Frequently asked questions
Che vuol dire rullatura?
La rullatura consiste nel brunire e consolidare, senza asportazione di trucioli, superfici metalliche mediante l'uso di rulli.
Si formano trucioli durante la rullatura ?
No. La rullatura è una lavorazione finissima, consistente nella deformazione plastica degli strati periferici del componente costruttivo. La rullatura è la sola tecnica di lavorazione finissima senza asportazione di trucioli .
E' possibile affermare che i termini o espressioni "brunitura", "finitura con rulli di brunitura", "brunitura con rullo" e "rullatura" designano la stessa cosa?
Sì. La finitura con rulli di brunitura permette di generare una determinata rugosità sulla superficie del pezzo. L'obiettivo è ottenere una superficie che presenti caratteristiche ottimali quale piano di scorrimento nonché superficie stagna e di giunzione. I rulli, in metallo duro o di acciaio, esercitando pressione sul pezzo, dislocano le creste di superficie nello strato periferico.
La "cilindratura" è una tecnica che si differenzia dalla "rullatura"?
No. La cinematica della cilindratura e quella della finitura con rulli di brunitura sono identiche. In entrambe le tecniche rulli duri, esercitando pressione sul pezzo, dislocano le creste di superficie nello strato periferico. Il volume di materiale dislocato si sposta quindi dal basso verso gli avvallamenti di profilo i quali, in conseguenza di ciò, si sollevano. Dalle creste di superficie si formano dunque i plateau che conferiscono l'alta portanza alle superfici rullate. Nel caso della cilindratura l'obiettivo ricercato è l'aumento delle proprietà di resistenza.
La forza di rullatura agisce sulla struttura creando in seno ad essa tensioni intrinseche che aumentano la resistenza dinamica del materiale. La formazione di questo stato del materiale si estende su una profondità da 0,5 a 0,7 µm.
L'aumento di resistenza dipende dalla forza di rullatura, dalla geometria del rullo e del pezzo, dalle proprietà dei materiali e dal numero di giri .
Quale qualità di superficie si ottiene con la rullatura?
In definitiva si formano superfici lisce come specchi, a bassa rugosità (<1µm) e a coefficiente ridotto di attrito radente.
Per misurare la qualità di una superficie si utilizzano come grandezze di misura la rugosità media Rz e la portanza del materiale Mr.
La rullatura consolida la superficie del pezzo nella zona d'azione migliorando così la resistenza all'usura e l'inossidabilità , e alzando il limite di fatica del materiale.
Siccome il volume resta invariato, circa la metà delle rugosità sulla superficie è eliminato con simultaneo spostamento dello stesso volume verso l'alto. La rugosità finale ottenibile è in rapporto diretto con la rugosità della superficie sottoposta a lavorazione preliminare.
Esistono definizioni di cosa sia la qualità della superficie?
Sì. I termini "rugosità ", "portanza del materiale", "profilo di rugosità ", "tratto di misura" e "profondità di taglio" sono rappresentati in diagrammi e con curve, e descrivono la qualità della superficie.
Il pezzo deve ruotare durante la rullatura?
Durante la rullatura può ruotare il pezzo o l'utensile, oppure possono ruotare entrambi.
E' necessario che un utensile motorizzato effettui una rotazione destrorsa?
Sì. Durante la rullatura, l'utensile, per ragioni di carattere costruttivo, movimenta il pezzo con rotazione destrorsa; una rotazione sinistrorsa impedirebbe la rullatura.
E' possibile rullare qualsiasi materiale?
E' possibile rullare qualsiasi metallo deformabile plasticamente. La durezza del materiale deve essere inferiore a 45 HRC (durezza Rockwell) utilizzando utensili rullatori convenzionali. I brunitoi a punta di diamante permettono la lavorazione di pezzi sensibilmente più duri (< 60 HRC).
La laminabilità di un materiale si definisce mediante l'allungamento a rottura; Se questi è di più del 5%, il materiale, in condizioni normali, è laminabile. Più l'allungamento a rottura è grande, maggiore è la deformabilità plastica dei materiali.
Normalmente è anche possibile rullare materie plastiche, queste tendono però, dopo un certo tempo, a riprendere la forma originale, per cui la brunitura si rivela meno efficace.
E' necessario raffreddare e lubrificare durante la rullatura?
Normalmente la rullatura richiede una lubrificazione minima consistente ad es. nello spruzzare un olio fluido sul pezzo prima della lavorazione. Nel caso di alte velocità di rullatura o forti pressioni di laminazione si raccomanda di raffreddare / lubrificare continuamente con emulsione o olio. Una emulsione refrigerante / lubrificante permette anche la rimozione di particelle di sporco e perciò deve essere sufficientemente ben filtrata per evitare l'usura dell'utensile dovuta all'effetto abrasivo. Raccomandazione per il filtraggio: < 40 µm.
A quali velocità e con quali avanzamenti è possibile rullare?
La velocità di rullatura può essere pari fino a 200 m/min. Si raccomandano valori tra 100 e 150 m/min. L'avanzamento dipende dal principio di funzionamento dell'utensile utilizzato nonché dal diametro dello stesso. I valori normali degli utensili rullatori monorullo vanno: da 0,05 mm/giri a 0,3 mm/giri; quelli degli utensili rullatori a più rulli: da 0,20 mm/giri a 3,0 mm/giri.
Quali geometrie è possibile rullare?
