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Il tuo progetto è perfetto?! Comincia a chiederti cosa non va! Ti sei mai domandato perché un organo meccanico privo di lubrificazione non può funzionare? Perchè la sua vita residua viene ridotta del 95% in assenza di lubrificazione? E ancora, perchè una scelta adeguata del lubrificante può garantire funzionamenti regolari, maggiore durata e prestazioni superiori sino al 30% ? Se pensi che il tuo progetto meccanico sia ok ma ancora non ottieni i risultati che desideri continua a leggere l’articolo, ti spiegheremo le 6 cause più frequenti di malfunzionamento determinate da una scelta non appropriata del fluido lubrificante, forse non stai considerando delle variabili di vitale importanza come ad esempo colui che deve avvolgere e proteggere le superfici in attrito e moto reciproco. Il fluido lubrificante. Investi 5 minuti del tuo tempo !

Abbiamo analizzato migliaia di dispositivi meccanici: cuscinetti, riduttori, cerniere, connettori elettrici, catene motrici, attuatori, cilindri pneumatici, valvole pneumatiche, e ci siamo resi conto che: 

Il fluido lubrificante è il componente più sottovalutato durante la fase progettuale. Quasi sempre ?

I numeri parlano chiaro, SKF ci spiega che il 36% delle rotture di cuscinetti sono determinate da inadeguata lubrificazione. E le statistiche peggiorano per quei componenti dove non è possibile prevedere operazioni di ripristino del film lubrificante sui punti di attrito.

Per quei dispositivi meccanici che svolgono la loro funzione per tutta la loro esistenza senza mai essere “ri-lubrificati”  è opportuno effettuare una scelta sicura e mettersi al riparo da eventuali criticità in esercizio successive.

La scelta del lubrificante non è sempre cosa semplice. E' necessario analizzare prima le condizioni di esercizio e l'ambiente entro cui il fluido lubrificante si trova a svolgere la sua funzione.

Qui di seguito mettiamo l'accento su 6 variabili di esercizio che devi prendere in considerazione sei vuoi evitare rotture premature o funzionamenti non regolari nel tempo. Ricordati che, prese singolarmente o in combinazione possono minacciare le prestazioni del componente che stai progettando o producendo.

1) Inefficace lubrificazione alle basse temperature

La riduzione della temperatura di esercizio produce un aumento dell’attrito interno di un lubrificante con conseguente perdita delle proprietà di scorrevolezza man mano che si scende nella scala termica. Di seguito sono riportate le temperature alle quali le principali famiglie di oli lubrificanti (minerali e sintetici) privi di additivazione perdono potere protettivo (punto di scorrimento). Il congelamento avviene 2/ 3°C più in basso.

L’incremento degli attriti durante gli avviamenti a freddo determina un aumento dei rischi di strappo e abrasione delle superfici a contatto, e conseguente usura meccanica. Ripetuti avviamenti a freddo possono causare rapidi deterioramenti e malfunzionamenti.

Quando le temperature di esercizio scendono al di sotto dei -10-15°C è opportuno valutare soluzioni lubrificanti sintetiche.  

2) Scarsa capacità di resistenza ai carichi meccanici

Una situazione ricorrente è la non corretta valutazione delle condizioni di carico a cui le superfici in attrito sono sottoposte. Quando gli organi meccanici svolgono la loro funzione all’interno di dispositivi più complessi  (p.e. cilindro pneumatico in macchina lavorazione legno) non sempre si possono prevedere le condizioni di carico a cui i sistemi sono sottoposti, una corretta progettazione può certemente limitare gli imprevisti, ma la presenza di un grasso lubrificante ad alta capacità di carico può certamente garantire una barriera protettiva ulteriore. Qui raccontiamo quali devono essere le più importanti caratteristiche di un fluido lubrificante ad elevata capacità di carico e basso attrito.

3) Non compatibilità del fluido lubrificante con gomme e plastiche

Quando un fluido lubrificante viene a contatto con componenti plastici e/o in gomma è opportuno conoscerne anticipatamente le eventuali interazioni. Esistono famiglie chimiche lubrificanti sintetiche molto preformanti, ma altrettanto "reattive" nei confronti di alcune mescole. In questa guida affrontiamo le potenziali non compatibilità tra le più comuni gomme, NBR,EPDM,FKM,SIL e i più conosciuti oli lubrificanti.

Nel documento di seguito (scaricabile in formato pdf) osserviamo come il contatto tra olio minerale e oring in EPDM possa generare un incremento pari al 30% in volume, con conseguente perdita delle caratteristiche meccaniche originali della guarnizione.

