Materiali per riduttori

Mattymecc

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Regione: Emilia Romagna
Ciao a tutti, ho creato questa discussione dato che non ho molta esperienza nella scelta dei materiali per gli alberi, le ruote e gli altri componenti dei ridutttori e delle trasmissioni.
Per quanto riguarda le ruote so che in genere si vuole avere un cuore tenace e una superficie molto dura e per fare ciò si possono usare acciai da bonifica (tempra integrale + rinvenimento), acciai da tempra superficiale, acciai da cementazione e nitrurazione; infine mi sembra di aver capito che per basssi regimi di rotazione vadano bene anche i semplici acciai da costruzione S235, E360 (sui quali si può azzardare una tempra?); di altri materiali che io sappia ci sono i bronzi e basta, corretto?
Gli alberi invece si possono eseguire in qualsiasi materiale, eventualmente assicurandosi che possano ricevere la tempra superficiale per le sedi rettificate dei cusinetti, giusto?
E le scatole dei riduttori invece? Vi ringrazio anticipatamente.
 

MassiVonWeizen

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come puoi ben immaginare, considerando tutte le discussioni sui riduttori, questo argomento è già stato trattato.
 

meccanicamg

Utente Senior
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Direi che occorre che tu prendi qualche libro buono come i Niemann e ti leggi le vari discussioni.
Inoltre un buon libro di tecnologia e metallurgia.
Materiali come ferro non sono temprabili (S235 oppure E360) e sono acciai da costruzione di medio basse caratteristiche. Si usano per fare le casse in carpenteria elettrosaldata. Le casse si fanno anche in fusione di ghisa o di alluminio soprattutto se sono per grandi serie.
Gli ingranaggi vanno verificati secondo le normative ma generalmente si fanno in acciaio da bonifica 42CrMo4 temprati superficialmente o nitrurati. Se si vogliono prestazioni superiori si usano acciai da cementazione come 18CrNiMo6 cementato e temprato. Se le sollecitazioni sono inferiori e grandi ruote si possono usare acciai a vado tenore di carbonio come il C45 temprato ad induzione sui denti. Oggetti con caratteristiche molto di bassa qualità o rotazione saltuaria con velocità quasi statiche si può tagliare acciaio da costruzione senza trattamento quindi S275 o S355 o C20 o simili. Ruote di viti senza fine ma in ghisa oppure in bronzo.
Gli alberi andiamo da S275 a C45 a 42CrMo4 a 18CrNiMo6 a seconda degli sforzi e sollecitazioni.
Casse elettrosaldate in alluminio o acciaio S275 ....in fusione C20 o ghisa o alluminio.
Queste sono indicazioni generiche ma occorre poi vedere nello specifico.
 

MassiVonWeizen

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Mattymecc

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Regione: Emilia Romagna
Buongiorno a tutti, innanzitutto grazie per il materiale e le risposte che mi sono state fornite, non mi è chiara una cosa: quando parli degli acciai da bonifica per le ruote dentate intendi dire che prima vengono bonificati per poi eseguire la tempra superficiale o vengono solo temprati superficialmente partendo da uno stato normalizzato che se non sbaglio è quello di fornitura? Stessa cosa per gli alberi i materiali devono subire qualche trattamento termico o termochimico o si lavorano per asportazione di truciolo e basta?
 

PIETRO2002

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La bonifica e' il trattamento di tempra e rinvenimento. Alcune volte si puo' partire da commercio gia' da un bonificato, altre volte da un normalizzato, si fa la sgrossatura , si bonifica e si fa la finitura, dipende da quello che si trova in commercio, dal tipo e dalla dimensione del particolare. La tempra ad induzione la si fa sul bonificato in modo da avere un cuore molto tenace e una superficie dura.
 

