Levigatura e lucidatura a rulli di smussatura: quale processo vince per i tubi dei cilindri?

Immaginate un pianificatore di produzione in piedi tra due linee di finitura per tubi di cilindri idraulici. Una linea utilizza la levigatura; l'altro smussa il foro e poi lo lucida con il rullo. Entrambi possono fornire un diametro preciso e uniforme, ma differiscono nel tempo del ciclo, nella struttura della superficie e nello stato fisico del metallo appena sotto il foro. Per la maggior parte dei tubi in acciaio duttile, la smussatura e la lucidatura a rullo offrono una produttività maggiore e una superficie compressiva e indurita, mentre la levigatura rimane la scelta più flessibile per pezzi temprati e asportazione di materiale più pesante. Questo articolo mette a confronto i due processi dal punto di vista pratico della lavorazione e dell'approvvigionamento.

Cosa fa l'affilatura all'alesaggio di un cilindro

La levigatura è un metodo di finitura abrasivo. Una serie di pietre legate, montate su un mandrino rotante, si muovono alternativamente all'interno del foro premendo verso l'esterno. La combinazione del movimento rotatorio e lineare taglia via un sottile strato controllato, producendo il caratteristico motivo a tratteggio incrociato che si vede sui cilindri del motore e sui fori dei tubi idraulici.

I principali punti di forza della levigatura sono la correzione della geometria e la versatilità del materiale. Può ridurre la conicità, l'ovalizzazione e l'ondulazione lasciate dalla precedente operazione di alesatura o imbutitura. Funziona anche su acciai temprati, il che lo rende utile per parti che sono già state trattate termicamente.

I suoi svantaggi sono la velocità e la variabilità legata all'usura. L'affilatura di un foro a H8 o H9 richiede più passaggi e le pietre abrasive si usurano progressivamente, quindi l'operatore deve regolare l'alimentazione o la ravvivatura per mantenere le dimensioni. Il processo può anche generare calore sufficiente ad alterare lo strato superficiale se il refrigerante e i parametri non vengono controllati.

Cosa fanno in modo diverso la smussatura e la lucidatura a rullo

Lo skiving è un'operazione di taglio a punto singolo. Una testa di taglio che porta uno o più inserti da taglio ruota all'interno del tubo e rimuove un sottile strato elicoidale dal foro. Pulisce i cordoni di saldatura, le incrostazioni e le incoerenze dimensionali lasciate dalla trafilatura a freddo o dalla saldatura. Subito dopo, o nello stesso passaggio macchina, segue la lucidatura a rullo. Una serie di rulli temprati viene premuta contro la superficie lavorata con una forza controllata, deformando plasticamente i micro-picchi negli avvallamenti.

Poiché i rulli lavorano a freddo il materiale invece di tagliarlo, il foro finito presenta diverse caratteristiche insolite. Diventa simile a uno specchio, raggiungendo spesso Ra 0,4 o migliore. Lo strato superficiale acquisisce uno stress residuo di compressione, che migliora la resistenza alla fatica. La deformazione plastica inoltre indurisce il metallo, aumentando la resistenza all'usura senza un trattamento termico separato.

Il processo è notevolmente più veloce della levigatura. Le fonti del settore citano tipicamente un aumento della produttività dal 60 all'80%, motivo per cui la smussatura e la lucidatura a rullo sono preferite nella produzione di cilindri idraulici in grandi volumi. Tuttavia, necessita di un preforo ragionevolmente buono e il materiale del tubo deve avere una duttilità sufficiente per scorrere sotto la pressione di laminazione. I materiali induriti con valori superiori a circa HRC 40-45 non sono adatti per la fase di lucidatura.

Levigatura e lucidatura a rulli di smussatura: differenze chiave

La tabella seguente riassume le differenze tecniche più importanti per la finitura del tubo del cilindro.

