A cura di Davide Munaretto
Vista l’ importanza della finitura superficiale da conferire alle superfici destinate a strisciamento come i perni degli Assi in genere, per meglio comprendere quelle che in genere vengono chiamate “rigature” spesso causate dalla mancanza di lubrificanti ormai secchi, vediamo nello specifico quali sono i reali parametri implicati in questo delicato aspetto. Partiamo quindi dalla definizione di “finitura superficiale” di un pezzo lavorato con le macchine utensili, che in gergo tecnico prende il nome di RUGOSITA’.
La rugosità non è altro che una serie di piccolissimi picchi e avvallamenti che caratterizzano la superficie del pezzo e tanto questi sono profondi e marcati tanto più la rugosità è considerata maggiore.
Ogni lavorazione porta ad avere una finitura superficiale specifica che è data da tanti fattori, tra cui la natura del materiale, il mezzo con il quale si esegue la lavorazione, l’utensile utilizzato, i parametri di taglio, etc.
Queste finiture sono state normate e riassunte per tipologia di lavorazione in specifiche tabelle.
Quello che a noi interessa principalmente è la finitura ottenuta dalla tornitura per asportazione di truciolo, ovvero quella che si esegue con il tornio parallelo tramite l’utensile da taglio montato su carro croce o nel caso specifico con bulino a mano.
In genere la finitura superficiale può variare notevolmente anche su una stessa macchina e con lo stesso utensile soltanto facendo variare i parametri di taglio, che sono il numero di giri, l’avanzamento che sono a loro volta funzione della natura del materiale da lavorare, del materiale con il quale è realizzato l’utensile da taglio, la dimensione del pezzo da tornire.
Variando questi parametri si possono ottenere diverse finiture e quindi diverse rugosità, ma mai scendere sotto il limite minimo dato dal tipo di lavorazione.
Nella pratica la finitura superficiale la si può apprezzare in diversi modi più o meno avanzati, ma il modo più comune rimane il tatto e la vista… Come è facilmente intuibile un pezzo rugoso appare ruvido al tatto e dalla superficie incerta alla vista, inoltre la luce gioca un ruolo determinante in quanto le varie sfaccettature della superficie irregolare la riflettono in modo differente dandoci una percezione immediata di irregolarità.
Come abbiamo avuto modo ormai di apprendere, forti rugosità generano forti attriti, e quindi in determinate applicazioni dove le forze in gioco sono molto piccole, per far si che determinati componenti possano mantenere il loro stato di moto, diventa necessario ridurre al massimo gli attriti e quindi la rugosità dei componenti a contatto come perni e boccole…
Trattandosi in genere di componenti molto piccoli, dell’ordine di pochi decimi fino a scendere a pochi centesimi di millimetro, diventa di vitale importanza ottenere superfici estremamente lisce e quindi con rugosità tendenti a zero… Partendo quindi dalla tornitura, la fase successiva che viene adottata in orologeria come mezzo per ridurre quanto più possibile la rugosità prende il nome di BRUNITURA.
La brunitura è una lavorazione di tipo meccanico atta ad ottenere una sorta di schiacciamento delle creste tipiche della rugosità, stirando anche in parte le fibre superficiali, conferendo quindi un aspetto più liscio al componente.
Questa operazione viene eseguita manualmente per mezzo di appositi utensili chiamati appunto BRUNITORI o in taluni casi grazie ad una maggior sofisticazione tramite appositi dischi di acciaio controllati meccanicamente. In passato sono state pensate e realizzate apposite macchine dette “tornietti a Pivottare” o Pivotter o simili con i quali grazie ad apposite dime, si poteva agevolmente portare a misura il perno e nel contempo renderlo lucido grazie all’operazione di brunitura.
