Che cosa deve fare una sfera per cuscinetti
Una sfera per cuscinetti è una sfera temprata e lucidata che rotola tra due piste con alta sollecitazione di contatto, milioni di volte. Deve essere rotonda con scostamento minimo, uniforme di dimensioni in tutto il lotto, liscia in superficie e priva di difetti interni. La variazione di dimensione delle sfere all’interno di un cuscinetto causa ripartizione irregolare del carico, rumore e fatica precoce; per questo le sfere vengono prodotte, classificate e selezionate secondo una norma, la ISO 3290, anziché semplicemente tagliate e lucidate.
Tra gli acquirenti di sfere ci sono assemblatori di cuscinetti, riparatori e produttori di articoli che usano sfere di precisione senza un cuscinetto completo: guide di cassetti, slitte, valvole, pompe, parti di biciclette e simili. Il desk le reperisce come lotti classificati da produttori specializzati.
I gradi ISO 3290 spiegati
ISO 3290 fissa i gradi delle sfere d’acciaio per cuscinetti volventi, dal più fine, G3, fino a G200 per usi generici. Il numero è, in senso lato, una misura dello scostamento ammesso: un numero più basso significa una sfera più rotonda, una variazione di diametro più stretta all’interno del lotto e una superficie più liscia. La norma definisce per ciascun grado i limiti di sfericità, variazione di diametro e rugosità superficiale, e i limiti esatti derivano dalla norma stessa, non da questa pagina.
| Intervallo di grado | Carattere | Uso tipico |
|---|---|---|
| G3, G5 | Massima precisione, lotti più stretti | Mandrini di precisione, strumenti, cuscinetti ad alta velocità |
| G10 | Alta precisione | Cuscinetti per motori silenziosi, macchinari di precisione |
| G16 | Buona precisione | Cuscinetti generici in motori ed elettrodomestici |
| G25 | Commerciale standard | Macchinari generici, cuscinetti per automotive e agricoltura |
| Da G40 a G100 | Precisione inferiore | Cuscinetti a bassa velocità o non critici, guide, valvole |
| G200 | Sfere generiche | Applicazioni non da cuscinetto: giocattoli, ferramenta, parti di biciclette |
La scelta del grado segue la classe di tolleranza del cuscinetto. Un cuscinetto generico P0 usa in genere un grado diverso da un cuscinetto di precisione P5, e un cuscinetto per motori orientato a un basso gruppo di vibrazione usa in genere un grado più fine di un cuscinetto per macchine agricole. La pratica dello stabilimento va confermata nella scheda tecnica. Per le tolleranze degli anelli si vedano gli anelli per cuscinetti e tolleranza e gioco.
Materiali
- Acciaio al cromo. L’acciaio al cromo ad alto tenore di carbonio GCr15, comparabile ad AISI 52100 e 100Cr6, è lo standard per le sfere dei cuscinetti. È temprato a cuore e offre la migliore vita a fatica per il costo. Si veda l’acciaio per cuscinetti.
- Acciaio inox (440C). Usato dove umidità, lavaggi o lieve esposizione corrosiva farebbero arrugginire l’acciaio al cromo. Capacità di carico inferiore all’acciaio al cromo; si vedano i cuscinetti in acciaio inox.
- Ceramica. Le sfere in nitruro di silicio o zirconia sono più leggere, più dure ed elettricamente isolanti, e tollerano alta velocità e lubrificazione scarsa. I cuscinetti ibridi abbinano sfere ceramiche e anelli in acciaio. Si vedano i cuscinetti ceramici.
Altre sfere, come quelle in acciaio al carbonio e alluminio, si usano al di fuori dei cuscinetti volventi; indicare l’uso in modo che il desk possa scegliere il percorso giusto.
Dimensione della sfera e abbinamento al cuscinetto
Il diametro della sfera è fissato dal progetto del cuscinetto: il raggio della gola della pista è abbinato alla sfera, e il numero di sfere è fissato dalla gabbia. Sostituire le sfere di un cuscinetto usato con un diametro o un grado diversi modifica gioco interno e contatto, quindi chi ripara deve misurare le sfere originali e abbinare diametro nominale, materiale e grado. I diametri delle sfere sono dati in millimetri o in frazioni di pollice, ed entrambi sono usati sul mercato, quindi indicare sempre l’unità. Le dimensioni nominali dei cuscinetti sono nella tabella delle dimensioni; la misura della sfera per una data designazione va confermata con il disegno dello stabilimento.
Dove si producono le sfere
La produzione di sfere d’acciaio è un processo specializzato e di volume: vergella o barra viene stampata a freddo in sbozzati, sbavata, rettificata, lappata e lucidata in più fasi, poi selezionata, controllata e imballata. L’area di Liaocheng, nello Shandong, vicina alla base di parti per cuscinetti di Linqing, è una fonte riconosciuta di sfere d’acciaio per stabilimenti di cuscinetti di altri distretti. Il desk abbina il produttore di sfere al grado: uno stabilimento forte nei lotti G25 e G40 per cuscinetti generici non è automaticamente una fonte per G10 o più fini. Altro sui distretti industriali.
Controlli sui lotti
- Diametro e variazione di diametro all’interno del lotto, rispetto al grado.
- Sfericità e rugosità superficiale, campionate e misurate.
- Durezza, tipicamente circa 58-65 HRC per sfere in acciaio al cromo temprato a cuore.
- Difetti superficiali, controllati a vista o con ingrandimento.
- Identificazione del lotto, protezione antiruggine e imballaggio sigillato.
Le sfere sono imballate in fusti o sacchi sigillati e oliati con il numero di lotto. Un lotto non deve essere mescolato con un altro nello stesso cuscinetto, perché le sfere di lotti diversi possono differire leggermente di dimensione. Si veda prove e controlli.
Ordinare le sfere
Le sfere si contano a migliaia o a peso. Intervalli di riferimento tipici: campioni da magazzino in 3-7 giorni lavorativi, tempi di produzione in serie spesso di 25-45 giorni, subordinati a conferma scritta per ciascun programma. Indicare materiale, diametro (metrico o in pollici), grado e quantità annua tramite il modulo di richiesta preventivo, oppure tornare all’hub dei componenti.