Sigillatura ad alta temperatura: Resiste al calore da attrito generato durante la frantumazione (temperature fino a 150°C) per mantenere una tenuta stagna, impedendo la fuoriuscita di olio lubrificante o l'ingresso di acqua di raffreddamento.
Prevenzione della contaminazione: Impedisce a polvere, particelle di minerale e altri detriti di entrare nel sistema di lubrificazione interno, riducendo l'usura di cuscinetti e ingranaggi.
Isolamento termico: Separazione della camera di frantumazione ad alta temperatura dal sistema di lubrificazione a bassa temperatura, proteggendo i componenti sensibili dai danni causati dal calore.
Assorbimento delle vibrazioni: Assorbimento di piccole vibrazioni radiali e assiali tra le parti accoppiate, riduzione del rumore e prolungamento della durata utile dei componenti adiacenti.
Struttura in metallo: Una base circolare realizzata in acciaio a basso tenore di carbonio (Q235 o acciaio 10#), che garantisce rigidità strutturale. Presenta una sezione trasversale a forma di U o di L per supportare il materiale di tenuta e garantire stabilità dimensionale sotto l'azione del calore.
Rivestimento sigillante: Materiale resistente all'usura e al calore, incollato o fissato meccanicamente alla struttura metallica. I materiali più comuni includono:
Gomma per alte temperature (EPDM o Viton): Resistente agli oli e alle temperature fino a 200°C, utilizzato in applicazioni a calore moderato.
Composito con grafite incorporata: Migliora la resistenza al calore (fino a 300°C) e l'autolubrificazione, adatto ad ambienti ad alto attrito.
Feltro rinforzato in metallo: Lana compressa o fibre sintetiche impregnate di resina resistente al calore, che offrono una buona adattabilità alle superfici irregolari.
Scanalature di ritenzione: Scanalature circonferenziali sulla struttura metallica per fissare il rivestimento di tenuta, impedendone il distacco durante le vibrazioni.
Bordi della flangia: Labbra sottili e flessibili sul rivestimento di tenuta che premono contro le superfici di accoppiamento (anello di regolazione o telaio principale) per creare una tenuta stagna sotto precarico.
Fori di ventilazione (opzionali): Piccoli fori praticati nella struttura metallica per rilasciare l'aria o l'umidità intrappolate, impedendo l'accumulo di pressione che potrebbe compromettere la tenuta.
Selezione dei materiali:
L'acciaio a basso tenore di carbonio (Q235) è preferito per la sua buona colabilità, saldabilità e resistenza moderata (resistenza alla trazione ≥375 MPa). Per applicazioni ad alto stress, si utilizza acciaio fuso legato (ZG230–450) per migliorare la rigidità.
Creazione di modelli:
Viene realizzato un modello in legno o schiuma per replicare il diametro esterno (tipicamente 300-1200 mm), il diametro interno e la forma della sezione trasversale (a U/L) dell'anello. Vengono aggiunti margini di ritiro (1,2-1,5%) per compensare la contrazione dovuta al raffreddamento.
Stampaggio:
Gli stampi in sabbia verde vengono preparati con un'anima di sabbia per formare il foro interno. La cavità dello stampo viene rivestita con un lavaggio a base di argilla per garantire una finitura superficiale liscia del getto.
Fusione e colata:
L'acciaio viene fuso in un forno a cupola o elettrico a 1500–1550 °C, con una composizione chimica controllata a C 0,12–0,20%, Mn 0,3–0,6% (per Q235) per evitare la fragilità.
La colata viene effettuata a 1450–1480 °C utilizzando una siviera, con una portata costante per riempire la cavità dello stampo senza turbolenze, riducendo la porosità.
Raffreddamento e shakeout:
Il getto viene raffreddato nello stampo per 12-24 ore per ridurre al minimo lo stress termico, quindi rimosso tramite vibrazione. I residui di sabbia vengono puliti mediante pallinatura (grana d'acciaio G40).
Trattamento termico:
La ricottura a 600–650°C (raffreddata ad aria) allevia lo stress di fusione, riducendo la durezza a 130–180 HBW per una lavorazione più semplice.
