Le opzioni per i cuscinetti lineari includono il materiale del cuscinetto, i rivestimenti e la provenienza.

La corrosione è una reazione di ossidazione che interessa la maggior parte dei metalli. Nel caso dell'acciaio, il ferro si ossida a contatto con aria e acqua, formando ruggine, che può gradualmente deteriorare 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 riducendo la durata utile (vedi figura sotto). Anche una corrosione superficiale apparentemente innocua può rappresentare un problema nelle applicazioni destinate al consumatore. Se le condizioni della vostra applicazione sono soggette alla formazione di ruggine o se il materiale è sensibile alla ruggine, prendete in considerazione un trattamento anticorrosione.

La corrosione non può essere completamente arrestata. Esistono tuttavia dei modi per rallentarne il processo. Nel corso di questo articolo, esamineremo alcuni degli approcci al controllo della corrosione, compresi i compromessi che ne derivano.

La materia è importante

Il materiale standard per i cuscinetti lineari è l'acciaio al carbonio. È molto duro, quindi 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 che il ferro si diffonda sulla superficie e formi ruggine.

Oltre all'acciaio al carbonio, i cuscinetti lineari possono essere realizzati in acciaio martensitico (serie 400) e acciaio 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 ha livelli più elevati di cromo, fino al 26%, che determinano uno strato di ossido 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 valori nominali di carico dinamico e statico dei cuscinetti lineari austenitici risultano inferiori rispettivamente di circa l'80% e l'85%. Questo non rappresenta necessariamente un problema per carichi leggeri, dato che si parla comunque di valori nominali di centinaia di chilogrammi. Nel caso di carichi più pesanti, l'aumento del numero di blocchi su ciascuna rotaia può contribuire a compensare la riduzione di carico.

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

Il principale svantaggio di queste due opzioni anticorrosione è che possono risultare considerevolmente più costose dei cuscinetti lineari in acciaio al carbonio. Per progetti con budget limitati, un cuscinetto lineare in acciaio al carbonio trattato con un rivestimento anticorrosione potrebbe rappresentare la soluzione migliore.

Rivestimenti anticorrosione

Esistono due classi di rivestimenti anticorrosione:

Cromatura dura

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

Durezza di 750 HV

Meno costoso dei cuscinetti lineari martensitici

Cromatura nera

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

Decisamente più costoso della cromatura dura, ma meno costoso dei cuscinetti lineari austenitici.

La scelta del rivestimento richiede dei compromessi. Un cuscinetto lineare in acciaio al carbonio rivestito in cromo duro potrebbe essere una buona soluzione per applicazioni in ambienti moderati e sensibili al prezzo. 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 inferiore; il valore esatto varia a seconda delle dimensioni e della complessità del cuscinetto. Per le applicazioni che richiedono la massima durata, un rivestimento in cromo nero su un cuscinetto lineare martensitico offre la massima protezione possibile.

L'esecuzione è fondamentale

I rivestimenti anticorrosione possono essere soluzioni efficaci, ma è importante tenere presenti alcuni fattori chiave. Innanzitutto, i cuscinetti rivestiti non sono articoli a magazzino. Quando la fabbrica riceve un ordine, non preleva un cuscinetto lineare preassemblato dagli scaffali per applicarvi la protezione. I produttori in genere realizzano un nuovo cuscinetto lineare da zero, rivestendo le guide e i blocchi prima dell'assemblaggio finale. A seconda della fabbrica, delle specifiche dell'ordine e della domanda di mercato, questo può comportare un allungamento dei tempi di consegna di settimane o addirittura mesi. Per i clienti che non possono permettersi tempi di attesa così lunghi, l'aggiunta di un rivestimento anticorrosione come componente aftermarket rappresenta un'alternativa.

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

L'unico modo efficace per applicare un rivestimento aftermarket è smontare i cuscinetti, rivestire gli elementi e poi rimontare il cuscinetto con sfere di dimensioni inferiori. Le sfere possono essere selezionate in base alle dimensioni delle piste di rotolamento o per applicare un precarico adeguato. Ciò richiede la disponibilità di sfere con diametri a scaglioni 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 la superficie del componente. Di conseguenza, un cuscinetto lineare rivestito potrebbe non soddisfare le specifiche di parallelismo del componente di base. Se la vostra applicazione richiede tolleranze ristrette per il parallelismo, ma presenta comunque un rischio di corrosione, potrebbe valere la pena investire di più in un cuscinetto lineare austenitico o martensitico.

La protezione dalla corrosione non è una questione di scelta. L'ossidazione è un processo continuo che, a lungo andare, limiterà la durata utile delle apparecchiature. Se i fattori ambientali di un'applicazione comportano una probabilità di ruggine e danni ai materiali, è fondamentale definire una strategia per affrontarli. È importante valutare le diverse opzioni e consultare il fornitore per individuare la soluzione più adatta all'applicazione specifica.