Tieni presente che l'obiettivo finale effettivo dipende anche dalla qualità del tubo iniziale. Un tubo con un foro stretto trafilato a freddo offre a entrambi i processi un percorso più breve verso la dimensione finale.

Come scegliere tra levigatura e lucidatura a rullo di smussatura

Inizia con il volume di produzione e lo stato dei materiali. Se si eseguono cicli di produzione lunghi di tubi cilindrici in SAE 1026, ST52, E355 o acciai simili a medio tenore di carbonio, la smussatura e la lucidatura a rullo riducono il tempo di ciclo e forniscono una superficie lucida e densa che sigilla bene. Se si hanno tirature brevi, frequenti cambi di diametro o tubi in lega temprata, la levigatura offre maggiore flessibilità per correggere la geometria e tollerare superfici più dure.

La geometria è un secondo filtro. La levigatura può rimuovere più materiale e correggere un profilo del foro ondulato. Anche lo skiving rimuove uno strato uniforme, ma la sua capacità di correzione è limitata; il preforo deve essere ragionevolmente vero. Questo è il motivo per cui molti produttori iniziano con un tubo del cilindro idraulico trafilato a freddo che ha già una parete e un foro coerenti, quindi finiscono con la smussatura e la lucidatura a rullo.

A questo punto, possiamo vedere come un fornitore di tubi si inserisce nella decisione. Invece di procurarsi il tubo grezzo e poi inviarlo a un finitore separato, è possibile ordinare un tubo che è già stato lavorato con la finitura desiderata. Il nostro Tubo SRB levigato con diametro interno dello specchio è un esempio di prodotto rasato e brunito a rullo con tolleranza H8 e finitura Ra0,4, pronto per la lavorazione a botte o l'assemblaggio finale in molte applicazioni idrauliche.

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Considerazioni pratiche sull'acquisto di tubi cilindrici finiti

Quando si acquista un tubo cilindrico finito, le differenze tra i due processi non influiscono solo sulla rugosità superficiale. La finitura del foro influenza direttamente la durata della tenuta e la resistenza all'usura. Un alesaggio levigato con un tratteggio incrociato troppo aggressivo può aumentare l'attrito della tenuta, mentre una superficie brunita potrebbe essere troppo liscia perché alcuni modelli di tenuta possano trattenere l'olio. Verificare con il fornitore di guarnizioni quale struttura della superficie consiglia.

Vale anche la pena chiedere al fornitore il processo utilizzato per ottenere la finitura. Se utilizzano la lucidatura a rullo, chiedere i dati sull'aumento di durezza e sullo stress di compressione per confermare il beneficio. Se usano la levigatura, chiedi informazioni sulla grana abrasiva e se le pietre sono levigate durante il processo, in modo da non ricevere un foro con abrasivo incorporato o dimensioni incoerenti. L'articolo su perché le guarnizioni dei cilindri idraulici continuano a cedere a causa della finitura del diametro interno spiega perché questi dettagli sono importanti nel servizio.

Anche il materiale di partenza merita attenzione. A tubo del cilindro idraulico trafilato a freddo in ASTM A519 o EN 10305 offre una superficie del foro uniforme che riduce al minimo i tempi di lavorazione, sia che si scelga la levigatura o la smussatura e la lucidatura a rullo.

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Conclusione

La levigatura e la lucidatura dei rulli di smussatura trovano entrambe un posto nella produzione di tubi cilindrici. La levigatura è vincente quando è necessario correggere errori geometrici più grandi o lavorare materiali induriti. La smussatura e la lucidatura a rullo vincono in termini di velocità, finitura superficiale e integrità superficiale per gli acciai a medio carbonio e microlegati comunemente utilizzati nei cilindri idraulici. Adatta il processo alle dimensioni del lotto, alla durezza del materiale e ai requisiti di tolleranza e collabora con un fornitore che possa offrire sia il tubo grezzo che l'opzione allo stato finito.