Prove di laboratorio su ingranaggi meccanici, in acciaio e in plastica

Unilab Laboratori Industriali s.r.l. mette a vostra disposizione le proprie competenze ed attrezzature per eseguire prove di laboratorio su ingranaggi

Prove di laboratorio su ingranaggi – A cosa servono?

Un ingranaggio è un elemento meccanico dentato, come un albero o una ruota, che ruotando sul proprio asse e accoppiandosi a un altro elemento dentato trasmette un momento torcente modificando la velocità e/o la direzione attraverso ben note leggi del moto. Gli ingranaggi sono utilizzati in tutte le applicazioni nelle quali è richiesta una trasmissione di potenza, dai piccoli meccanismi di un orologio fino ai ruotismi di turbine a gas e ai movimenti di macchine operatrici (movimento terra, impianti di sollevamento, power train, etc).

Gli ingranaggi industriali sono elementi complessi da punto di vista di:

  • varietà di applicazioni alle quali possono essere sottoposti
  • materiali con i quali sono realizzati (acciaio, ghisa, alluminio, plastica, polveri sinterizzate, ecc.)
  • trattamenti di rivestimento superficiale
  • geometrie complesse e traiettorie di contatto (dentatura diritta o elicoidale, ingranaggi cilindrici, conici, sghembi)
  • Grado di qualità (ISO, DIN, AGMA, JIS, BS,…)

Tali aspetti possono far comprendere l’importanza e la necessità di informazioni evolute sia per la progettazione che per lo studio del funzionamento di questi complessi componenti meccanici.

Inoltre, un malfunzionamento di un sistema di ingranaggi può portare a conseguenze significative per l’intero sistema su cui è montato (fermo macchina, rotture improvvise, ulteriori danni) con conseguenti danni economici che superano di ordini di grandezza il costo del mero componente.

Il settore degli ingranaggi si sta progressivamente spostando verso l’utilizzo di materiali sempre più performanti (leghe speciali, superleghe e tecnopolimeri caricati), finiture superficiali molto spinte, bassissimi livelli di rumorosità e vibrazione, ruotismi che si possano adattare alle condizioni di temperatura in esercizio. Inoltre si cerca di ridurre sempre più le perdite di energia, ottimizzando i livelli di lubrificante e gli attriti di funzionamento.

Il mondo automotive, nel quale peso e rumorosità sono aspetti di forte criticità, rappresenta il primo mercato del laboratorio Unilab, e il passaggio da motori a combustione a motori elettrici sta profondamente mutando il settore della trasmissione ad ingranaggi.

In Unilab puoi trovare servizi tecnici di analisi specificatamente dedicati a questi componenti e che ti aiutano sia nella fase di sviluppo di nuovi progetti che nello studio del comportamento di sistemi consolidati.

Sia che la tua azienda progetti e realizzi nuovi prodotti che si configuri come un utilizzatore di questi componenti o un subfornitore che agisce su progettazione di terzi, un laboratorio in outsourcing competente e attrezzato può fare realmente la differenza.

Prove di laboratorio sugli ingranaggi – Studio dei materiali

I nostri laboratori si occupano di analizzare diversi aspetti legati alla resa degli ingranaggi come:

  • la scelta del materiale e delle sue caratteristiche di resistenza
    le prestazioni dei rivestimenti superficiali
    la bontà del trattamento termico
    Il nostro laboratorio è a tua disposizione per informarti sulla tipologia di servizi inerenti allo studio di un ingranaggio

Ingranaggi metallici

  • Conformità del semilavorato di fornitura
    (barra, forgiato, fuso, near-net-shape): ove quest’ultima definizione si riferisce a tecnologie senza asportazione di truciolo come tranciatura fine, sinterizzazione delle polveri, MIM e oggi anche stampaggio 3D
  • Determinazione della composizione chimica, classificazione del materiale e delle sue caratteristiche a livello microstrutturale.

Ingranaggi in plastica

  • Natura del tecnopolimero POM (resina acetalica), PA (poliammide) o altri;
  • % e natura del rinforzo (fibra di vetro, carbonio o nanopolveri)
  • Trattamenti eseguiti da trattamentisti esterni
    • Trattamento termico: qualità, profondità, durezza
    • Trattamento superficiale: natura, spessore, durezza
  • Trattamenti termici

Test di laboratorio ingranaggiProve di laboratorio sugli ingranaggi – Studio della geometria

Cosa possiamo controllare in Unilab dal punto di vista geometrico? Mediante macchine di misura Zeiss a scansione continua, dotate di IV asse motorizzato, possiamo verificare le principali geometrie degli ingranaggi e certificare la conformità alle specifiche geometriche del cliente.

  • Controllo dentatura – macrogeometria (prima e/o dopo trattamento termico o superficiale)
  • Controllo profilo – microgeometria
  • Controllo rugosità, in funzione del processo di finitura (rettifica, lucidatura elettrochimica, etc)

Nel caso di ingranaggi in plastica il controllo della macro geometria è eseguibile in UNILAB anche mediante Tomografia, con valutazione dei difetti di iniezione e lo studio della uniformità del tecnopolimero (distribuzione, orientamento delle fibre di rinforzo)
É possibile effettuare rilievi dimensionali, geometrici e di rugosità di: ingranaggi cilindrici e conici, alberi a gomiti o a camme, alberi di trasmissione, viti e ruote senza fine, cuscinetti, cicloidi oltre che di componenti quali riduttori e scatole cambio.

Prove di laboratorio sugli ingranaggi – Studio di funzionamento

Geometrie corrette significano controllo delle vibrazioni e dell’acustica. Trattamenti superficiali adeguati comportano lunga vita dei sistemi. Lubrificanti corretti assicurano lunga vita dei ruotismi. Questi studi possono essere eseguiti in fase di progettazione, su prototipi funzionali ma soprattutto su componenti a fine vita, per studiare le condizioni in esercizio.
A titolo di esempio, possiamo effettuare:

  • Studi sulle condizioni di usura dopo un periodo di funzionamento;
  • Valutazioni delle condizioni di contatto mediante studio in profilometria e microscopia.
  • Failure analysis (SEM/EDX) per valutazione delle cause di rottura.
  • Esami frattografici mediante microscopia ottica ed elettronica a scansione (SEM)
  • Studi di correlazione tra NVH, whine, vibrazioni rispetto a parametri geometrici (macro-, micro-, rugosità) e alle condizioni di pulizia.
  • Studi di deformazioni in funzione della temperature di esercizio.

Temi di innovazione nell’analisi degli ingranaggi

Se la tua azienda è fortemente votata all’innovazione di prodotto, ti possiamo offrire servizi di:

  • Misura della Particelle residue (Cleanliness)
  • Misurazione quantità di olio residuo da lavorazione.
  • Studio avanzato della qualità geometrica di costruzione (modello 3D – oggetto reale)
  • Definizione di master di calibrazione per la misura degli ingranaggi

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