Anche per le materie plastiche è importante valutare eventuali infragilimenti e/o perdite di proprietà meccaniche a contatto con i lubrificanti, basti pensare che uno dei materiali più utilizzati per la produzione di caschi per moto, in virtù della sua elevata resistenza agli urti, il policarbonato, tende a "fessurare" facilmente se messo a contatto con fluidi polari (p.e. olio di polialchilenglicole).

Per stabilire eventuali reazioni indesiderate tra plastiche e grassi lubrificanti si sottopone un provino di materiale opportunamente sagomato a stress meccanico prolungato con contatto diretto con il lubrificante di prova. 1000 h a temperatura ambiente senza evidenze di cricche o rotture rappresentano una risposta positiva di compatibilità.

4) Dosaggio in quantità non corretta sul punto di attrito.

Particolari meccanici prodotti in linea di montaggio vengono assemblati e lubrificati attraverso due modalità:

• Manuale
• Automatica

Se nel primo caso ovviamente l’errore umano è intrinseco nell’azione, nel secondo assicurati che il sistema abbia una controllo della quantità in volume dosata, un eccesso di lubrificazione può essere dannoso come una quantità insufficiente. Affidati ad un dosatore automatico possibilmente volumetrico, più preciso rispetto a quelli tempo-pressione, poichè meno sensibile alle variazioni della temperatura nell'intorno del punto di applicazione.

Per organi meccanici che richiedono lubrificazione continuativa (a perdere) in ambito manutentivo, valuta anche la possibilità di utilizzare un lubrificatore automatico. In questo articolo ti forniamo 5 ragioni per semplificare le operazioni di manutenzione e contenere di costi.

5) Inefficace lubrificazione alle alte temperature

Abbiamo approfondito in questa pagina quali siano gli effetti delle alte temperature sui lubrificanti, quale circolo vizioso si inneschi e come la formulazione lubrificante possa essere migliorata attraverso additivazioni e utilizzo di oli lubrificanti sintetici. 

E’ importante per il progettista conoscere in maniera più accurata possibile in quale intervallo di temperature il dispositivo si trova ad operare, oltre i 120°C i fenomeni di decadimento di un grasso lubrificante minerale possono essere molto rapidi e distruttivi per l'organo meccanico.

Nell'infografica di seguito vengono elencati i processi di decadimento di un fluido lubrificante. L'attrito tra le superfici rappresenta una costante, la cui azione determina un'accelerazione del processi di usura meccanica.

6) Il lubrificante aumenta il coefficiente d'attrito ?

Sembra un paradosso ma può accadere. Se il fluido lubrificante in uso è formulato con olio base di alta viscosità e le superfici in attrito scorrono una sull'altra al di sopra della velocità critica, lo stesso lubrificante potrebbe frenare anziché agevolare lo scivolamento. Ciò si tradurrebbe in

• Aumento delle temperature di esercizio
• Incremento degli assorbimenti di energia
• Usura da contatto

Ai grassi lubrificanti per cuscinetti viene solitamente assegnato un numero, che rappresenta una sorta di riferimento per il loro potenziale impiego in determinate condizioni dinamiche: fattore di velocità. Esso mette in relazione le dimensioni del cuscinetto (diametro medio dm in mm) e la massima velocità di rotazione n (in rpm) di progetto. Il prodotto n*dm è riferito a un grasso lubrificante ci fornisce un'indicazione immediata della sua possibilità di sostenere le condizioni dinamiche del cuscinetto. Il fattore di velocità dipende da:

• Viscosità dell'olio base
• Tipologia di addensante 
• Consistenza (classe NLGI) / rapporto addensate olio base

Nella tabella di seguito si riportano i valori dei fattori di velocità massimi sostenibili da alcune formulazioni lubrificanti per cuscinetti a rotolamento.

Ottenere il giusto compromesso tra viscosità dinamica del lubrificante, attrito e lubrificazione risulta semplice per un cuscinetto a rotolamento. Le cose si complicano quando gli attriti riguardano cinematismi più complessi, dove si mescolano materiali, carichi e velocità di scorrimento differenti.

La scelta del lubrificante in questo caso deve tenere conto delle variazioni di carico e velocità lungo la catena cinematica: alte velocità e bassi carichi nei primi stadi di ingresso, elevate % di attrito strisciante sull'accoppiamento ruote-vite, velocità ridotte e carichi crescenti negli stadi finali. 

Un'analisi accurata da parte del tuo fornitore può consentirti di ottenere un incremento notevole delle prestazioni:

• riduzione assorbimenti di energia
• abbattimento usure meccaniche e giochi
• riduzione usura
• Inibizione rumorosità