Supporto del carico: Supporta i carichi radiali e assiali dell'albero secondario, che trasferisce la coppia dal motore al pignone e infine alla boccola eccentrica.
Riduzione dell'attrito: Fornisce un'interfaccia a basso attrito tra l'albero secondario rotante e l'alloggiamento fisso, riducendo al minimo la perdita di energia e la generazione di calore durante la rotazione ad alta velocità (in genere 500-1500 giri/min).
Manutenzione dell'allineamento: Assicurarsi che l'albero secondario rimanga concentrico rispetto al suo alloggiamento, evitando disallineamenti che potrebbero causare un'usura eccessiva di ingranaggi e cuscinetti.
Protezione dalla contaminazione: Agisce come una guarnizione per impedire a polvere, particelle di minerale e umidità di entrare nell'interfaccia del cuscinetto, prolungando la durata utile sia della boccola che dell'albero secondario.
Corpo boccola: La sezione cilindrica principale, solitamente realizzata in bronzo per cuscinetti (ad esempio, ZCuSn10Pb1) o metallo Babbitt (leghe a base di stagno o piombo) per le loro eccellenti proprietà antiattrito. Alcuni modelli per impieghi gravosi utilizzano boccole bimetalliche con supporto in acciaio (guscio in acciaio con rivestimento in bronzo sinterizzato o PTFE).
Superficie di appoggio interna: Una superficie lavorata con precisione e con una bassa rugosità (Ra0,8–1,6 μm) che entra direttamente in contatto con l'albero secondario, spesso dotata di scanalature o tasche per l'olio per trattenere il lubrificante e migliorare la riduzione dell'attrito.
Superficie esterna: Una superficie esterna cilindrica o leggermente rastremata che si adatta al foro dell'alloggiamento, con un accoppiamento con interferenza (0,01–0,05 mm) per impedire la rotazione rispetto all'alloggiamento.
Flangia (opzionale): Una flangia radiale a un'estremità per limitare il movimento assiale della boccola nell'alloggiamento e fornire un supporto aggiuntivo contro i carichi assiali.
Caratteristiche di lubrificazione:
Scanalature per l'olio: Scanalature circonferenziali o assiali sulla superficie interna (profonde da 0,5 a 2 mm) che distribuiscono l'olio lubrificante in modo uniforme sull'interfaccia del cuscinetto.
buchi di petrolio: Piccoli fori (φ3–φ8 mm) che collegano la superficie esterna alle scanalature interne, consentendo al lubrificante di fluire dai passaggi dell'olio dell'alloggiamento nella boccola.
Facce di spinta (opzionale): Superfici lavorate sulle estremità della boccola o sulla flangia per sopportare carichi assiali, spesso abbinate a rondelle reggispinta per una maggiore stabilità.
Selezione dei materiali:
Il bronzo per cuscinetti (ZCuSn10Pb1) è preferito per la sua elevata resistenza alla fatica, la buona conduttività termica e la compatibilità con gli alberi in acciaio. La sua composizione è controllata a Sn 9-11%, Pb 0,5-1,0%, il resto Cu, garantendo una durezza di HB 80-100.
Fusione:
Fusione centrifuga: Per le boccole cilindriche, il bronzo fuso viene colato in uno stampo rotante (1000-3000 giri/min), creando una struttura densa e uniforme con granulometria fine. Questo metodo garantisce la concentricità e riduce la porosità.
Fusione in sabbia: Per boccole flangiate o di forma complessa, vengono utilizzati stampi in sabbia, con anime per formare fori o scanalature per l'olio. La temperatura di colata è di 1000–1100 °C per garantire il riempimento completo.
Trattamento termico:
Le boccole in bronzo vengono sottoposte a ricottura a 500–600 °C per 1–2 ore, seguita da un raffreddamento lento, per alleviare lo stress di fusione e migliorare la lavorabilità.
Lavorazione e finitura:
Lavorazione grezza: Il pezzo grezzo fuso viene tornito per lavorarne il diametro esterno, il foro interno e la flangia (se applicabile), lasciando una tolleranza di finitura di 0,5–1 mm.
Lavorazione di finitura: Le superfici interne ed esterne sono tornite con precisione per ottenere tolleranze dimensionali (IT6–IT7) e rugosità superficiale Ra0,8 μm. Il foro interno è levigato per una rotondità superiore (≤0,005 mm).
Lavorazione delle scanalature per l'olio: Le scanalature vengono fresate o brocciate sulla superficie interna con profondità e spaziatura precise per garantire una distribuzione ottimale del lubrificante.
Preparazione del guscio in acciaio: Un tubo o una flangia in acciaio a basso tenore di carbonio (Q235) viene trafilato o lavorato fino a raggiungere le dimensioni esterne desiderate, quindi pulito e irruvidito per migliorare l'adesione allo strato del cuscinetto.
Applicazione dello strato portante:
Sinterizzazione: Una polvere di bronzo (ad esempio CuSn10) viene sinterizzata sul guscio di acciaio a 800–900°C in atmosfera protettiva, formando uno strato poroso spesso 0,5–2 mm.
Incollaggio a rulli: Un sottile foglio di bronzo o di rame viene arrotolato ad alta pressione sul guscio di acciaio, creando un legame metallurgico.
Lavorazione finale: La superficie interna viene lavorata secondo le dimensioni e la rugosità richieste, con l'aggiunta di scanalature per l'olio secondo necessità.
Prove sui materiali:
L'analisi della composizione chimica (spettrometria) verifica che le leghe di bronzo soddisfano gli standard (ad esempio, ZCuSn10Pb1: Sn 9–11%, Pb 0,5–1,0%).
La prova di durezza (Brinell) garantisce che le boccole in bronzo abbiano una durezza di HB 70–90, bilanciando resistenza all'usura e duttilità.
Controlli di precisione dimensionale:
Una macchina di misura a coordinate (CMM) ispeziona i diametri interni ed esterni, l'uniformità dello spessore delle pareti e lo spessore della flangia, con tolleranze controllate a ±0,01 mm per le dimensioni critiche.
La rotondità e la cilindricità della superficie interna vengono misurate utilizzando un misuratore di rotondità, garantendo valori ≤0,005 mm per evitare un'usura non uniforme.
Analisi microstrutturale:
L'esame metallografico verifica la porosità (≤5% nel bronzo) e la qualità della saldatura nelle boccole bimetalliche (nessuna delaminazione tra gli strati di acciaio e quelli del cuscinetto).
Test delle prestazioni:
Test del coefficiente di attrito: Un tribometro misura il coefficiente di attrito in condizioni di carico e velocità simulate, richiedendo valori ≤0,15 con una lubrificazione adeguata.
Test di usura: Un test perno su disco sottopone il materiale della boccola a 10⁶ cicli, con perdita di peso limitata a ≤5 mg per garantire una lunga durata.
Controlli di adattamento e montaggio:
La boccola viene montata di prova in un alloggiamento di prova per verificare l'accoppiamento con interferenza: dovrebbe richiedere una leggera forza di pressione (5–20 kN) senza distorsioni.
Il foro interno viene controllato per verificarne la compatibilità con un campione di contralbero standard, garantendo una rotazione fluida e senza inceppamenti.
