DryLube

Alte temperature: meglio con la grafite

Hugo Carlén, Marketing Manager Self Aligning Bearings and Specialty Products, SKF Sverige AB, Göteborg, Svezia

Progettazione Ricerca e teoria Lubrificanti Macchine e attrezzature Manutenzione Industria metallurgica Altri Affidabilità

Sintesi

Nelle applicazioni in presenza di temperature elevate e basse velocità, la lubrificazione può essere un vero problema. Con l’assortimento dei cuscinetti SKF DryLube, la SKF offre soluzioni che prevedono lubrificanti a secco che superano molti dei problemi connessi con la tradizionale lubrificazione a grasso e a olio. La lubrificazione a secco contribuisce a rendere affidabile il funzionamento dei cuscinetti, diminuisce i costi operativi, riduce la complessità delle macchine e le necessità di manutenzione, anche a temperature di 350 °C.

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SKF DryLube Bearings

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Hugo Carlen, Hugo.Carlen@skf.com

Si prega di notare che il prodotto SKF citato nel presente articolo non è più disponibile.

Molti cuscinetti operano in ambienti a temperature molto elevate, che solo pochi lubrificanti riescono a sopportare. La SKF ha elaborato soluzioni per i cuscinetti nelle quali è previsto l’impiego di lubrificazione a secco; esse offrono vantaggi per esempio in metallurgia, nei materiali per le costruzioni e nell’industria alimentare.

Lalubrificazione a secco è particolarmente adatta per le applicazioni che funzionano a bassa velocità e altissime temperature.

In tali applicazioni, in cui i cuscinetti sono soggetti a temperature dell’ordine dei 200–350 °C, i lubrificanti normali, quali il grasso e l’olio, si deteriorano rapidamente, causando il prematuro danneggiamento dei cuscinetti stessi. Per contro, a tali temperature, la lubrificazione a secco non si deteriora, può operare con carichi elevati, possiede una elevata stabilità termica e può offrire un funzionamento praticamente senza manutenzione. Per questo motivo i cuscinetti lubrificati a secco hanno notevoli potenzialità, specie in metallurgia. Nei letti di raffreddamento per lamiere, possono essere normalmente installati circa 5.000 cuscinetti (fig. 1). Questi spesso funzionano in modo intermittente ad altissime temperature e, data la natura dell’impianto, sono molto difficili da rilubrificare.

La SKF ha una lunga esperienza nella fabbricazione di cuscinetti radiali a sfere e di cuscinetti Y con gabbia in grafite, lubrificati a secco (esecuzioni VA208 e VA228). Si impiegano spesso nei carrelli per i forni di cottura (fig. 3), nei citati letti di raffreddamento (figg. 1 e 2) e nei forni continui (fig. 8). Con la creazione del vasto assortimento di cuscinetti SKF DryLube lubrificati a secco, i vantaggi di questo tipo di lubrificazione possono ora essere applicati a praticamente tutti i cuscinetti SKF – compresi i tipi a rulli e i cuscinetti radenti.

Cuscinetti lubrificati a secco
I cuscinetti SKF DryLube impiegano come lubrificanti la grafite e il bisolfuro di molibdeno, le cui proprietà sono dovute alla struttura lamellare che si crea sotto carico, quando il lubrificante aderisce alle superfici del cuscinetto. La struttura a strati consente il movimento di slittamento di piastre parallele di materiale(fig. 5). La debole aderenza tra queste ultime fa sì che ci sia una bassa resistenza di taglio nel senso del moto, ma una elevata resistenza alla compressione in senso perpendicolare. Un lubrificante solido con un’elevata resistenza alla compressione è in grado di sostenere carichi elevati senza creare contatti metallo su metallo. Infine, il lubrificante a secco possiede una buona adesività alle superfici, proprietà questa che consente la presenza di lubrificazione sulle superfici del cuscinetto anche quando si hanno sollecitazioni di taglio elevate.

