A cura di Davide Munaretto
Introduzione
Con questa trattazione affrontiamo il tema del riporto di un perno su un asse sia esso di un bilanciere o di una ruota.
Capita sovente di dover intervenire nel ripristino di un perno rotto e anche se l’operazione in se potrebbe sembrare banale, quando la si rapporta alle dimensioni tipiche dell’orologeria, le difficoltà si manifestano in tutta la loro grandezza.
Quello che segue è il classico metodo suggerito dalle scuole di orologeria e arricchito con disegni e foto di interventi reali che possono essere di aiuto e compendio sia all’hobbista che al professionista.
Nozioni di base
Il riporto di un perno su di un asse di dimensioni molto piccole, come spesso capita di incontrare nelle riparazioni di orologeria, comporta l’utilizzo di metodi e procedure che solo in parte possono rifarsi a quanto previsto dalla meccanica tradizionale.
Infatti, coloro che hanno avuto modo di studiare meccanica, ricorderanno come in genere il riporto di un perno viene eseguito per calettamento forzato tramite pressa a freddo o tramite accoppiamento a caldo sfruttando le proprietà degli acciai sottoposti a forte riscaldamento, dette di dilatazione termica.
Per comprendere meglio le differenze che intercorrono fra le tecniche tradizionali e quelle richieste dall’orologeria, cominciamo con una semplice panoramica riguardo il calettamento a caldo.
Gli acciai (come altri materiali) se riscaldati tendono a subire delle deformazioni che sono proporzionali alla loro geometria.
In pratica un corpo filiforme ad esempio di forma cilindrica, come potrebbe essere un perno, se sottoposto a riscaldamento tenderà ad allungarsi restringendo la sua sezione, per poi ritornare alle dimensioni originali una volta raffreddato.
Un cilindro cavo, come ad esempio un tratto di asse forato, se riscaldato tenderà a dilatarsi aumentando quindi la dimensione relativa del suo foro.
Sfruttando questa caratteristica, che è funzione del coefficiente di dilatazione termica dei materiali, con opportune tolleranze è possibile accoppiare due corpi in modo stabile, e questa operazione è appunto chiamata “accoppiamento a caldo”.
E’ facile comprendere come le tolleranze di lavorazione e la temperatura di riscaldamento giochino un ruolo determinante per la buona riuscita di questa operazione e di conseguenza come questa stessa operazione non sia applicabile su componenti estremamente piccoli come gli assi degli orologi tradizionali.
Infatti, oltre ad un problema legato al corretto ottenimento delle tolleranze previste, vi è poi il fattore riscaldamento che inciderebbe in modo grave sulla stabilità di eventuali altri organi calettati sul nostro asse (ad esempio una ruota dentata in ottone), e sul mantenimento della temperatura necessaria all’operazione di calettamento, in quanto il pezzo, per via delle ridottissime dimensioni, tenderebbe a raffreddarsi in modo estremamente repentino non consentendo quindi all’ operatore di portare a termine il lavoro.
Quindi per queste ragioni, il processo di riporto viene sempre eseguito a freddo sfruttando le tolleranze in modo da avere un calettamento con interferenza o incerto, (il termine “incerto” identifica un accoppiamento la cui tolleranza prevede una interferenza voluta).
Senza addentrarci in quelle che sono le tolleranze, la loro interpretazione, vista la loro difficile applicabilità in questo specifico settore disponendo di strumentazione di base, passiamo subito alla parte pratica, cercando di capire come procedere in questo non facile compito.
Lo strumento di cui necessiteremo e di cui non potremo fare a meno è il tornio possibilmente dotato di torretta della contropunta estraibile e con mandrino o pinza atti ad ospitare la punta.
Le punte atte a svolgere l’operazione di foratura possono essere di tipo elicoidale o i classici e antichi “foretti”, anche se questi ultimi sono principalmente adatti alla foratura di materiali duttili come l’ottone e le sue leghe.
Per i materiali particolarmente duri esistono le punte Elicoidali al Carburo di Tungsteno o al Cobalto, mentre per gli acciai al carbonio da costruzione come il C40/C45 possono essere utilizzate le normali punte HSS.
Metodo esecutivo
Come esempio prendiamo il classico caso di un asse completo di ruota dentata sul quale manca un perno e lo si debba ripristinare.
Come prima cosa si monta l’asse sul tornio e si esegue l’operazione di intestatura, atta alla asportazione del testimone del vecchio perno e allo spianamento della superfice da forare
Questa operazione preliminare è molto importante in quanto, se eseguita male potrebbe pregiudicare l’esecuzione del foro che andremo a praticare successivamente.
Inoltre ci consentirà di apprezzare l’effettiva durezza del pezzo da forare e nel caso questo risultasse particolarmente duro (temprato), si dovrà procedere effettuando un leggero rinvenimento.
Operazione di rinvenimento
L’operazione di rinvenimento del materiale è strettamente necessaria laddove, come abbiamo visto, il materiale dovesse presentarsi particolarmente duro al punto da non essere lavorabile con le punte a nostra disposizione.
Questa operazione dovrà essere eseguita con estrema attenzione e perizia, in quanto il riscaldamento che applicheremo dovrà essere assolutamente circoscritto alla porzione terminale del nostro asse, proprio per non andare ad inficiare sulla stabilità sia della restante parte dell’asse o di ciò che vi può essere montato sopra, come in questo caso una ruota dentata in ottone che con un forte riscaldamento perderebbe le sue proprietà fisiche di durezza.