Fatta questa premessa, possiamo cominciare ad entrare nel merito di come ottenere una buona finitura superficiale e soprattutto come poterla apprezzare senza farsi trarre in inganno dalle foto realizzate ad elevato ingrandimento che possono divenire per certi versi forvianti. Per cominciare quindi inserisco una foto di tre perni di acciaio identici fra loro del diametro di 1,6 mm che sono stati lavorati con il tornio… L’ingrandimento è di 7x…in modo che tutti possano apprezzarne la finitura superficiale passando da quella meno curata a quella più curata ottenuta in modo differente…che poi vedremo!
Guardando la foto dei perni, ci si accorge subito di alcune differenze fra la finitura superficiale del primo a sinistra rispetto a quelli che seguono verso destra. Il primo a sinistra appare meno lucido e si tende a scorgere una superficie più rugosa. Questa superficie è tipica della tornitura per asportazione di truciolo anche usando utensili molto affilati. Le altre finiture che vedremo in seguito sono invece date dalla brunitura e dalla brunitura più lucidatura con pasta.
Adesso proseguiamo la nostra indagine visiva spingendoci un pochino oltre l’ingrandimento precedente per cercare di apprezzare meglio le differenze fra le tre superfici, ma anche per cominciare a comprendere come grazie all’ingrandimento determinati particolari possano risultare fortemente diversi da una normale osservazione.
In questa foto vediamo gli stessi perni ingranditi a 15X
… visto che non siamo ancora contenti ma vogliamo esplorare in modo più accurato la superficie del pezzo in modo di riuscire ad apprezzare meglio la configurazione della Rugosità raddoppiamo l’ingrandimento e passiamo a 30X
E già qui le cose cominciano ad essere più chiare ed è più facile comprendere gli effetti della brunitura rispetto alla semplice lavorazione di tornitura, ma ancora non abbastanza per distinguere delle differenze sostanziali fra i due processi di brunita e brunitura/lucidatura…e quindi spingiamoci ancora un pochino oltre e andiamo a 45x
Quello che vediamo nella foto seguente è il perno lavorato solo con l’utensile e come si può notare mostra una rugosità abbastanza accentuata, anche se a questo ingrandimento può apparire quasi come una filettatura…
Passiamo ora a quello lavorato con semplice brunitore, che nel caso specifico è stato usato senza supporti a mano libera sul tornio
come possiamo notare le righe cominciano a sparire e la superficie ci appare più lucida e omogenea anche se non proprio perfetta. Il solo brunitore per quanto lo si tenga pulito e magari oliato, per sua natura tende sempre e comunque ad asportare piccole particelle di metallo che in qualche modo tendono a rigare la superficie, sia che lo si faccia a mano libera sia con supporto specifico per la brunitura.
E adesso passiamo alla terza foto che ci mostra la finitura che si ottiene passando il brunitore per poi finire con la lucidatura con pasta specifica, che può essere ad esempio la Diamantina, disponibile per altro in diverse granulometrie…
Da un confronto diretto a questo ingrandimento sembra di non riuscire a rilevare particolari differenze e questo perchè la pasta abrasiva lavora a livello infinitesimale eliminando le micro rugosità residue conferendo però un aspetto più brillante alla superficie del nostro pezzo.
Ora che abbiamo cominciato a farci un’idea di come cambia il punto di vista in funzione dell’ingrandimento al quale lo andiamo a vedere, cerchiamo di andare ad indagare ancora più a fondo (con i limiti dei mezzi in mio possesso) e proviamo a vedere se spingendoci davvero oltre l’ingrandimento di 45x riusciamo a scorgere ulteriori dettagli che possano aiutarci a comprendere l’effetto della lucidatura e quindi il lavoro che svolge la pasta abrasiva sulla superficie del nostro pezzo.
Per fare questo mi sono munito di un secondo microscopio che mi consente di arrivare a circa 120X e anche se la qualità delle immagini non è perfetta, aiuta a capire…
Cominciamo con il pezzo finito di sola tornitura
Ora il pezzo finito con il solo brunitore 
e quello finito con brunitore e pasta abrasiva 
se analizziamo attentamente le ultime due immagini, ci accorgiamo come nella sola brunitura la superficie del pezzo mostri ancora i leggeri segni dei solchi della tornitura, chiaramente schiacciati dalla pressione del brunitore (vedi la parte illuminata di destra), effetto dovuto alla rifrazione della luce sulle superfici, cosa che nell’ultimo caso scompare… Ebbene questa differenza è proprio dovuta al lavoro di spianamento delle micro creste che la pasta abrasiva svolge rendendo la superficie del pezzo molto più uniforme a livello micrometrico.