Mattymecc

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Grazie per il chiarimento, un altra domanda: gli oli da usare nei riduttori quali sono e con quali criteri vanno scelti? E le tenute? Vi ringrazio
 

meccanicamg

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Per quanto riguarda la lubrificazione è spiegato tutto sul Niemann...e comunque è possibile fare cuscinetti a grasso se posti in alto dove non c'è olio che li bagna nelle condizioni di temperatura e di velocità tali per cui non si scioglie.
In tutto gli altri casi si usano oli del tipo ISO VG nelle loro gradazioni in funzione di temperatura, regimi e pressioni specifiche. Nella ISO 6336 la viscosità dell'olio entra nel calcolo della durata degli ingranaggi.
Statisticamente un riduttore industriale ha ISO VG 220 normalmente e ISO VG 320 per riduttori a vite senza fine e in generale per applicazioni severe.
Le guarnizioni anche esse vanno scelte in funzione della loro funzione tecnica (tenuta rotante, parapolvere, labirinto ecc) e in funzione della velocità e temperatura che mediante in condizioni normali si usa NBR mentre per alte temperature e alti giri si usano materiali fluorurati in VITON.
 

meccanicamg

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Sul sito SKF c'è il programma di calcolo gratuito per i cuscinetti ed è possibile simulare il tipo di olio e verificare realmente cosa succede come durata. Inoltre si possono aggiungere additivi per migliorare la resistenza a pressione alta e temperatura.
Inoltre i riduttori possono lubrificare gli organi per immersione, sbattimento, iniezione diretta ecc.
 

Mattymecc

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Ok ti ringrazio ora approfondirò...
 

Calender

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Per quanto riguarda le ruote so che in genere si vuole avere un cuore tenace e una superficie molto dura e per fare ciò si possono usare acciai da bonifica (tempra integrale + rinvenimento), acciai da tempra superficiale, acciai da cementazione e nitrurazione; infine mi sembra di aver capito che per basssi regimi di rotazione vadano bene anche i semplici acciai da costruzione S235, E360 (sui quali si può azzardare una tempra?); di altri materiali che io sappia ci sono i bronzi e basta, corretto?
Mi riallaccio alla discussione fornendo solo qualche indicazione qualitativa. Per quanto riguarda le ruote i materiali utilizzati sono solitamente:
-Acciai da costruzione (Tipo E335 o E360): Questo tipo di acciai è meno lavorabile ma meno sensibile all'intaglio. I due acciai citati sono temprabili e bonificabili.
-Acciai da bonifica (es.39NiCrMo3 o 18NiCrMo5) : vengono forniti già bonificati (tempra e rinvenimento) o ricotti (tra l'altro la ricottura è un trattamento che serve anche a predisporre il materiale nelle condizioni migliori per essere sottoposto a trattamenti termici finali ). Questi acciai possono essere sottoposti a trattamenti di tempra superficiale: si esegue il trattamento su un pezzo già bonificato per dare un supporto allo strato indurito ed assicurare il buon comportamento alle sollecitazioni di fatica del nucleo del pezzi.
Per quanto riguarda le leghe (e qui gia iniziano a comparire),,ti consiglio di basarti su questo prospetto per orientarti sulla scelta ..

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- Acciai da cementazione/nitrurazione : ti consiglio di leggerti quest articolo http://www.colmegna.com/download/pubblicazioni/Ingranaggi_Cementazione e nitrurazione a confronto.pdf )
- Ghisa : l'ho vista utilizzare solo per ruote di grosse dimensioni scarsamente sollecitate ( e senza urti),in impianti datati, ma in genere non si utilizza.
- Leghe leggere (es. magnesio ed alluminio sia da fusione centrifugata che da fusione in conchiglia ): usate su ruote poco sollecitate che devono resistere alla corrosione.
-Bronzo: viene spesso utilizzato negli ingranaggi a vite,laddove gli alti sforzi di contatto e lo sfregamento delle parti richiedono una coppia di materiali resistenti all’usura (si hanno infatti usura adesiva/abrasiva,pitting ecc..). La vite senza fine viene solitamente realizzata in bronzo mentre la ruota in acciaio cementato. Ovviamente esistono applicazioni in cui le condizioni di lubrificazioni sono tali da consentire l’utilizzo di un accoppiamento acciaio-acciaio. Ti invio un articolo che descrive in maniera abbastanza detagliata la questione : https://www.meccanicanews.com/2018/...ecnica-per-determinare-la-qualita-del-bronzo/
- Materiali polimerici (un mondo..): http://meccanica-plus.it/wp-content/uploads/sites/4/2009/06/20040209047_11.pdf - https://licharz.de/downloads/en/04_Design Guildelines/11_Plastic gears.pdf - http://files.engineering.com/downlo...0-a047-287a175b0639&file=GE_plastic_Gears.pdf
 
