Appunti di Orologeria: Usura per sfregamento e riporto dei perni

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A cura di Davide Munaretto

Si sente spesso parlare di riporto dei perni su ruote ma mai nessuno ha sollevato la questione inerente alla ipotetica durata che tali accoppiamenti possono avere in presenza di sollecitazioni flessorie alternate o vibrazioni.

In altre parole ci sarebbe da chiedersi quanto può resistere un accoppiamento metallo/metallo anche forzato e ben eseguito di cosi piccole dimensioni prima che il foro non si ovalizzi e venga a mancare la tenuta necessaria.

Quando ho accennato a questo importante aspetto e su come risolverlo, sono state sollevate critiche, dicendo che tale soluzione (che vedremo più avanti) non è ammissibile o che non ne venivano comprese le logiche, cosi ho deciso di fare questo breve riassunto per tuti coloro che fossero interessati ad eseguire con perizia tale operazione e che la stessa possa dirsi durevole nel tempo.

Prendiamo un classico esempio di perno sollecitato in modo variabile, quello di un Asse Bilanciere…

Ora supponiamo che un perno si sia rotto e che si debba riportarlo, e tralasciando la parte tecnica riguardante la corretta esecuzione del riporto del perno già affrontata in questa sede, andiamo ad analizzare in modo più dettagliato quello che accade a livello microscopico alle superfici che entrano in contatto durante il calettamento.

Come è noto, tutte le superfici e nello specifico quelle ottenute da lavorazioni per asportazione di truciolo, hanno una loro ben specifica rugosità.

Andando ad analizzare a livello microscopico la rugosità ci si accorge che questa si presenta come una sorta di alternanza fra punte e avvallamenti di differente entità.

 

Se andiamo ad accoppiare l’albero forato con il perno, parte di queste creste verranno schiacciate dalle pareti del foro che a sua volta presenterà la medesima superficie.

Ora analizzando la situazione si sarebbe portati a pensare che trattandosi di un accoppiamento forzato non vi sia possibilità che avvenga alcuno spostamento relativo fra i due elementi, ma nella realtà delle cose la situazione è differente in quanto vi possono essere dei piccolissimi movimenti dovuti allo schiacciamento ulteriore delle creste a contatto.

In questi casi si parla quindi di usura per sfregamento

L’usura per sfregamento è simile a quella adesiva perché sulle parti accoppiate si origina una microsaldatura.

La differenza è che l’usura adesiva è associata a parti che scorrono l’una sull’altra, mentre l’usura per sfregamento riguarda componenti essenzialmente immobili.

Tuttavia, quando si verificano lievi spostamenti o piccole deviazioni elastiche, lo spostamento ciclico di bassa entità è tale da causare microsaldature su entrambe le superfici.

Lo sfregamento si verifica con frequenza in giunti “fissi” o compressi da accoppiamenti fissi, realizzati tramite bulloni, spinotti, rivetti o altri sistemi di fissaggio come l’accoppiamento fra albero e foro.

Dato che l’usura per sfregamento è essenzialmente un fenomeno stazionario, i detriti vengono trattenuti in prossimità del punto di formazione.

I detriti consistono normalmente di ossidi dei metalli a contatto; nel caso dei metalli ferrosi, sono marroni, rossastri o neri a seconda del tipo di ossido formato.

Le leghe di alluminio formano invece una polvere nera.

Per far fronte a tale fenomeno o cercare di limitarne l’insorgere, la tecnica moderna ha studiato specifici prodotti chimici in grado di bloccare saldamente le superfici accoppiate riempiendo gli interstizi fra le superfici stesse e limitando quindi il nascere di tale fenomeno.

Il bloccante si distribuisce sulla superficie  da accoppiare e si procede poi alla lavorazione, da tenere ben presente che nel caso di accoppiamenti fra albero e foro, il bloccante non sarà in grado di garantire una forte tenuta e quindi in caso serva si dovrà sempre e comunque procedere con un accoppiamento per interferenza.