Studio delle prestazioni di lubrificanti liquidi antiusura ad elevate prestazioni mediante test tribologici e sviluppo di un banco prova dedicato = Study of high-performance anti-wear liquid lubricants through tribological tests and development of a dedicated test bench

La tribologia corrisponde ad un aspetto principale dell’ambito industriale, poiché molteplici meccanismi dipendono dal contatto e dall'interazione di superfici. I principali effetti del contatto tra superfici possono essere riassunti nell'attrito e nell’usura. L’attrito è necessario per la trasmissione del movimento, ma comporta un certo dispendio di energia. L’usura determina la perdita di materiale e in alcuni casi anche di performance nelle macchine. Per controllare e ridurre questi aspetti è consono inserire un sistema di lubrificazione nel meccanismo. Ad oggi giorno la disponibilità e scelta dei lubrificanti si è ampliata, determinando la presenza di più categorie con caratteristiche proprie. Di conseguenza, per un singolo meccanismo possono essere scelte più tipologie di lubrificanti, comportando differenti costi e performance. Il lavoro, svolto principalmente presso l’azienda Bottero s.p.a. si focalizza nello studio delle prestazioni di un lubrificante minerale ed uno sintetico in uno specifico sistema tramite la valutazione del coefficiente d'attrito e dell'usura prodotta. Il caso studio di riferimento corrisponde al meccanismo di un sistema perno biella situati all'interno della macchina formatrice. Il macchinario fa parte della linea produttiva di contenitori di vetro. La scelta riguardo a quale tipologia di lubrificante deve esser inserita nella macchina viene fatta dall’utilizzatore finale e può avere ripercussioni dirette sulla durata degli organi meccanici maggiormente sollecitati nell’impianto. Nel lavoro di tesi sono stati considerati due lubrificanti commerciali impiegati in condizioni di usura gravosa: un olio minerale (Gulf Harmony AW-68) e un olio sintetico (Klubersynth HM2-220). Per la caratterizzazione delle proprietà in esercizio degli oli lubrificanti sono stati seguiti due approcci distinti. Il primo approccio si basa sull’utilizzo di un tribotester di tipo block-on-ring, dove i campioni sono costituiti dagli stessi materiali sottoposti al medesimo ciclo di trattamento termico del perno e della biella, ma in configurazione di contatto non-conforme (blocco in strisciamento contro un anello). Per analizzare le prestazioni dei lubrificanti, oltre a riprendere i parametri del caso studio, si sono eseguite prove con carichi e velocità differenti. Questo metodo di prova essendo normato (ASTM G77) risulta più controllato e permette un confronto dei dati con la letteratura scientifica. Il secondo approccio è l'utilizzo di un banco prove, che è stato progettato, prodotto, assemblato presso l’azienda ospitante. Nella fase di progettazione sono stati studiati i parametri del caso studio (velocità di strisciamento, carico, tipologia di contatto e il sistema di lubrificazione), in modo da poterli integrare nel banco definitivo. Il banco prove permette di riprodurre più fedelmente rispetto al tribotester le condizioni di esercizio che si verificano nel meccanismo reale; a fronte di una maggiore complessità nell’interpretazione dei risultati sperimentali. Nei test si sono eseguite più prove con carichi differenti mantenendo costante la velocità. La variazione del coefficiente d’attrito in funzione del carico e del lubrificante scelto è stata confrontata per i due metodi di prova adottati. Le superfici dei campioni sottoposti a test sono state caratterizzate per quantificare l’entità del danno da usura nelle varie condizioni di prova e identificare i principali meccanismi di danneggiamento agenti.