Un cilindro idraulico inizia a perdere olio lungo lo stelo, la pressione cala e l’impianto perde forza a metà del ciclo di lavoro. La causa è quasi sempre la stessa: una guarnizione usurata o indurita. Una tenuta in gomma si consuma contro lo stelo, assume una deformazione permanente e smette di tenere, per cui va sostituita di continuo. Le guarnizioni in poliuretano TIMOL hanno una resistenza all’usura 10 volte superiore alla gomma standard, mantengono la forma sotto pressione e resistono agli oli e ai prodotti petroliferi. Di seguito vediamo com’è fatta una guarnizione, come il poliuretano supera gomma e PTFE, come scegliere la durezza e come ordinare la produzione su misura.
Che cos’è una guarnizione e dove lavora
Una guarnizione è un elemento di tenuta delle macchine idrauliche e pneumatiche che impedisce la fuoriuscita del fluido di lavoro e protegge il gruppo da polvere e sporco. Lavora sullo stelo o sul pistone di un cilindro, premendo il labbro di lavoro contro la superficie, e garantisce la tenuta sotto pressione durante il moto alternativo. Dalla sua condizione dipendono direttamente la forza e la precisione del cilindro.
Per costruzione le guarnizioni si dividono in simmetriche, con entrambe le estremità uguali, e asimmetriche, con un’estremità più lunga per una maggiore aderenza dopo il montaggio. In una tenuta mobile il labbro sfrega costantemente contro lo stelo, quindi la resistenza all’usura del materiale diventa decisiva. È proprio qui che il poliuretano batte di più la gomma: l’abrasione secondo DIN 53516 è di 38-39 mm³ per il poliuretano contro 80-150 mm³ per la gomma nitrilica NBR.
Una guarnizione in poliuretano mantiene meglio la forma sotto pressione grazie alla memoria meccanica: dopo la rimozione del carico il materiale torna alla geometria iniziale e continua a tenere, mentre la gomma con il tempo sviluppa una deformazione permanente. Le misure disponibili e la produzione su disegno sono presentate nel catalogo dei prodotti in poliuretano.
Poliuretano contro gomma, silicone e PTFE
Per le tenute idrauliche il materiale si sceglie in base a tre criteri: resistenza all’usura sotto attrito, resistenza agli oli e resistenza del labbro sotto pressione. Il poliuretano supera le alternative classiche proprio in questa combinazione. La gomma è a tenuta ma si consuma in fretta; il silicone è termoresistente ma debole; il PTFE è inerte ma scorre sotto carico.
Rispetto alla gomma nitrilica NBR, il materiale principale delle tenute per olio, il poliuretano ha un’abrasione minore (38-39 mm³ contro 80-150 mm³) e una resistenza a trazione doppia (39-87 MPa contro 10-25 MPa), per cui il labbro della guarnizione mantiene più a lungo la geometria. La gomma siliconica ha un ampio intervallo di temperatura, ma la sua abrasione è di 150-350 mm³ e la resistenza solo di 5-12 MPa, quindi non è adatta come tenuta mobile caricata. Il PTFE è chimicamente inerte e ha un attrito minimo, ma la sua abrasione di 200-500 mm³ e lo scorrimento sotto pressione ne limitano l’impiego ad anelli antifrizione e non a guarnizioni portanti. Per la resistenza agli oli poliuretano e PTFE sono allo stesso livello eccellente, mentre SBR e gomma naturale non reggono gli oli.
Tabella comparativa dei materiali per guarnizioni
| Materiale | Abrasione DIN 53516, mm³ | t di esercizio, °C | Durezza | Resistenza a trazione, MPa | Resistenza agli oli |
|---|---|---|---|---|---|
| Poliuretano TIMOL | 38-39 | -60…+100 | 85A-95A | 39-87 | eccellente |
| Gomma NBR | 80-150 | -30…+100 | 40A - 90A | 10-25 | buona |
| Gomma SBR | 100-200 | -40…+80 | 40A - 80A | 8-20 | scarsa |
| Gomma siliconica | 150-350 | -60…+230 | 20A - 80A | 5-12 | moderata |
| PTFE | 200-500 | -200…+260 | 50D - 65D | 15-35 | eccellente |
La tabella spiega perché per le guarnizioni idrauliche caricate si sceglie il poliuretano: unisce la minore abrasione tra gli elastomeri (38-39 mm³) a un’elevata resistenza a trazione (39-87 MPa) e a un’eccellente resistenza agli oli. Silicone e PTFE vincono solo sulla temperatura, per cui si usano in condizioni termoresistenti specifiche dove l’usura sotto pressione non è critica.
Consiglio dell’ingegnere: per guarnizioni ad alta pressione usate un poliuretano più duro (65-70 Shore D) affinché il labbro di lavoro non estruda nel gioco tra stelo e guida. Per pressioni moderate con enfasi sull’aderenza è adatta una mescola più morbida nella fascia 85-95 Shore A. Prima del montaggio controllate lo stelo per bave e spigoli vivi: una superficie dello stelo danneggiata taglia anche la guarnizione più resistente nei primi cicli di corsa.
Come scegliere una guarnizione per il cilindro
La scelta di una guarnizione parte dalla geometria. Servono il diametro dello stelo o del pistone, le dimensioni della sede della tenuta e il profilo della guarnizione, simmetrico o asimmetrico. Queste quote determinano l’interferenza del labbro di lavoro e la tenuta del gruppo. La cosa più affidabile è fornire un disegno o un campione della vecchia guarnizione per una riproduzione precisa.
Poi si valutano le condizioni di lavoro. La pressione di esercizio e la velocità di corsa dello stelo determinano la durezza: più alta è la pressione, più rigida deve essere la guarnizione per resistere all’estrusione nel gioco. La temperatura dell’ambiente deve rientrare nell’intervallo da -60 a +100 °C, e il tipo di fluido (olio minerale, fluido idraulico, acqua) influisce sulla scelta della formulazione del polimero.
Il montaggio si esegue senza torcere né danneggiare il labbro, con un corretto smusso all’ingresso del cilindro. Una superficie dello stelo pulita e senza bave e l’interferenza consigliata moltiplicano la durata della tenuta. Le raccomandazioni tecniche per la scelta e il montaggio sono raccolte nella sezione informazioni di riferimento.
Produzione di guarnizioni su misura
Le guarnizioni di dimensioni non standard si realizzano per colata libera secondo il disegno o il campione del cliente. Prima si concordano il profilo, i diametri e la durezza in base alla pressione e all’ambiente, poi si realizza l’attrezzatura e si cola il poliuretano. La polimerizzazione avviene a temperatura controllata, dopodiché il prodotto viene verificato per la conformità dimensionale.
Questo approccio consente di riprodurre, da un solo campione, una guarnizione fuori produzione o importata per la quale è difficile trovare un ricambio. Il volume dell’ordine è flessibile: dal singolo pezzo per una riparazione urgente del cilindro ai lotti in serie per la manutenzione programmata.
Per ordinare guarnizioni per il vostro cilindro o ricevere una consulenza sulla scelta della durezza e della formulazione, contattateci tramite i contatti dello stabilimento TIMOL. Gli ingegneri aiuteranno a selezionare il profilo, a calcolare l’interferenza del labbro e a organizzare la produzione secondo le vostre esigenze.