ad Alte Prestazioni: È Tutta Questione di Acciaio!
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Cuscinetti ad Alte Prestazioni: È Tutta Questione di Acciaio! - 1

SiStemi di traSmiSSiOne 4 aprile 2012 Cuscinetti ad alte prestazioni è tutta questione di acciaio! Nell’industria dei cuscinetti, la domanda di prodotti sempre più efficienti ed affidabili è in continua crescita. In condizioni operative standard, assumendo una geometria interna del cuscinetto ideale e l’assenza di errori di montaggio, la vita effettiva del cuscinetto è determinata in larga misura dalla qualità degli acciai adoperati per la sua realizzazione. Per questo, il Gruppo RKB ha condotto un intensivo programma di ricerca che ha consentito di effettuare notevoli passi avanti nel campo dei materiali e dei trattamenti termici e termochimici per i cuscinetti volventi. Inoltre, la stretta collaborazione con alcuni dei principali produttori di acciaio ha permesso al Gruppo di maturare un know-how unico nel settore con importanti miglioramenti in termini di durata a fatica. Il presente articolo offre una panoramica complessiva sul ruolo chiave dell’acciaio per produrre cuscinetti di elevata qualità, in accordo con le migliori pratiche e gli standard più recenti. Ciprian Radu* 54 Organi di trasmissione - aprile 2012 I cuscinetti a rotolamento sono tra gli elementi di macchina più utilizzati e svolgono un ruolo fondamentale nell’affidabilità della maggior parte delle macchine industriali. In quest’ottica, una corretta selezione dei materiali per produrre i cuscinetti diventa di fondamentale importanza. Nel corso degli anni, i requisiti che l’industria generale ha imposto al prodotto in termini di vita a fatica, resistenza all’usura, durezza, lavorabilità e temprabilità, hanno condotto all’elaborazione di una categoria specifica di acciaio per cuscinetti volventi [1], che prevede due classi distinte [2]: • acciaio a tutta tempra (tab. 1) in cui, dopo l’ultimo trattamento termico, la durezza varia tra 58 e 64 HRC in tutto il volume; • acciaio da cementazione (tab. 2) in cui, tramite il processo di cementazione, la percentuale di carbonio viene incrementata allo 0,65÷1.10% nello strato superfi- ciale del materiale (il cui spessore varia da 1,0 a 5,0 mm a seconda delle dimensioni del pezzo da cementare), dove si riescono a raggiungere durezze dell’ordine di 58÷64 HRC, mantenendo un cuore tenace, la cui durezza varia tra 25 e 48 HRC. Naturalmente, la scelta dell’acciaio più adeguato si basa principalmente su geometria e dimensioni del cuscinetto nonché sulla tipologia di applicazione. Fig. 1 - Fasi del danneggiamento dovuto alla presenza di inclusioni non metalliche. Tab.1 – Composizione ChimiCa dei più Comuni aCCiai a TuTTa Tempra per CusCineTTi (elemenTi ChimiCi prinCipali) [1;3] standard/ protocollo ASTM–A295/SAE RKB JX80X Series RKB JX80X Series ASTM–A295/SAE ASTM–A485 ASTM–A485 ASTM–A485 ASTM–A485 EN ISO 683–17 EN ISO 683–17 EN ISO 683–17 EN ISO 683–17 JIS G4805 JIS G4805 JIS G4805 Qualità di acciaio 52100 52100/A 52100/B 50100 grade 1 grade 2 grade 3 grade 4 100Cr6 100CrMnSi4-4 100CrMnSi6-4 100CrMo7 SUJ1 SUJ2 SUJ3 C 0,98–1,10 0,93–1,05 0,93–1,05 0,98–1,10 0,95–1,05 0,85–1,00 0,95–1,10 0,95–1,10 0,93–1,05 0,93–1,05 0,93–1,05 0,93–1,05 0,95–1,10 0,95–1,10 0,95–1,10 Composizione chimica (%) Cr mn si 1,30–1,60 1,40–1,65 1,40–1,70 0,40–0,60 0,90–1,20 1,40–1,80 1,10–1,50 1,10–1,50 1,35–1,60 0,90–1,20 1,40–1,65 1,65–1,95 0,90–1,20 1,30–1,60 0,90–1,20 0,25–0,45 0,45–0,75 0,20–0,40 0,25–0,45 0,95–1,25 1,40–1,70 0,65–0,90 1,05–1,35 0,25–0,45 0,90–1,20 1,00–1,20 0,25–0,45 ≤ 0,50 ≤ 0,50 0,90–1,15 0,15–0,35 1,00–1,20 0,65–0,85 0,15–0,35 0,45–0,75 0,50–0,80 0,15–0,35 0,15–0,35 0,15–0,35 0,45–0,75 0,45–0,75 0,15–0,35 0,15–0,35 0,15–0,35 0,40–0,70 mo ≤ 0,10 ≤ 0,10 0,30–0,40 ≤ 0,10 ≤ 0,10 ≤ 0,10 0,20–0,30 0,45–0,60 ≤ 0,10 ≤ 0,10 ≤ 0,10 0,15–0,30 – – –

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Tab. 2 – Composizione ChimiCa dei più Comuni aCCiai da CemenTazione per CusCineTTi (elemenTi ChimiCi prinCipali) [1] standard/protocollo SAE 6263/RKB JX80X Series ASTM–A29/A29 M/SAE ASTM–A958/SAE EN ISO 683–17 JIS G4052 JIS G4053 Composizione chimica (%) ni Cr mn Qualità di acciaio C 9315 0,13–0,18 3,00–3,50 1,00–1,40 0,45–0,65 0,08–0,15 4118 8620 20Cr3 SCr 420H SNCM 815 0,18–0,23 0,18–0,23 0,17–0,23 0,17–0,23 0,12–0,18 – 0,40–0,70 – ≤ 0,25 4,00–4,50 0,40–0,60 0,40–0,60 0,60–1,00 0,85 – 1,25 0,70–1,00 0,70–0,90 0,70–0,90 0,60–1,00 0,55–0,95 0,30–0,60 0,08–0,15 0,15–0,25 – – 0,15–0,30 I...

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SiStemi di traSmiSSiOne • ricottura; • test non distruttivi (principalmente mediante ultrasuoni); • stoccaggio delle barre. A questo processo standard è possibile aggiungere un’ulteriore operazione, denominata rifusione sotto scoria elettroconduttrice fusa in condizioni di sottovuoto (VACESR – Vacuum-Electroslag Remelting Process), che permette di ottenere, secondo il protocollo RKB.RAV, acciai estremamente puri, con contenuto minimo di ossigeno e particolarmente indicati per la fabbricazione di cuscinetti destinati alle applicazioni più esigenti (fig. 2). La rifusione sotto scoria...

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Durata La maggior durata dei cuscinetti costruiti con acciaio RKB.RAV è confermata costantemente dai test di fatica che vengono eseguiti sui diversi tipi di acciaio presso il Dipartimento di Ricerca e Sviluppo del Gruppo. I provini e i cuscinetti vengono approntati seguendo le indicazioni presenti nelle RKB Material Guidelines JX80X e valutati mediante specifici banchi prova, configurati con i parametri più appropriati (carichi, regimi di rotazione ecc.) per i tipi di analisi che si vogliono condurre. Trattamenti termici speciali Il trattamento termico dei cuscinetti prevede diverse fasi...

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