A questo punto cominciamo a fare qualche prova più specifica andando a lavorare un perno di sola tornitura per poi usare il brunitore sia a mano libera sul tornio che con apposito tassello.
Questo ci aiuterà a scoprire se i due modi possono in qualche modo dare risultati differenti. Ricordo però che la brunitura sia che venga eseguita a mano libera sia che la si esegua con il Pivotter ad archetto serve oltre che rendere la superficie più lucida e priva di asperità, anche a portare a misura il perno.
Come avevo detto precedentemente prendiamo ora in esame gli strumenti che sono stati pensati in passato appositamente per la finitura e messa in misura dei perni.
Il più conosciuto è il tornietto a pivottare con movimento ad archetto, poi sono stati realizzati appositi supporti con cave calibrate per essere usati direttamente sul tornio simulando il Pivotter.
Quello che adotteremo in questo caso è quello che vediamo nella seguente immagine e con il quale andremo a brunire un perno secondo gli standard più conosciuti
Per questa prova ho realizzato un nuovo perno sempre utilizzando gli stessi materiali che vediamo di seguito
Come possiamo vedere la finitura superficiale rispecchia molto quella già vista in precedenza in quanto è purtroppo uno standard dal quale non riusciremo a scostarci usando il solo tornio, per quanto il nostro utensile possa essere affilato, potremo leggermente migliorarla (forse) ma mai andare lontano da questa…
Ora montiamo il dispositivo per la brunitura e prepariamo il perno nella giusta sede. Nel caso specifico si tratta di un perno da circa 0,20 mm su una cava da 0,18 mm
Con il brunitore procediamo alla lavorazione che si concluderà quando il perno avrà raggiunto la quota della cava calibrata, ovvero 0,18 mm. Il risultato che in questo caso andiamo ad ottenere è il seguente
che per quanto possa sembrare buono se visto con i normali mezzi di ingrandimento, a 45x comincia già a mostrare un certo cedimento qualitativo.
Inoltre per prova ho ripreso il perno con il solo brunitore a mano libera a numero di giri elevato ottenendo questo risultato
Che come si può facilmente apprezzare è meglio di quello precedente, questo anche per via di una diversa distribuzione delle forze tangenziali che agiscono sulle fibre del metallo.
Allo scopo di migliorare ulteriormente il risultato ottenuto all’inizio con il Brunitore e pasta abrasiva, ho effettuato un’ altra prova partendo sempre da un nuovo tondino ridotto sempre di tornitura
sul quale sono andato a realizzare i passaggi che elenco di seguito:
Brunitura a mano libera Brunitura a mano libera con olio di vaselina Lucidatura con pasta abrasiva e olio di vaselina
Questi semplici passaggi eseguiti sempre a mano libera e ad alta velocità (3000 rpm) hanno portato ad un esito sicuramente interessante sotto tutti i punti di vista che è il seguente (ingrandimento 45x)
che confrontato con un perno lavorato al solo tornio appare sicuramente un buon compromesso
Ci sono ovviamente moltissimi metodi che possono dare buoni risultati, quello che conta quando si osserva è riuscire a dare la giusta interpretazione di ciò che si vede realmente senza illudersi che determinate lavorazioni possano dare risultati migliori solo perchè siamo convinti di aver affilato meglio l’utensile o solo perchè non siamo abituati a vedere i nostri manufatti ad ingrandimenti differenti da quelli usuali.
Nella lavorazione dei metalli, comunque la si metta i risultati saranno sempre funzione di molti fattori che come abbiamo visto e per riassumere sono la natura del materiale da lavorare, il tipo di lavorazione, e i vari processi di finitura superficiale.