Per quanto riguarda la grafite, le proprietà lubrificanti sono ulteriormente potenziate quando c’è presenza di vapore tra gli strati, in quanto si riducono le resistenze al taglio e l’attrito. La grafite può funzionare come lubrificante a temperature ben al di sopra dei 500 °C. Per migliorare ulteriormente le prestazioni o a durata di esercizio dei cuscinetti SKF DryLube, sono previste varianti in cui la lubrificazione a secco si abbina ad additivi a base di oli per alte temperature e a nanoparticelle lubrificanti.

Per creare un cuscinetto SKF DryLube, il lubrificante a secco e una resina legante vengono iniettati nello spazio libero attorno ai corpi volventi e alle piste del cuscinetto. Un procedimento di polimerizzazione assicura la solidificazione del lubrificante. Con tale processo è possibile trasformare praticamente tutti i cuscinetti SKF in tipi SKF DryLube, purché abbiano una gabbia in metallo e uno spazio libero sufficiente al proprio interno (fig. 6). Ciò rende l’assortimento SKF estremamente dinamico e capace di soddisfare praticamente tutti i requisiti delle applicazioni ad alta temperatura.

In funzionamento il lubrificante a secco mantiene un film molto sottile sulle piste e sui corpi volventi che evita i contatti intermetallici.

Vantaggi della lubrificazione a secco
Nelle specifiche applicazioni la lubrificazione a secco non solo consente buone prestazioni ai cuscinetti, ma offre anche particolari benefici quando le temperature sono molto elevate. Esse consente anche di avere una bassa coppia di avviamento a tutte le temperature e un basso momento d’attrito in funzionamento. Inoltre non è prescritta una velocità minima; infatti, mentre un cuscinetto lubrificato con grasso od olio si affida all’effetto di “aquaplaning”– il  che richiede una certa velocità di funzionamento – i cuscinetti lubrificati a secco non hanno questa esigenza e lavorano molto bene alle bassissime velocità.

Da un punto di vista ambientale, l’impiego di un lubrificante a secco in luogo di un grasso evita i problemi di perdite nell’ambiente, che si possono avere alle temperature elevate, in quanto diminuisce la viscosità del grasso stesso e questo può facilmente fluire all’esterno. Alle temperature elevate i lubrificanti liquidi possono anche evaporare; inoltre nelle operazioni di rilubrificazione occorre tenere conto dei costi di smaltimento del grasso usato, mentre negli ambienti caldi le operazioni di rilubrificazione possono essere pericolose. L’impiego dei lubrificanti a secco elimina tali i rischi, dato che i cuscinetti possono essere lubrificati in modo permanente, con perdite veramente minime.

Come per ogni tipo di lubrificazione ci sono certe condizioni da soddisfare per rendere ottimale il funzionamento dei cuscinetti. Quando si impiegano i lubrificanti a secco è importante che il cuscinetto sia mantenuto asciutto per evitare problemi di corrosione, dato che il lubrificante offre in tal caso una limitata protezione. In funzionamento si può osservare un temporaneo aumento della rumorosità e delle vibrazioni, dato che si liberano piccoli frammenti di lubrificante solido: il fenomeno non ha però ripercussioni sulle prestazioni e la durata di esercizio.

Conclusioni
Nelle applicazioni in cui la si può adottare, la lubrificazione a secco risolve i difficili problemi dovuti alla combinazione di alte temperature e di basse velocità. Infatti, quando, con la lubrificazione tradizionale, i cuscinetti si guastano magari ogni sette giorni, possono invece avere durate di anni, purché vengano mantenuti asciutti e ruotino a basse velocità, anche se le temperature raggiungono i 350 °C.

I cuscinetti lubrificati a secco riducono sensibilmente la complessità dei sistemi, in quanto non necessitano di circuiti di lubrificazione e raffreddamento e non richiedono manutenzione. L’assortimento SKF DryLube è studiato per offrire un elevato grado di affidabilità anche a temperature veramente elevate, contribuendo a ridurre i costi operativi degli impianti.

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