Quando in produzione si guasta una boccola, un rullo o un ingranaggio non standard e l’originale e’ fuori produzione o arriva in mesi, e’ piu’ semplice tornire il pezzo da soli. Il problema e’ nel materiale: la gomma non mantiene la forma sotto lavorazione, il metallo e’ pesante e corrode. La barra in poliuretano, spesso chiamata cilindro, da’ un grezzo pronto per la lavorazione al tornio con proprieta’ che battono sia la gomma sia le plastiche rigide. Analizziamo quali pezzi si torniscono dal cilindro in poliuretano, in cosa supera le alternative in cifre e come ordinare il grezzo per il proprio diametro e durezza.
Per cosa serve la barra in poliuretano
Il cilindro e’ un grezzo universale per la lavorazione meccanica: da esso si torniscono boccole, anelli, rulli, ruote, silent block, smorzatori, guide e anche ingranaggi a carico moderato. Negli attrezzaggi per stampaggio la barra in poliuretano sostituisce le molle in acciaio come elemento elastico di ritorno, perche’ recupera la forma dopo la compressione senza l’affaticamento del metallo.
Il principale vantaggio della barra rispetto al pezzo finito e’ la flessibilita’: avendo un grezzo in magazzino, l’azienda tornisce il pezzo necessario in un’ora, senza attendere la produzione su ordinazione. Questo e’ critico per i servizi di manutenzione, dove il fermo della linea costa piu’ del pezzo stesso.
Il set tipico di pezzi che si torniscono dal cilindro sul posto illustra bene la sua universalita’. Boccole di scorrimento e anelli distanziali in trasportatori e rulli, rulli e rotelle portanti per guide, ingranaggi e pignoni a carico moderato, spingitoi e cursori, rondelle smorzanti sotto i giunti bullonati. Ciascuno di questi pezzi in esecuzione di gomma durerebbe molte volte meno, mentre in metallo peserebbe di piu’ e trasmetterebbe l’urto in modo rigido, quindi il cilindro in poliuretano chiude esattamente quella nicchia dove servono insieme resistenza all’usura, leggerezza ed elasticita’.
Il poliuretano si presta bene alla lavorazione: si tornisce, si taglia, si fora, si fresa e si rettifica con utensile normale. Le marche piu’ morbide richiedono un utensile affilato e velocita’ moderate per evitare il riscaldamento del tagliente; i grezzi piu’ duri vicino allo Shore D si comportano sotto l’utensile quasi come una plastica costruttiva.
Esiste anche un limite pratico da sapere in anticipo. Il poliuretano molto morbido nella zona dei valori Shore A bassi e’ difficile da tornire: il grezzo molla sotto l’utensile e la dimensione varia. Per i pezzi da tornire al tornio e’ ragionevole prevedere una durezza superiore, piu’ vicino a 90-95 Shore A o nella zona Shore D; allora la dimensione si mantiene stabile. Se il pezzo deve essere morbido ed elastico, e’ piu’ conveniente colarlo subito nello stampo, non tornirlo dalla barra.
Perche’ il cilindro in poliuretano e non in altri materiali
Il poliuretano supera le plastiche costruttive rigide grazie all’unica combinazione di resistenza all’usura con elasticita’. Caprolone, UHMW-PE e PTFE sono ognuno forte in qualcosa di uno, ma nessuno da’ l’elasticita’ che salva il pezzo per urto e vibrazione.
Il caprolone (poliammide PA6/PA66) e’ duro e robusto, 60-85 MPa alla trazione, ma la sua resilienza al rimbalzo e’ solo del 5-15%. Sotto carico a urto il pezzo di caprolone si scheggia lungo la fibra, e assorbe inoltre umidita’ fino al 2-8% e per questo perde la precisione dimensionale. Il poliuretano con rimbalzo del 34-61% assorbe l’urto e recupera la forma, e l’umidita’ quasi non la assorbe.
L’UHMW-PE ha un’eccellente resistenza all’abrasivo e basso attrito, ma si deforma sotto carico costante, cioe’ scorre. Il PTFE e’ chimicamente inerte e scivoloso, ma la sua abrasione e’ di 200-500 mm³, molte volte peggiore dei 38-39 mm³ del poliuretano, e sotto pressione scorre anch’esso. Il poliuretano regge insieme usura e carico, quindi per i pezzi mobili e sollecitati e’ piu’ pratico.
