Informazioni tecniche ECOROLL - Camar S.p.A.

Principi base della rullatura profonda

Angelo — Fri, 06 May 2011 08:47:00 +0000

La rullatura profonda (deep rolling) è simile alla lucidatura con rullo per quanto riguarda la deformazione e l'influenza positiva sulle caratteristiche della zona superficiale di un componente. Tuttavia, è l'unico processo per aumentare la resistenza alla fatica che combina 3 effetti benefici: la generazione di tensioni di compressione residua, lavorazione a freddo nello strato superficiale del materiale e la levigatura della superficie del componente, eliminando così i micro-intagli.
Questa combinazione può migliorare la resistenza a fatica fino a cinque volte e quindi aumentare significativamente la vita utile di un componente. La rullatura profonda è particolarmente consigliata per i componenti sottoposti a sollecitazioni dinamiche durante il funzionamento e che possono quindi essere distrutti dalla fatica del materiale.
Rispetto a processi industriali alternativi (ad esempio la pallinatura), la rullatura profonda genera costi e investimenti inferiori ed è adatta a quasi tutte le superfici metalliche. Gli utensili per la rullatura profonda possono essere utilizzati sulle macchine utensili esistenti (convenzionali e a controllo numerico) e possono essere integrati perfettamente nella sequenza produttiva esistente. Un pezzo può essere rullato in profondità con un'unica impostazione direttamente dopo la lavorazione iniziale. I costi di allestimento e di trasporto possono essere eliminati, così come la necessità di acquistare macchinari specifici e generalmente costosi (ad esempio le rettifiche). Questo processo può essere utilizzato con un'ampia varietà di componenti per aumentare la resistenza a fatica o consentire di realizzare particolari più leggeri, visto il miglioramento delle caratteristiche meccaniche dei materiali.
Tutti i processi meccanici (ad esempio la pallinatura), termici (ad esempio la tempra al laser) e termochimici (ad esempio la nitrurazione) per aumentare la resistenza alla fatica di un pezzo possono essere sostituiti dalla rullatura profonda.

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Principi base della lucidatura con rullo

Angelo — Fri, 06 May 2011 08:47:00 +0000

L'obiettivo principale della lucidatura con rullo (roller burnishing) è quello ottenere superfici lisce di alta qualità o superfici con una finitura superficiale predefinita (specifico R_a o R_z). Uno o più rulli o sfere plasticizzano e deformano lo strato superficiale del pezzo. Si rimanda alla normativa VDI 2032 per una spiegazione dettagliata delle caratteristiche della lucidatura con rullo e la definizione precisa dei diversi processi di rullatura.
Nel punto di contatto con il pezzo, la forza di rullatura genera tensioni di contatto nella zona periferica del materiale. Se questa sollecitazione è superiore al limite di snervamento dello stesso, il materiale prossimo alla superficie inizia a fluire. Quando la sfera o rullo si muove sulla superficie del pezzo, i picchi della superficie vengono premuti verso il basso, quasi verticalmente, e il materiale fluisce nelle valli tra i picchi. La superficie liscia che ne risulta non è dovuta al fatto che i picchi vengano piegati all'interno della superficie (ipotesi diffusa, ma falsa), ma al fatto che il materiale scorra, eliminando (o meglio "spianando") la rugosità superficiale.
Quasi tutti i processi per la produzione di superfici di alta qualità possono essere sostituiti dalla lucidatura con rullo (ad esempio tornitura fine, rettifica, levigatura, lucidatura). Questo processo collaudato comporta notevoli vantaggi tecnologici ed economici per le superfici nel campo di rugosità R_z < 10 µm.

