Il cuscinetto ceramico per ambienti chimicamente aggressivi può essere una valida alternativa, evitandone cosi la corrosione. I cuscinetti ceramici, oltre ad essere più resistenti alla corrosione sono anche impiegati in tutti quei settori in dove sono richiesti cuscinetti ceramici alta velocità o alta temperatura.
Un aspetto importante da valutare attentamente quando macchine o impianti operano in ambienti chimicamente aggressivi è la corrosione che si verifica nei componenti meccanici. In questi ambienti, i cuscinetti possono essere a diretto contatto con fluidi, gas o vapori altamente aggressivi come, ad esempio, acqua salata, acqua clorata, nebbia salina, vapore acqueo, vapori di acidi o basi, liquidi acidi o basici. La corrosione si può verificare molto velocemente, pregiudicando, così la funzionalità della macchina o dell’impianto.
È diventata buona norma di progettazione proteggere le parti a contatto con tali elementi aggressivi utilizzando adeguate guarnizioni (sia in termini di forma che di materiale) o racchiudendo le parti meccaniche sensibili all’interno di involucri di protezione oppure sostituendo il normale acciaio con acciai o metalli che resistono alla corrosione (nel caso dei cuscinetti, si possono utilizzare gli acciai inossidabili al posto dell’acciaio standard 100Cr6).
Ognuna di queste soluzioni, però, presenta degli inconvenienti che devono essere attentamente valutati. Per esempio, se si sceglie di proteggere i componenti meccanici racchiudendoli in un involucro a tenuta stagna, all’eventuale difficoltà di realizzazione si aggiungono aumenti di costi, difficoltà di manutenzione oltre che a possibili problematiche di funzionamento (se prendiamo un motore elettrico e lo chiudiamo in un involucro senza ventilazione, in poco tempo la sua temperatura raggiungerà un valore non accettabile). Se, invece, come nel caso dei cuscinetti, si sceglie di utilizzare cuscinetti in acciaio inossidabile anziché cuscinetti in acciaio standard, si deve accettare una riduzione delle prestazioni a fronte di un aumento dei costi. Va ricordato, infatti, che gli acciai inossidabili utilizzabili per realizzare cuscinetti possono essere di due tipi:
- Martensitici come AISI 420 e AISI 440
- Austenitici come AISI 304 o AISI 316
La differenza fondamentale tra i due acciai è che i martensitici possono essere temprati ottenendo una durezza delle piste e dei corpi volventi pari a 52 – 55 HRC mentre gli austenitici non possono essere temprati e, quindi, la durezza è molto bassa, non raggiungendo i 20 HRC. Ciò comporta che i cuscinetti in acciaio inossidabile non permettono di ottenere la stessa capacità di carico dei cuscinetti in 100Cr6. In particolare, vale quanto segue:
- capacità di carico AISI 304/316 ≈ 7-8% capacità di carico 100Cr6
- capacità di carico AISI 420 ≈ 70% capacità di carico 100Cr6
- capacità di carico AISI 440 ≈ 80% capacità di carico 100Cr6
Dal punto di vista, invece, della resistenza alla corrosione gli inossidabili austenitici sono migliori dei martensitici grazie ad una percentuale di Cr più elevata e alla contemporanea presenza di Ni.
In definitiva:
- la sostituzione dei cuscinetti in 100Cr6 con cuscinetti in acciaio inossidabile AISI 304/316 permette di avere una ottima resistenza alla corrosione ma una bassissima capacità di carico
- la sostituzione dei cuscinetti in 100Cr6 con cuscinetti in acciaio inossidabile AISI 420/440 permette di avere una buona resistenza alla corrosione con una riduzione della capacità di carico del 20-30%.
Oltre alle valutazioni su capacità di carico e resistenza alla corrosione, è necessario considerare le problematiche relative alla lubrificazione. Anche per i cuscinetti in acciaio inossidabile, infatti, la lubrificazione e quindi la scelta del giusto lubrificante ed il rispetto delle istruzioni di manutenzione sono fondamentali per un corretto funzionamento.
Oggi, però, esiste una soluzione alternativa e più efficace alle criticità fin qui evidenziate: il cuscinetto totalmente ceramico.
Gli aspetti fondamentali che rendono il cuscinetto totalmente ceramico estremamente efficace in ambienti chimicamente aggressivi sono:
- I materiali ceramici utilizzati nei cuscinetti sono chimicamente inerti, ossia non si corrodono. Possono anche essere efficacemente impiegati per realizzare cuscinetti a strisciamento.
- Le capacità di carico dei cuscinetti totalmente ceramici si possono considerare uguali a quelle dei cuscinetti in 100Cr6.
- La lubrificazione nei cuscinetti totalmente ceramici non è importante come nei cuscinetti in 100Cr6; i totalmente ceramici possono lavorare anche senza lubrificazione o usando lo stesso liquido in cui sono immersi come lubrificante (per esempio acqua o acidi).
- Le eventuali gabbie e guarnizioni possono essere realizzate con materiali plastici altrettanto resistenti all’attacco chimico.
- In caso siano presenti le guarnizioni, queste possono essere del tipo non a strisciamento migliorando ulteriormente la scorrevolezza del cuscinetto.
- La progettazione della macchina o dell’impianto si può semplificare perché non è necessario prevedere protezioni stagne per i cuscinetti.
Approfondisci la conoscenza dei cuscinetti totalmente ceramici, delle caratteristiche dei materiali utilizzati e come questi possono essere una soluzione molto efficace per le situazioni in cui i cuscinetti in acciaio mostrano i loro limiti, scarica la nostra brochure sui cuscinetti ceramici che trovi qui sotto.
