Le scelte per i cuscinetti lineari includono il materiale del cuscinetto, i rivestimenti e l'approvvigionamento.

La corrosione è una reazione di ossidazione che colpisce la maggior parte dei metalli. Nel caso dell'acciaio, il ferro si ossida quando esposto all'aria e all'acqua formando ruggine, che può gradualmente distruggere il materiale nel tempo. Le superfici dei cuscinetti lineari in acciaio, ad esempio, si degradano a causa della ruggine, aumentando l'attrito, contaminando le apparecchiature e l'ambiente e riducendone la durata (vedere la figura seguente). Anche una corrosione superficiale apparentemente benigna può rappresentare un problema nelle applicazioni rivolte al consumatore. Se le condizioni della vostra applicazione rischiano di causare ruggine o sono sensibili alla ruggine, considerate un trattamento per la resistenza alla corrosione.

La corrosione non può essere fermata del tutto. Esistono però dei modi per rallentare il processo. Nel corso di questo articolo, esamineremo alcuni degli approcci al controllo della corrosione, compresi i relativi compromessi.

Il materiale conta

Il materiale predefinito per i cuscinetti lineari è l'acciaio al carbonio. È molto duro, quindi è adatto a carichi elevati. Il problema è che arrugginisce. —Il cromo si ossida formando uno strato inerte sulla superficie dell'acciaio. Questo strato di ossido aiuta a impedire al ferro di diffondersi sulla superficie e formare ruggine.

Oltre all'acciaio al carbonio, i cuscinetti lineari possono essere realizzati in acciaio martensitico (serie 400) e austenitico (serie 300). La martensite contiene circa il 18% di cromo, ma anche livelli più elevati di carbonio. È molto dura, ma solo moderatamente resistente alla corrosione. L'austenite contiene invece livelli più elevati di cromo, fino al 26%, che determinano uno strato di ossidazione più spesso e una maggiore resistenza all'ossidazione.

Il compromesso per la maggiore resistenza alla corrosione dei cuscinetti lineari austenitici è la riduzione della durezza. Di conseguenza, i coefficienti di carico dinamico e statico dei cuscinetti lineari austenitici vengono declassati rispettivamente di circa l'80% e l'85%. Questo non rappresenta necessariamente un problema per carichi più leggeri, poiché si tratta pur sempre di coefficienti di carico nell'ordine delle centinaia di chilogrammi. In caso di carichi più pesanti, l'aumento del numero di carrelli su ciascuna rotaia può contribuire a compensare il declassamento.

Le capacità di carico dei cuscinetti lineari martensitici sono le stesse delle versioni in acciaio al carbonio (nessuna declassamento).

Il principale svantaggio di queste due opzioni anticorrosione è che possono essere notevolmente più costose dei cuscinetti lineari in acciaio al carbonio. Per progetti con budget limitato, un cuscinetto lineare in acciaio al carbonio trattato con un rivestimento anticorrosione può essere la soluzione migliore.

Rivestimenti anticorrosione

Esistono due classi di rivestimenti anticorrosivi:

cromatura dura

Resistenza alla corrosione moderata (equivalente a quella dell'acciaio inossidabile martensitico)

Durezza di 750 HV

Meno costoso del cuscinetto lineare martensitico

Cromatura nera

Ottima resistenza alla corrosione (equivalente a quella dell'acciaio inossidabile austenitico)

Significativamente più costoso della cromatura dura ma meno costoso del cuscinetto lineare austenitico

La scelta del rivestimento richiede compromessi. Un cuscinetto lineare in acciaio al carbonio rivestito in cromo duro potrebbe essere la soluzione ideale in applicazioni con un budget limitato e in ambienti moderati. Per una maggiore resistenza alla corrosione, l'acciaio al carbonio cromato nero offre una resistenza alla corrosione quasi equivalente a quella di un cuscinetto lineare austenitico a un prezzo ridotto; il valore esatto varia a seconda delle dimensioni e della complessità del cuscinetto. Per applicazioni che richiedono la massima durata, un rivestimento in cromo nero su un cuscinetto lineare martensitico offre la massima protezione possibile.

L'esecuzione è importante

I rivestimenti anticorrosivi possono essere soluzioni efficaci, ma ci sono fattori chiave da tenere a mente. Innanzitutto, i cuscinetti rivestiti non sono articoli a magazzino. Quando la fabbrica riceve un ordine, non preleva dagli scaffali un cuscinetto lineare preassemblato per applicare la protezione. I produttori in genere costruiscono un nuovo cuscinetto lineare da zero, rivestendo le guide e i carrelli prima dell'assemblaggio finale. A seconda della fabbrica, delle specifiche dell'ordine e della domanda del mercato, questo può allungare i tempi di consegna di settimane o addirittura mesi. Per i clienti che non possono permettersi questo tipo di tempi di consegna, l'aggiunta di un rivestimento anticorrosivo come componente aftermarket offre un'alternativa.

Rivestire un cuscinetto lineare finito può essere impegnativo. Il cuscinetto lineare deve essere smontato, inviato per il rivestimento e poi rimontato al suo ritorno. Questo processo è semplice ma non facile, soprattutto per i cuscinetti lineari che devono rispettare tolleranze nell'ordine dei micron. Un altro problema è che lo spessore del rivestimento modifica le dimensioni delle piste. Rimontare il cuscinetto lineare con le sfere originali distruggerà il rivestimento in breve tempo.

L'unico modo efficace per applicare un rivestimento after-market è smontare i cuscinetti, rivestire gli elementi e quindi riassemblare il cuscinetto con sfere più piccole. Le sfere possono essere selezionate in base alle piste o per applicare un livello di precarico appropriato. Ciò richiede una scorta di sfere con diametri di 1 µm, nonché la capacità di testare e approvare il prodotto finale.

Un ultimo punto degno di nota è che tutti i rivestimenti presentano una certa variazione di spessore lungo il componente. Di conseguenza, un cuscinetto lineare rivestito potrebbe non soddisfare le specifiche di parallelismo del componente base. Se la vostra applicazione ha tolleranze di parallelismo ristrette ma presenta comunque un rischio di corrosione, potrebbe valere la pena investire un budget maggiore per un cuscinetto lineare austenitico o martensitico.

La protezione dalla corrosione non è una questione di scelta. L'ossidazione è un processo continuo che alla fine limiterà la durata utile delle apparecchiature. Se i fattori ambientali di un'applicazione comportano una probabilità di ruggine e danni ai materiali, è essenziale definire una strategia per affrontarli. Valutate le opzioni e consultate il vostro fornitore per aiutarvi a fare la scelta corretta per l'applicazione.