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Sfere

Le sfere sono componenti sferici che, come corpi volventi di cuscinetti a rotolamento, viti a ricircolo di sfere e guide lineari, sostengono il carico rotolando; vengono impiegate anche come otturatore di valvole di ritegno, sfere di riferimento per il posizionamento e la misura, mezzi di agitazione e sfere per le punte delle penne a sfera. I materiali comprendono acciaio al cromo-carbonio per cuscinetti (SUJ2), acciaio inossidabile (ad esempio SUS440C), acciaio al carbonio, metallo duro, ceramiche come nitruro di silicio, allumina e zirconia, metalli non ferrosi, vetro e resine. La precisione dimensionale è classificata per grado di precisione, definito da parametri quali la sfericità e la variazione del diametro; secondo la norma JIS B 1501, più il valore del grado è basso, maggiore è la precisione. Il materiale e il grado si scelgono in base al carico, alla velocità di rotazione, alla resistenza alla corrosione, alla temperatura e alle proprietà magnetiche o isolanti richieste dall'applicazione.

Come scegliere Sfere

  1. 1. Scegliere il materiale adatto all'applicazione

    Per cuscinetti ad alto carico si usa acciaio per cuscinetti; se è richiesta resistenza alla corrosione si impiega acciaio inossidabile, mentre per carichi leggeri e costi contenuti si usa acciaio al carbonio. Per cuscinetti ad alta velocità che richiedono leggerezza, amagnetismo e isolamento, o per ambienti sotto vuoto, il nitruro di silicio è una scelta adatta; per applicazioni a contatto con sostanze chimiche o dove non è possibile usare olio antiruggine, si possono considerare anche resine e vetro.

  2. 2. Determinare il grado di precisione in base alle prestazioni richieste

    I gradi sono indicati con valori come G3 ÷ G1000; più il valore è piccolo, minore è la variazione di sfericità e di diametro. Per mandrini di macchine utensili, cuscinetti a bassa rumorosità e alta velocità di rotazione conviene un grado piccolo, mentre per rotelle e applicazioni a carico leggero un grado maggiore evita una qualità superiore al necessario.

  3. 3. Verificare il diametro nominale e le dimensioni in pollici

    Il diametro nominale dei prodotti in catalogo va da 0,3 a 101,6 mm. Sono frequenti anche diametri nominali in pollici, ad esempio 1/4 pollice = 6,35 mm; occorre quindi verificare se il valore di progetto è in millimetri o in pollici e specificare una misura coerente con le dimensioni delle piste e della gabbia.

  4. 4. Valutare la qualità di rotazione con sfericità e rugosità superficiale

    La sfericità (2,5 ÷ 25 μm nei prodotti in catalogo) e la rugosità superficiale Ra (0,01 ÷ 0,15 μm) influiscono direttamente su vibrazioni, rumore e usura. Anche quando la sfera è usata per la tenuta di valvole o come sfera di riferimento per la misura, è necessario verificare che questi due valori soddisfino la precisione richiesta.

  5. 5. Verificare durezza e temperatura di esercizio

    La durezza influisce sulla resistenza all'usura e sulla resistenza alle impronte, ed è indicata in HRC o HV. Per impieghi ad alta temperatura occorre verificare la temperatura massima di esercizio (288 ÷ 1000 °C nei prodotti in catalogo) e la durezza a caldo; il metallo duro e le ceramiche mantengono più facilmente la durezza alle alte temperature.

  6. 6. Verificare la possibilità di lavorazioni aggiuntive

    Le sfere in acciaio temprato standard sono molto dure e rendono difficili foratura e saldatura. Per giunti a sfera, in cui uno stelo viene saldato alla sfera o la sfera viene forata, occorre scegliere sfere in acciaio a cementazione leggera, con profondità di cementazione ridotta, oppure sfere tagliate con superfici piane per il bloccaggio, ovvero prodotti predisposti per le lavorazioni richieste.

Questa guida è stata redatta dall'AI sulla base dei documenti e delle specifiche dei prodotti elencati. Verifica la documentazione di ciascun produttore prima dell'adozione.