Hydraulic & Pneumatic Seals - Sezione tecnica

Attrito e lavorazioni delle sedi

Attrito e assorbimento di potenza

L’attrito dovuto allo strisciamento sulla superficie dell’albero o sulla parete interna del cilindro contro lo spigolo di tenuta dà luogo a dissipazione di energia. E per contenerla nei giusti limiti occorre impostare correttamente:

• la geometria e il materiale del labbro di tenuta
• il grado di rugosità delle superfici e la loro finitura
• la pressione d’esercizio
• la velocità
• la viscosità del lubrificante.

È molto importante ridurre l’attrito al minimo perché generalmente causa calore, usura, perdite e riduce l’efficienza del sistema di tenute.

Per la funzionalità dell’anello di tenuta è fondamentale anche il carico radiale. Un eccessivo carico provoca infatti un forte attrito con alti assorbimenti di potenza e rapide usure. La durata e l’efficacia di una guarnizione dipendono dalla qualità della superficie dell’area di contatto dove graffi, fori, porosità e segni di utensili non sono ammessi, soprattutto dove scorre dinamicamente la guarnizione. I parametri utilizzati per definire la finitura sono Ra, Rt, RMAX e sono conformi alla ISO 4287/1. La tabella 12 evidenzia l’inopportunità di considerare i soli valori di Ra e Rt per valutare la guarnizione da adottare.

I picchi superficiali mostrano che a parità di valori Ra e Rt il profilo con minori asperità (v. RMR) presenta, con la guarnizione, una maggiore superficie di contatto con evidente beneficio della durata. 

Una scelta accurata delle rugosità dei componenti del cilindro consente di salvaguardare la longevità della tenuta. Superfici con un elevato grado di rugosità comportano un maggiore attrito con conseguente deterioramento e usura delle tenute.

Indicazione di rugosità nelle lavorazioni

Per ottenere un accoppiamento fra le varie parti in movimento e preservare le tenute durante il loro ciclo di lavorazione, Artic Seals consiglia di attestarsi sui seguenti gradi di rugosità:

stelo 0,1 - 0,4 μm Ra

ottenibile da finitura come rettificatura, cromatura, pelatura

camicia interna 0,2 - 0,6 μm Ra

ottenibile da finitura come levigatura, alesatura, rullatura.

Occorre considerare che, a parità di grado di rugosità, i profili superficiali ottenibili dalle varie tipologie di lavorazione saranno significativamente differenti tra loro, come mostrano gli schemi sotto riportati. Per questa ragione suggeriamo di attenersi a un profilo superficiale, come mostrato in fig. 12.

Quando il grado di rugosità ha un valore relativamente basso, ma le creste si presentano come evidenziato in fig.11 (lucido di trafila con RMR 15%), si consiglia di adottare tenute in PTFE caricato a bronzo ed evitare gomme e/o poliuretani.

Dimensionamento delle sedi, gioco di accoppiamento

L’ampiezza massima consentita del gioco di accoppiamento tra testata/stelo e pistone/camicia deve essere attentamente valutata affinché non intervengano problemi di estrusione nella parte posteriore della guarnizione (v. fig. 14). Tale gioco dipende principalmente dalla durezza del materiale con cui è costruita la tenuta, dalla pressione massima

presente nel cilindro, dalla temperatura e dalla resistenza al carico radiale degli anelli di guida. 

La tabella 4 mostra il gioco di accoppiamento che si deve mantenere tra stelo/testata e tra pistone/camicia. 

Il test è stato eseguito con olio a temperatura a 60° C con materiale 93 Shore A. La figura 15 mostra i valori indicativi del gioco massimo ammesso in funzione della pressione di esercizio utilizzando guarnizioni di materiale e durezza differenti.