E' possibile rullare le superfici esterne ed interne di quasi tutti i pezzi simmetrici per rotazione. La possibilità di rullare segmenti discontinui o profili asimmetrici deve essere valutata in funzione dell'utensile rullatore disponibile. Esempi di possibili profili: cilindrici, conici, sferici, diversi diametri con e senza gradini, gradini, profili inclinati, fori passanti, fori a più diametri, fori ciechi, filetti, profili interni ed esterni, superfici piane, bordi, punti, punti liberi, punti indietro, raggi, profili a gomito, splines, superfici libere ecc.
Occorre un sovrametallo per la rullatura di diametri?
Sì. La rullatura è una tecnica di deformazione a freddo. La lavorazione preliminare dipende dalla duttilità e dalla tenacità del materiale da lavorare. E' dunque necessario tener conto di quanto segue: rugosità da ottenere con la lavorazione preliminare, e rugosità desiderata da ottenere con la rullatura; sovrametallo prima della rullatura; tipo di lavorazione preliminare. Un'ideale lavorazione preliminare consiste nell'ottenere un profilo di rugosità (profilo di rotazione) uniforme. Inadatte sono superfici con una rugosità fortemente irregolare (ad es. superfici striate).
Una superficie con rugosità Rz comprese fra 6 e 15 µm è da considerarsi come ben preparata. Nel caso di materiali con scarso allungamento a rottura, quali ghisa grigia, magnesio e acciai di elevata qualità , la rugosità Rz della superficie preparata deve essere inferiore ai valori 6 -15 µm. Le tolleranze di produzione devono corrispondere alla qualità del pezzo finito o alla qualità IT 7 quando si usano utensili rullatori a più rulli.
Come si determina il sovrametallo per preparare la rullatura?
Il sovrametallo necessario dipende dai seguenti fattori: tipo di preparazione, rugosità di preparazione, materiale. Il metodo più sicuro per determinare il sovrametallo è un test preliminare, consistente nel sottoporre un pezzo a lavorazione preliminare in vista della rullatura; nel misurare il diametro ottenuto; e poi nel rullare. Dopo la rullatura si mette a confronto il diametro realizzato mediante rullatura con il diametro ottenuto con la lavorazione preliminare. La differenza è il sovrametallo necessario.
Nel caso di superfici tornite tener conto di quanto segue per determinare il sovrametallo: il sovrametallo nel diametro corrisponde al valore Rz della superficie tornita. Nel caso di superfici smerigliate tener conto di quanto segue per determinare il sovrametallo: il sovrametallo nel diametro corrisponde al valore Rz della superficie smerigliata dopo deduzione del 25-50%, perché, nel caso della smerigliatura, la portanza è maggiore per ragioni tecniche. L'avanzamento o la presollecitazione dell'utensile sono da determinarsi ogni volta in base al pezzo.
Quali vantaggi caratterizzano la rullatura?
Le superfici rullate presentano una bassa rugosità (fino a Rz<1µm) grazie all'alta portanza risultante dalla formazione favorevole di plateau, nonché grazie all'assenza di creste di materiale. Queste sono le ragioni per cui l'abrasività è estremamente bassa. Dalla bassissima profondità delle rugosità superficiali Rz risulta un'alta portanza. Dall'evidente consolidamento del materiale e dall'aumento della durezza della superficie risultano a loro volta una maggiore resistenza all'usura, una minor tendenza alla fessurazione ed una bassa corrodibilità . Le superfici sono adatte come superfici di scorrimento, superfici stagne e superfici di giunzione.
Cambiano le tolleranze delle superfici sottoposte a lavorazione preliminare?
Normalmente le tolleranze dimensionali della lavorazione preliminare non cambiano durante la rullatura, dunque non peggiorano né migliorano, dato che la rullatura è una tecnica di deformazione e non di asportazione.
Questa è la ragione per cui la tolleranza dimensionale richiesta deve essere già rispettata quando si esegue la lavorazione preliminare. La rullatura, normalmente, non migliora le tolleranze di forma e di posizione (rotondità e cilindricità ) di alesaggi e perni.
Durante la lavorazione preliminare occorre evitare variazioni di misura superiori a IT 7 (nel caso degli utensili rullatori a più rulli) e a IT 9 (nel caso degli utensili rullatori monorullo molleggiati).
Troppo sovrametallo genera forze di rullatura molto grandi, diminuendo così la durata utile dell'utensile.
Quali vantaggi offre la rullatura rispetto ad altre tecniche?
Dato che la finitura è eseguita con un unico attrezzo, non è necessario l'intervento di macchinario speciale; l'esecuzione della finitura si semplifica sensibilmente, e inoltre si risparmiano costi di trasporto, di magazzinaggio e di preparazione macchina. La tecnica è estremamente robusta, rende i processi più sicuri ed è assolutamente silenziosa.
A confronto con tecniche ad asportazione di truciolo, si constata un miglioramento notevole dei valori caratteristici del materiale, quali rugosità , resistenza, durezza e resistenza all'usura. Le tecniche di rullatura si contraddistinguono per la loro elevata economicità , poiché consentono di realizzare la finitura a costi contenuti ed in tempi brevissimi senza diminuire l'elevato standard qualitativo.
Nessuna asportazione di materiale
La rullatura si esegue senza asportazione di materiale, e dunque senza formazione di pulviscolo e di fanghiglia di rettifica, per cui vengono meno i relativi costi di smaltimento .