Le superfici lucidate con rullo hanno una struttura particolare e possono essere caratterizzate come segue:

Bassa rugosità (Rz < 1 µm / Ra < 0,1µm) o rugosità definita
Profilo superficiale arrotondato
Elevato rapporto portante (Abbott-Firestone) della superficie
Minore attrito e usura delle parti
Aumento della durezza grazie alla lavorazione a freddo

I vantaggi sono:

Tempo di ciclo ridotto ed eliminazione dei tempi di preparazione e di lavorazione ausiliaria
Utilizzabile con macchine convenzionali o a controllo numerico
Lavorazione completa in un'unica impostazione
Non rimuove materiale e non genera scarti
Facilmente riproducibile
Basso fabbisogno di lubrorefrigeranti
Bassa emissione di rumore
Lunga durata dell'utensile
Nessuna variazione dimensionale dovuta all'usura dell'utensile

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Principi base della pallinatura

Angelo — Fri, 06 May 2011 08:47:00 +0000

La pallinatura (shot peening) è probabilmente il processo più noto per la finitura meccanica delle superfici. Come i processi alternativi di lucidatura con rullo, rullatura profonda o martellatura meccanica della superficie, anche questo processo viene utilizzato per regolare selettivamente le proprietà della superficie e della zona di contorno di un pezzo. A differenza della lucidatura con rullo o della rullatura profonda, la pallinatura è un processo geometricamente indefinito. La possibile analogia con una lavorazione meccanica è la rettifica, confrontata con la tornitura o la fresatura, dove l'impegno diretto del tagliente è geometricamente determinato (tornitura, fresatura) o indeterminato (rettifica).
Fondamentalmente nella pallinatura piccoli corpi di forme e dimensioni diverse e realizzati in materiali diversi vengono accelerati e "sparati" sulla superficie del particolare da processare, ad esempio per mezzo di aria compressa. Quando il cosiddetto materiale di sabbiatura colpisce la superficie, questa viene lavorata. Ciò può avvenire in modi diversi, per cui si distingue anche tra granigliatura di consolidamento, granigliatura di pulizia, granigliatura di lisciatura o anche granigliatura di forma.
A seconda dell'obiettivo, vengono definiti diversi materiali di pallinatura e parametri di processo. Lo scopo della pallinatura è quello di introdurre tensioni residue di compressione nella superficie e quindi di ottenere un incrudimento localizzato sulla superficie del componente. Come nel caso della rullatura profonda non è tuttavia possibile capire dal componente se la lavorazione sia stata eseguita con i parametri corretti e quindi se è stato raggiunto l'aumento di durata (vita utile) desiderato. Pertanto l'esatta impostazione e documentazione dei parametri di processo è importante anche per la pallinatura. Per la pallinatura si utilizza solitamente un materiale di granigliatura rotondo con diametro compreso tra 0,2 e 3 mm. Il materiale di granigliatura è solitamente acciaio, ceramica o vetro e i diametri variano leggermente a seconda del materiale. A differenza della rullatura profonda, la pallinatura produce di solito una superficie più ruvida, poiché le aree superficiali deformate plasticamente non possono essere controllate con precisione.
Nella granigliatura lisciante, invece, la superficie viene lisciata in modo definito dal materiale di granigliatura. A questo scopo si utilizza anche un materiale di granigliatura rotondo o grani di granigliatura rotti in alluminio, ceramica o vetro.
Quando i grani colpiscono la superficie durante la granigliatura di lisciatura o di tempra vengono pressati localmente nella superficie. A causa delle tensioni che si verificano, il materiale scorre localmente sulla superficie e la zona del bordo è interessata. A seconda dei parametri e del materiale di sabbiatura, la rugosità della superficie si riduce o aumenta. In ogni caso, vengono introdotte tensioni residue di compressione, la durezza aumenta e si verifica l'incrudimento.
Per la pallinatura sono necessarie attrezzature speciali per accelerare il materiale di sabbiatura e riciclarlo. Inoltre i componenti devono essere puliti dopo il processo per evitare di essere intaccati dai residui della granigliatura. Grazie alla sua accessibilità, la pallinatura è particolarmente adatta ai componenti con una geometria complessa.

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