Rivestimenti abrasivi per la lavorazione di sfere ceramiche per cuscinetti ibridi = Abrasive coatings for the processing of ceramic balls for hybrid bearings

Il seguente progetto di tesi è volto alla ricerca di nuovi rivestimenti abrasivi da utilizzare nell’operazione di lappatura per la produzione di sfere ceramiche. Il progetto è stato svolto in collaborazione con l’azienda Tsubaki Nakashima Co.,LTD e in particolare con la sede di Pinerolo (TO) TN Italy SPA. La necessità di trovare dei nuovi rivestimenti abrasivi per la lappatura delle sfere ceramiche nasce dal fatto che, attualmente, i tempi di produzione per un lotto di sfere sono molto lunghi rispetto alla produzione delle sfere in acciaio e questo fa aumentare i costi della produzione. La tecnologia attuale sfrutta un sistema placca e mola sul quale vengono fatte rotolare le sfere in apposite gole, l’abrasione avviene grazie all’azione della pasta diamantata e alla pressione che si sviluppa tra placca e mola. La direzione del progetto è, quindi, quella di cambiare tecnologia e rivestire le gole della placca e della mola con un rivestimento abrasivo che riduca i tempi di lavorazione. Gli obiettivi sono ridurre i tempi di produzione ed il costo totale della lavorazione riuscendo a mantenere standard qualitativi elevati del prodotto finito e garantendo una buona durabilità del rivestimento. Nella ricerca dei nuovi rivestimenti si è collaborato col Professor Rocco Lupoi del Trinity College di Dublino che ha prodotto i dischi abrasivi, i quali sono poi stati testati e analizzati presso il Politecnico di Torino e presso la TN Italy SPA. I dischi che sono stati realizzati hanno un diametro di circa 3-4 cm e presentano un substrato in alluminio o acciaio e uno strato superficiale abrasivo. La tecnologia di produzione dei dischi è il Cold Spray. Si è misurata la capacità di abradere la sfera in Nitruro di Silicio da parte di ogni disco mediante prove al tribometro. I dati della prova e le successive analisi danno quindi un’idea della capacità abrasiva di ogni disco con il limite che la sfera e il disco nelle prove di laboratorio strisciano fra loro mentre in fase di produzione il movimento della sfera è di rotolamento e strisciamento. Nel primo capitolo verrà presentata un’introduzione alla tribologia per capire meglio la fisica di ciò che succede durante i test di laboratorio e durante la produzione delle sfere. Nel capitolo 2 verranno esposti gli obiettivi che sono stati prefissati per la tesi. Sarà inoltre esposto lo stato dell’arte dei test tribologici che coinvolgono sfere in nitruro di silicio e dischi diamantati abrasivi al variare delle condizioni ambientali, della granulometria dei dischi e dei trattamenti termici sul disco. Nel capitolo 4 verranno elencati i materiali utilizzati e le caratteristiche meccaniche, verrà inoltre spiegato il loro processo di produzione. Ci sarà inoltre la esposizione degli strumenti di misura utilizzati per la tesi. Nel capitolo 5 saranno esposte le analisi effettuate tramite gli strumenti prima di eseguire i test al tribometro che riguardano sfera e disco. Il capitolo 6 è dedicato all’esposizione dei parametri dei test e delle normative utilizzate per effettuare i calcoli e raccogliere i dati. Il capitolo 7 è dedicato alle analisi dopo i test al tribometro che riguardano sfera e disco e sono dedicate principalmente al calcolo dell’usura e a valutare come avviene l’usura. Nel capitolo 8 vengono esposte le elaborazioni dei dati e i principali grafici che riguardano l’usura. Nel capitolo 9 verranno esposte le conclusioni.