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meccanicamg

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Acciai da costruzione (Tipo E335 o E360): Questo tipo di acciai è meno lavorabile ma meno sensibile all'intaglio. I due acciai citati sono temprabili e bonificabili.
Gli acciai da costruzione, sono classificati tali perché sono duttili e saldabili facilmente, quindi ben opposti dalla capacità di prendere una tempra e una durezza vera. La percentuale di carbonio è bassa e nella classificazione internazionale infatti sono S ed E e non C.

E360 EN 10025 ha meno dello 0,2% di C.
Non è indicata nemmeno la percentuale di carbonio nella composizione chimica e va dedotta e questo vuol dire che non ce n'è abbastanza per diventare duro....e il comportamento è molto simile ad un C20 che invece è un acciaio a bassi carbonio temprabile.

C20 UNI 7874 caratteristiche chimiche
Screenshot_20200802_161419.jpg

In realtà al E360 è possibile fargli un arricchimento superficiale di carbonio tramite un particolare trattamento e successivamente tramite tempra superficiale avere una durezza leggermente superiore alle condizioni di normalizzato o trafilato normalizzato ma non si supera i 38/40HRC. Questo trattamento lo si fa ai tubi per trasformarli in rullo un po'più duri senza voler prendere un tubo di qualità acciaio legato.

Vite senza fine viene solitamente realizzata in bronzo mentre la ruota in acciaio cementato.
In realtà è il contrario perché la vite senza fine viene realizzata normalmente in acciaio o da bonifica legato o da cementazione. La ruota viene eseguita normalmente in bronzo, alle volte in ghisa se i carichi sono inferiori e altre volte in acciaio legato temprato anche se il grippaggio è molto accentuato.
Set-di-ingranaggi-a-vite-senza-fine-ingranaggi-a-vite-senza-fine-ruota-elicoidale-disegno-OEM.jpg
 

Calender

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Gli acciai da costruzione, sono classificati tali perché sono duttili e saldabili facilmente, quindi ben opposti dalla capacità di prendere una tempra e una durezza vera. La percentuale di carbonio è bassa e nella classificazione internazionale infatti sono S ed E e non C.
Mi sono espresso male,intendevo dire che sono meno tenaci e meno lavorabili quanto piu e alto il tenore di carbonio, ma se aumenta il carbonio aumenta anche la temprabilità.

Questo trattamento lo si fa ai tubi per trasformarli in rullo un po'più duri senza voler prendere un tubo di qualità acciaio legato.
E esattamente questo che avevo preso come riferimento (lavorando anch'io in un azienda che costruisce rulli) ,quindi in pratica c'è un altro trattamento prima della tempra vera e propria? Sapresti dirmi il nome..perchè i fornitori non me l'hanno mai indicato..

In realtà è il contrario perché la vite senza fine viene realizzata normalmente in acciaio o da bonifica legato o da cementazione. La ruota viene eseguita normalmente in bronzo, alle volte in ghisa se i carichi sono inferiori e altre volte in acciaio legato temprato anche se il grippaggio è molto accentuato.
Confermo,avrò mangiato pesante oggi che è Domenica :ROFLMAO: :ROFLMAO: :giggle:
 

meccanicamg

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Mi sono espresso male,intendevo dire che sono meno tenaci e meno lavorabili quanto piu e alto il tenore di carbonio, ma se aumenta il carbonio aumenta anche la temprabilità.



E esattamente questo che avevo preso come riferimento (lavorando anch'io in un azienda che costruisce rulli) ,quindi in pratica c'è un altro trattamento prima della tempra vera e propria? Sapresti dirmi il nome..perchè i fornitori non me l'hanno mai indicato..