I metodi per eseguire questa operazione possono essere i più svariati e dettati dalla fantasia dell’operatore, ma il luogo comune a tutti è il taglio termico che dovremo attuare.
Di seguito riporto due metodi suggeriti dalla scuola di orologeria.
Il primo metodo di seguito raffigurato, ci mostra un particolare utensile costituito da un cilindro di rame o ottone opportunamente forato e inserito in un manico di legno.
Si procede preriscaldando alla fiamma di una lampada ad alcool il cilindro di ottone, per poi inserire l’estremo dell’albero da rinvenire fino che questo non raggiunga la durezza desiderata che di norma corrisponde ad una colorazione blu scuro della punta dell’asse.
Nel caso che l’asse fosse di piccole dimensioni o molto corto, è possibile creare il taglio termico tenendo l’asse con una pinzetta che grazie alla sua massa farà da dissipatore.
In questo caso l’operazione di riscaldamento sarà conveniente eseguirla in modo rapido ed efficace utilizzando un piccolo cannello a gas.
Eseguito il rinvenimento possiamo procedere con l’operazione di foratura avendo cura di scegliere la punta più adatta ai nostri scopi.
Foratura del terminale e tornitura del nuovo perno
L’operazione di foratura, la si esegue al tornio, facendo l’opportuno centrino, per poi procedere con la punta elicoidale.
Per l’esecuzione corretta del foro, si devono tenere in evidenza alcuni aspetti importanti, primo fra tutti il raffreddamento e la lubrificazione della punta durante l’operazione di taglio.
Un cattivo raffreddamento della punta, come anche un avanzamento troppo rapido, oltre a compromettere l’integrità della punta stessa, fa si di creare un riscaldamento localizzato in prossimità dei taglienti della punta, portando all’incrudimento del materiale da forare, e un conseguente repentino deterioramento dei taglienti stessi.
Eseguito il foro, dovremo procedere con la tornitura del terminale che andremo ad accoppiare con l’asse e dal quale andremo poi a ricavare il perno finito.
Di massima si prescrive che la lunghezza del terminale da calettare sia circa tre volte il diametro dello stesso, questo per garantire una corretta tenuta all’interno del foro.
L’accoppiamento, come abbiamo detto, dovrà avvenire per interferenza e per una corretta valutazione delle tolleranze di accoppiamento sarà buona norma provare a calzare parzialmente l’asse sul perno prima di tagliarlo a misura.
Quando si è sicuri di aver raggiunto il diametro corretto, andremo ad eseguire il taglio alla base del perno “a” , facendo in modo di tenere una lunghezza sufficiente per le operazioni di finitura successive.
Tagliato il perno, procederemo al calettamento forzato che potremo eseguire o direttamente sul tornio, con punzoneria, oppure a mano avvalendoci di un supporto adeguato.
Fissato il perno in modo stabile, non rimane che riprenderlo al tornio per eseguire la messa in misura definitiva.
Portato a misura, si dovrà procedere con la lucidatura utilizzando i brunitori, che come sappiamo oltre a rendere la superficie lucida, gli conferiscono anche una maggior durezza.
Abbiamo cosi ottenuto un nuovo perno, perfettamente lucido e pronto per essere rimontato.
A discrezione, nel caso in cui vi fosse la necessità di conferire al perno una maggior durezza, si potrà procedere con l’operazione di tempra, seguendo la stessa procedura vista in precedenza con l’eccezione di raffreddare quanto più repentinamente possibile il perno dopo il riscaldamento.
Nel caso questa operazione dovesse generare delle scorie superficiali sarà necessario ripetere la lucidatura del perno.
Riporto di un perno su asse con foro fuori centro
Ci si trova spesso a dover affrontare la scomoda situazione nella quale il foro eseguito sull’asse risulti fuori centro, o per un nostro errore di foratura o perché qualcuno in precedenza l’aveva eseguito male.
Per compensare l’eccentricità del foro “A” sarà necessario inserire un perno “B” di dimensioni tali che una volta tornito a misura “C” ritorni ad essere perfettamente concentrico all’albero principale.
La procedura con la quale si esegue il riporto del perno è sostanzialmente uguale a quella vista prima, l’unico accorgimento rimane la dimensione del riporto e la cura con la quale andremo a riprendere di tornitura il perno riportato.
Di seguito riporto una sequenza fotografica che ci illustra il lavoro durante le varie fasi.
Albero con foro eccentrico e fuori asse
Preparazione del perno da riportare
Prova di calettamento del nuovo perno sull’asse
Perno tagliato e calettato
Sgrossatura del nuovo perno
Messa in misura per confronto
Perno finito e lucidato
Per eseguire la foratura, in mancanza di un tornio, ci si può dotare di appositi strumenti pensati in passato per l’esecuzione di fori su assi di piccolissime dimensioni e che sono talvolta reperibili sul mercato dell’usato, ma che sono limitati nell’utilizzo.
Con questo ho esaurito di massima l’argomento e sperando che la cosa possa essere di interesse, vi rimando alla prossima puntata dove parleremo di Assi bilancieri e delle tecniche atte alla loro realizzazione!
Davide Munaretto – DM Orologeria