Confronto dei materiali per pezzi torniti
La tabella paragona la barra in poliuretano con le tre plastiche costruttive piu’ comuni per la lavorazione meccanica. I numeri di riferimento sono tratti dalle fonti standard DIN 53516 e Matweb.
| Materiale | Abrasione DIN 53516, mm³ | Temp. di lavoro, °C | Durezza | Resilienza al rimbalzo, % |
|---|---|---|---|---|
| Poliuretano TIMOL | 38-39 | -60…+100 | 85A-95A | 34-61 |
| Caprolone PA6/PA66 | 30-90 | -40…+100 | 75D - 85D | 5-15 |
| UHMW-PE | 15-30 | -200…+80 | 60D - 70D | 5-10 |
| PTFE (teflon) | 200-500 | -200…+260 | 50D - 65D | n/d |
L’UHMW-PE vince formalmente per abrasione, 15-30 mm³, ma la sua quasi assenza di elasticita’ lo rende inadatto per i nodi a urto. Il PTFE perde clamorosamente per usura, 200-500 mm³. Il poliuretano occupa la via di mezzo: bassa abrasione piu’ alta elasticita’, inaccessibile a qualsiasi plastica rigida. Proprio per questo il cilindro in poliuretano e’ piu’ universale delle plastiche costruttive nei pezzi mobili e sollecitati reali.
Consiglio dell’ingegnere: scegliere la durezza del grezzo in funzione del carattere del carico, non secondo il principio “piu’ duro e’ meglio”. Per i pezzi che lavorano per urto e ammortizzazione prendere il poliuretano nella zona Shore A: smorza l’energia e non si scheggia. Per guide, ingranaggi e pezzi per usura sotto pressione costante prendere la parte superiore dell’intervallo, vicino allo Shore D. Un errore nella durezza costa piu’ del grezzo stesso, perche’ un pezzo troppo morbido scorre e uno troppo duro si scheggia.
Cosa considerare nell’acquisto della barra in poliuretano
Acquistando il cilindro, orientarsi su tre parametri: diametro del grezzo, durezza e mezzo chimico di lavoro del futuro pezzo. Il diametro va preso con margine per la lavorazione, per asportare lo strato esterno fino alla dimensione finita. La durezza si definisce nella fase di colata, quindi va determinata in anticipo in base al carico.
Per quanto riguarda il mezzo, il poliuretano ha un’ottima resistenza agli oli e lavora tranquillamente in benzina, olio tecnico, acqua salata e soluzioni deboli. Il contatto prolungato con alcali concentrati e alcuni acidi aggressivi e’ sconsigliato, quindi per i nodi chimicamente sollecitati la marca del polimero va concordata in anticipo.
Un altro plus del poliuretano come grezzo e’ la sua neutralita’ chimica e l’assenza di vapori tossici, quindi i pezzi da esso sono ammissibili dove e’ importante l’ecologia e l’igiene. Il colore naturale del materiale e’ giallo chiaro; se necessario, si aggiungono alla massa coloranti atossici, ad esempio per la marcatura colorata dei pezzi per durezza. L’assortimento completo di grezzi e prodotti e’ nel catalogo, e i dettagli tecnologici della lavorazione sono nella sezione di riferimento.
Come ordinare barre in poliuretano dallo stabilimento TIMOL
Per l’ordine indicare il diametro, la lunghezza, la durezza e, se possibile, la descrizione del pezzo che si prevede di produrre. Se il pezzo finale e’ complesso o va in serie, i tecnologi consiglieranno cosa e’ piu’ conveniente: tornire dalla barra o colare subito il pezzo nello stampo. La tecnologia di colata libera consente di riprodurre sia un semplice grezzo cilindrico sia un pezzo finito su disegno.
La produzione e’ possibile a pezzo singolo e in lotti, e il magazzino di grezzi pronti a Dnipro consente di fornire i diametri tipici senza attesa. Per i servizi di manutenzione questo significa la possibilita’ di tenere una riserva universale dalla quale si torniscono pezzi diversi secondo le necessita’, invece di ordinare ogni piccolo pezzo separatamente.
Per consulenza, scelta della durezza e ordine contattare tramite i contatti dello stabilimento TIMOL a Dnipro. Gli ingegneri aiuteranno a determinare i parametri del grezzo per il vostro pezzo e organizzeranno la produzione esattamente per la specifica tecnica.