Case History: scatola portasatelliti per riduttori epicicloidali

Scatola portasatelliti in ghisa ADI per riduttori epicicloidali

Modalità di costruzione, impieghi e vantaggi di una scatola portasatelliti per riduttori epicicloidali in ghisa ADI

Vogliamo raccontare, attraverso questo case history, il progetto e la realizzazione di una scatola portasatelliti ADI800-10, comunemente utilizzata per la realizzazione di riduttori epicicloidali di precisione coassiali, che trovano applicazione nella meccatronica per l’automazione industriale. Il settore di riferimento è quello industriale.

Applicazioni industriali della scatola portasatelliti per riduttori epicicloidali

Il riduttore epicicloidale di precisione è un’applicazione pensata per offrire densità di coppia, alta capacità di carico, precisione estrema, bassi livelli di vibrazione e di rumorosità. I riduttori epicicloidali trovano grande spazio nell’ambito industriale della movimentazione e dello stoccaggio automatico di materiale, dell’imballaggio e del tessile.

I benefici di una scatola portasatelliti costruita in ghisa sferoidale austemperata ADI

Resistenza a fatica alla base del dente

La Ghisa ADI800-10 ha un comportamento meccanico e di resistenza a fatica alla base del dente paragonabili a quelli della EN-GJS700-2 Nitrurata.

Meno distorsioni e deformazioni

Il trattamento termico di austempering induce meno deformazioni sulle superfici lavorate tali da non richiedere operazioni di rettifica.

Fase di rettifica più economica

La fase di rettifica, quando necessaria, viene eseguita su un materiale più tenere (ADI800) rispetto al materiale nitrurato. Questo la rende più semplice ed economica.

Supply chain più corta

Riduzione del numero di fasi. Fusione e trattamento termico di austempering vengono eseguite all’interno di Zanardi.

Diminuzione dei costi di realizzazione

Una supply-chain più corta, un trattamento termico (austempering) più economico, una lavorazione meccanica minimizzata e comunque più economica in quanto eseguita su un materiale più tenero, hanno generato un complessivo risparmio economico per il cliente.

Esigenze del cliente e scatola portasatelliti

Storicamente, il cliente realizzava la scatola portasatelliti in ghisa sferoidale EN-GJS 700-2 nitrurata. La nitrurazione veniva generalmente eseguita sui particolari già brocciati. L’esigenza principale del cliente era di semplificare il processo produttivo, eliminare il trattamento di nitrurazione e la conseguente fase di rettifica con le distorsioni che venivano generate proprio dal trattamento di nitrurazione sulla dentatura.

Soluzione di partenza – con ghisa nitrurata

Materiale
EN-GJS 700-2
EN-GJS 700-2 Nitrurata
Rp0,2
420 MPa
420 MPa
Rm
700 MPa
700 MPa
A5
2%
2%
Durezza Finale
237-284 HV
450-520 HV

Per raggiungere l’obiettivo desiderato dal cliente era inoltre fondamentale non variare la geometria finale del componente, già approvata e collaudata in EN-GJS 700-2. Occorreva quindi un miglioramento tecnologico ma non un redesign.

Soluzione finale – scatola portasatelliti in ghisa sferoidale austemperata ADI800-10

Materiale
EN-GJS 800-10
Rp0,2
500 MPa
Rm
800 MPa
A5
10%
Durezza Finale
260-320 HV

Criteri di selezione

  • Resistenza meccanica
  • Distorsioni superficiali
  • Resistenza all’usura superficiale
  • Ciclo produttivo e lavorazioni meccaniche necessarie
  • Costo finale del componente

La soluzione in ghisa sferoidale austemperata ADI800-10 ha permesso di ottenere un componente con una resistenza a fatica alla base del dente paragonabile a quella del componente nitrurato. Le performance in generale della soluzione in ADI800-10 sono state più che soddisfacenti. Va aggiunto il fatto che le distorsioni indotte del trattamento termico di austempering sono praticamente nulle e nel caso aggiustabili grazie a minime lavorazioni. Eventuali contributi di finitura possono venire eseguiti sul materiale meno duro rispetto alla versione in EN-GJS700-2 nitrurata, e quindi essere nel complesso più economiche.

È bene ricordare alcuni limiti/criticità del processo di nitrurazione. Questa operazione genera sulla superficie del getto lavorato la cosiddetta “coltre bianca”, uno strato estremamente duro ma allo stesso tempo molto sottile (per questo la misurazione in HV – Vickers). È bene ricordare che una volta usurato lo strato nitrurato, il materiale sottostante andrà a consumarsi velocemente causa valori estremamente bassi di durezza – quelli AS CAST del materiale di base. In secondo luogo, in esercizio potrebbero generarsi delle schegge di coltre bianca (pezzi di nitrurazione) che a loro volta potrebbero innescare cricche e danni allo strato nitrurato. La ghisa austemperata, invece, non ha strati di altra natura, ma la durezza superficiale e la sua resistenza all’usura dipendono solo da se stessa e dal suo auto-incrudimento, che nasce in esercizio e incrementa i valori di durezza e resistenza all’usura a tal punto da poter competere con uno strato nitrurato.

Modalità e tecniche costruttive della scatola portasatelliti per riduttori epicicloidali: un confronto tra ghise

Il processo produttivo per ottenere il componente in EN-GJS 700-2 nitrurato era composto da 5 macro fasi, dove l’ultima fase di finitura veniva eseguita su una superficie a più di 450 HV.

La soluzione in ghisa austemperata ADI800-10 invece, prevede 4 fasi:

La finitura, se necessaria, viene eseguita su un componente a 260-320 HV.

Case History

Casi reali che raccontano la realizzazione dei progetti dei clienti