Lavorazione del telaio:
L'anello fuso viene montato su un tornio CNC per lavorarne il diametro esterno, il diametro interno e le superfici della flangia, lasciando una tolleranza di finitura di 0,5-1 mm. Le dimensioni chiave (ad esempio, larghezza dell'anello, spessore della flangia) sono controllate con una tolleranza di ±0,1 mm.
Le scanalature di ritenzione per il rivestimento sigillante vengono fresate utilizzando una fresatrice CNC, con profondità (2–5 mm) e larghezza (3–8 mm) precise per garantire un legame sicuro.
Preparazione del rivestimento sigillante:
Per i rivestimenti in gomma: le lastre in EPDM o Viton vengono tagliate a misura mediante fustellatura, con una tolleranza di ±0,5 mm. La superficie di incollaggio viene irruvidita tramite sabbiatura (Ra25–50 μm) per migliorare l'adesione.
Per i compositi di grafite: i fogli di grafite compressa vengono tagliati e modellati mediante taglio a getto d'acqua, garantendo uno spessore uniforme (3-10 mm) su tutto l'anello.
Incollaggio del rivestimento:
La superficie di incollaggio della struttura metallica viene pulita con acetone per rimuovere olio e detriti. Un adesivo resistente al calore (a base epossidica, con temperatura di esercizio fino a 200 °C) viene applicato uniformemente con uno spessore di 0,1-0,2 mm.
Il rivestimento viene pressato sulla struttura mediante una pressa idraulica (pressione: 0,5–1 MPa) e polimerizzato in forno a 80–100°C per 2–4 ore per ottenere la massima forza di adesione.
Finitura:
L'anello assemblato viene tornito per garantire che le labbra di tenuta abbiano una superficie liscia (Ra1,6–3,2 μm), favorendo un contatto efficace con i componenti di accoppiamento.
I bordi delle flange vengono sbavati per eliminare gli angoli acuti, evitando così di danneggiare le guarnizioni adiacenti durante l'installazione.
Trattamento superficiale opzionale:
La struttura metallica è rivestita con zincatura (5–8 μm) o vernice epossidica per resistere alla corrosione in ambienti umidi.
Prove sui materiali:
Struttura metallica: l'analisi spettrometrica verifica la composizione chimica (ad esempio, Q235: C ≤0,22%, Mn ≤1,4%). La prova di trazione conferma una resistenza ≥375 MPa.
Rivestimento di tenuta: i campioni di gomma vengono sottoposti a test di durezza (Shore A 60–80 per EPDM) e test di invecchiamento termico (70°C per 72 ore, con variazione di durezza ≤±5 Shore A).
Controlli di precisione dimensionale:
Una macchina di misura a coordinate (CMM) ispeziona le dimensioni critiche: diametro esterno (±0,1 mm), diametro interno (±0,1 mm) e uniformità dello spessore del rivestimento (variazione ≤0,05 mm).
La planarità delle superfici delle flange viene misurata utilizzando una piastra di superficie e uno spessimetro, con tolleranza ≤0,1 mm/m.
Test di resistenza del legame:
Prova distruttiva degli anelli campione: una sezione del rivestimento viene tirata perpendicolarmente alla struttura utilizzando un tensore, che richiede una resistenza minima di adesione di 3 MPa per i rivestimenti in gomma e di 5 MPa per i compositi in grafite.
Test delle prestazioni della guarnizione:
Prova di pressione: l'anello viene installato in un dispositivo di prova e sottoposto a una pressione dell'aria di 0,3 MPa per 30 minuti, senza che vengano rilevate perdite tramite l'applicazione di una soluzione saponata.
Cicli di riscaldamento: l'anello viene esposto a 200°C per 1 ora, quindi raffreddato a 25°C (ripetuti 100 cicli), con l'ispezione post-test che non mostra distacchi o crepe del rivestimento.
Ispezione visiva e funzionale:
Le labbra di tenuta vengono ispezionate con ingrandimento (10x) per verificare che non vi siano strappi, bolle o irregolarità.
Un adattamento di prova con componenti di accoppiamento (anello di regolazione, telaio principale) conferma il corretto allineamento e la pressione di contatto su tutta la superficie di tenuta.
