Quali sono i cambiamenti delle prestazioni dei cuscinetti rivestiti in plastica in un ambiente a bassa temperatura

Cuscinetti rivestiti in plastica (PCB), cuscinetti compositi formati dal rivestimento di cuscinetti in metallo tradizionali con materie plastiche ad alte prestazioni, sono ampiamente utilizzati in settori come la produzione di macchinari, la trasformazione alimentare, l'aerospaziale e lo stoccaggio e il trasporto criogenico. Le basse temperature hanno un impatto significativo sulle prestazioni dei cuscinetti, specialmente nei PCB. Lo strato di plastica subisce cambiamenti fisici e chimici diversi da quelli del metallo a basse temperature estreme, incidendo direttamente sulla vita di servizio del cuscinetto e la stabilità operativa.

Cambiamenti nelle proprietà fisiche dei materiali plastici a basse temperature

Il vantaggio fondamentale dei PCB sta nella riduzione dell'attrito e nella resistenza alla corrosione fornita dallo strato di plastica. Tuttavia, a basse temperature, il movimento molecolare del materiale plastico rallenta, con conseguente aumento della rigidità e una riduzione della resistenza all'impatto. Questo fenomeno si manifesta come una maggiore suscettibilità ai microcrack o cracking del rivestimento durante l'avvio o quando soggetto a carichi di impatto. Alcuni materiali polimerici, in particolare le materie plastiche ingegneristiche comuni come il poliossimetilene (POM) e la poliammide (PA), possono sottoporsi a una fragile transizione a basse temperature. L'uso al di sotto della loro fragile temperatura aumenta significativamente il rischio di crack.

Cambiamenti nelle prestazioni del coefficiente di attrito e della lubrificazione

Il coefficiente di attrito dei PCB aumenta in genere a basse temperature. L'aumento della durezza della superficie di plastica aumenta la microscopica resistenza di attrito tra la superficie di contatto e l'albero metallico o l'anello interno. La viscosità del lubrificante aumenta e la fluidità diminuisce a basse temperature, rendendo difficile per il film lubrificante formare una copertura completa, esacerbando ulteriormente l'attrito e l'usura. Per i cuscinetti con rivestimento in plastica utilizzati in condizioni asciutte o leggermente lubrificate, questo aumento dell'attrito può portare ad un aumento della coppia di avvio e a carichi aggiuntivi sul motore o sull'unità.

Stabilità dimensionale e comportamento di espansione termica
A basse temperature, i materiali plastici sperimentano una significativa contrazione termica, con un leggero restringimento dimensionale. Mentre il restringimento del corpo del cuscinetto metallico è relativamente piccolo, la differenza nei coefficienti di espansione termica tra il rivestimento in plastica e il substrato metallico può portare ad un aumento delle sollecitazioni interfacciali. In condizioni estreme, il rivestimento in plastica può sperimentare una leggera delaminazione, deformazione o crack localizzati. Questo cambiamento dimensionale è particolarmente fondamentale per i cuscinetti in macchinari di precisione o strumenti ad alta precisione, influenzando potenzialmente l'accuratezza di rotazione e lo spazio del cuscinetto.

Impatto dei carichi di shock e della vita a fatica
I cuscinetti con rivestimento in plastica sottoposti a carichi di shock a basse temperature spesso presentano una riduzione della vita a fatica. L'aumento della fragilità e l'accumulo di sollecitazioni interfacciali accelerano l'inizio e la propagazione di microcrack, portando a usura prematura o spargimento del rivestimento. Le attrezzature meccaniche che sperimentano frequenti avviamenti e si arresta o un funzionamento ad alto impatto richiede la selezione di materiali plastici con elevata resistenza a bassa temperatura o l'inclusione della protezione della lubrificazione durante la progettazione per garantire un funzionamento a lungo termine e affidabile del cuscinetto.

Cambiamenti nelle caratteristiche del rumore e delle vibrazioni

A basse temperature, l'aumento della durezza superficiale e del coefficiente di attrito delle materie plastiche può portare a un leggero aumento del rumore operativo dei cuscinetti. A causa della ridotta efficacia di lubrificazione, l'attrito irregolare può causare lievi vibrazioni, particolarmente evidenti ad alta velocità. Per le attrezzature che richiedono un rumore basso, come macchinari di imballaggio farmaceutico, strumenti di precisione o sistemi di trasporto della catena del freddo, questa caratteristica deve essere pienamente considerata nei piani di selezione e manutenzione dei cuscinetti.

Raccomandazioni sull'applicazione per ambienti a bassa temperatura

Quando si utilizzano cuscinetti rivestiti in plastica in ambienti estremamente a bassa temperatura, è preferibile selezionare materie plastiche ingegneristiche con alta resistenza a bassa temperatura e una bassa temperatura di transizione fragile e usarli in combinazione con un lubrificante a bassa temperatura. Le tolleranze di installazione dei cuscinetti dovrebbero tenere conto del restringimento della plastica per evitare il sopravvento (l'aumento dell'attrito) o il sovraccarico (indurre il gioco). L'ispezione regolare delle condizioni della superficie del cuscinetto e della lubrificazione è fondamentale per estendere la durata del cuscinetto in condizioni a bassa temperatura.