Confermo,avrò mangiato pesante oggi che è Domenica :ROFLMAO: :ROFLMAO: :giggle:
Anche da me fanno fatica a dirmi che trattamento gli fanno ai tubi però è una sorta di cementazione anche se non lo è. In realtà dovrebbe essere un processo in bagno gassoso con carbonio e credo zofo, più vicino ad una sulfunizzazione che è una particolare nitrurazione....ma come sempre il trattmentista dice: dai a me che te lo faccio diventare duro io....
 

Mattymecc

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Buonasera e grazie per le vostre spiegazioni, vorrei chiedervi se potete darmi qualche esempio dei più usati acciai e altri materiali, e se sapete se c è un buon libro su trattamenti termici e termochimici di acciai e altri materiali. Grazie ora guardo il materiale che mi avete fornito.
 

meccanicamg

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Buonasera e grazie per le vostre spiegazioni, vorrei chiedervi se potete darmi qualche esempio dei più usati acciai e altri materiali, e se sapete se c è un buon libro su trattamenti termici e termochimici di acciai e altri materiali. Grazie ora guardo il materiale che mi avete fornito.
Per i materiali direi che li abbiamo scritti un sacco di volte nei post precedenti e nei link che ti abbiamo dato. Vedo che ti sei perso qualcosa però ti faccio un riassunto:
- alberi: S275 e simili, C45, 42CrMo4, 39NiCrMo3, 17NiCrMo6
- ingranaggi: S275 e simili, C45, 42CrMo4, 39NiCrMo3, 17NiCrMo6, ghise, bronzi
- casse ingranaggi: ghise, S275 e simi, leghe alluminio

E ripeto ...prendi il Niemann e guardaci sopra che c'è tutto.

Sul tuo libro di tecnologia delle superiori sicuramente c'è spiegato tutto per iniziare a capire cosa sono e come si fanno.
 
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Mattymecc

Utente standard
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Ciao ti ringrazio per la risposta, io chiedevo gli esempi per ogni tipologia, tipo da bonifica, tempra superficiale ecc... ed il mio libro di tecnologia è pessimo....
 

meccanicamg

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Software: SolidWorks, FreeCAD, NanoCAD5, Me10, Excel, LibreOffice
Regione: Lombardia
Ciao ti ringrazio per la risposta, io chiedevo gli esempi per ogni tipologia, tipo da bonifica, tempra superficiale ecc... ed il mio libro di tecnologia è pessimo....
Tutti gli acciai da bonifica sono da tempra superficiale o a cuore....dipende da tu progettista.
 

Mattymecc

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Ok Grazie per la risposta, ora sto leggendo qualche scheda tecnica in rete...
 

IronMike87

Utente Junior
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Mi permetto di dire la mia

In ambito automotive gli ingranggi sono per la stragrande maggioranza o temprati ad induzione o carbocementati/carbonitrurati (attenzione che la carbonitrurazione non ha niente a che vedere con la nitrurazione).

Si ricorre alla nitrurazione solo nel caso in cui la dentatura debba essere monolitica con l'albero poiché gli sforzi in gioco rendano impossibile l'utilizzo di un ingranaggio riportato per interferenza (l'utilizzo delle linguette ormai lo si vede solo su applicazioni molto povere). O perché sono sprocket/pignoni per il trascinamento delle catene della distribuzione.
Su ingranaggi singoli la vedo raramente utilizzata anche se di fatto potrebbe essere un equivalente. Immagino perché comunque il generarsi dello strato dei composti imponga giocoforza la necessità di una rettifica dopo il trattamento, mentre per un ingranaggio cementato si può, una volta consolidato il ciclo termico, modificare i parametri di lavorazione così da compensare il rigonfiamento dopo trattamento.


A livello di lavorazioni raramente si vedono dentature che non siano rettificate. Mentre nelle applicazioni più spinte si arriva anche ad usare il processo di honing (si raggiungono, in questo caso, "facilmente" classi superiori alla 8 per quel che riguarda i vari errori di profilo del dente), che diminuisce sensibilmente la rumorosità



Se entriamo nell'ambito prototipi ho visto assurdi con dentature realizzate per elettroerosione su materiali cementati e nitrurati, ma lì temo siano più le pippe mentali dei miei colleghi ingegneri dei reparti R&D che i reali vantaggi in esercizio :ROFLMAO: