I materiali comunemente utilizzati nei cuscinetti portanti devono bilanciare resistenza all'abrasione, resistenza alla fatica, conduttività termica e compatibilità con i mezzi lubrificanti. Materiali diversi sono adatti a diverse condizioni operative. Le principali classificazioni dei materiali e gli scenari applicativi tipici sono i seguenti:
1.Materiali metallici
Babbit metallo
Ingredienti: leghe a base di stagno- (ad esempio Sn-Sb-Cu) o leghe a base di piombo (ad esempio Pb-Sn-Cu) contenenti substrati morbidi e particelle dure (ad esempio SnSb, Cu6Sn5).
Caratteristiche: Basso coefficiente di attrito, elevata resistenza all'usura, ma resistenza relativamente bassa, richiede l'installazione su supporto in acciaio o rame.
Applicazione: applicazioni leggere ad alta-velocità (come cuscinetti di turbine e generatori), dipendenti dalla lubrificazione a velo d'olio.
Leghe a base di rame-
Materiali tipici: Bronzo (come ZCuSn10Pb1), bronzo alluminio (ZCuAl10Fe3).
Caratteristiche: elevata resistenza, buona conduttività termica, ma coefficiente di attrito leggermente superiore al metallo Babbitt, richiedono una buona lubrificazione.
Applicazione: velocità media, condizioni di carico medio (ad es. mandrini di macchine utensili, alberi di propulsione di navi).
Leghe a base di alluminio-
Materiale tipico: leghe di alluminio-stagno (come AlSn20Cu).
Caratteristiche: leggero, resistente alla corrosione, ma capacità portante limitata; è necessario un trattamento superficiale (ad esempio placcatura) per migliorare la resistenza all'abrasione.
Applicazioni: Settore aerospaziale (ad es. cuscinetti di motori aeronautici).
2. Materiali derivanti dalla metallurgia delle polveri
Cuscinetti imbevuti di olio-a base di ferro-
Ingredienti: polvere di ferro miscelata con polvere di rame e sinterizzazione di grafite, porosità 10%-30%.
Caratteristiche: auto-lubrificazione (assorbimento dei pori), basso costo, ma bassa resistenza, la distribuzione della porosità deve essere controllata.
Applicazione: Scenari a bassa velocità e con carico leggero (ad es. motori di elettrodomestici, cuscinetti di pompe dell'acqua per automobili).
Cuscinetti imbevuti di olio-a base di rame-
Ingrediente: polvere di rame mescolata con grafite, sinterizzazione, porosità 5%-15%.
Caratteristiche: la migliore conduttività termica è superiore a quella del cuscinetto in ferro-, ma il costo è più elevato, adatto per applicazioni a media e alta velocità e con carico medio.
Scopo: Attrezzature per ufficio (ad esempio, stampanti, fotocopiatrici). Materiali non-metallici
Materiali polimerici
Materiali tipici: PTFE, PI, Nylon (PA).
Caratteristiche: auto-lubrificante, resistente alla corrosione, silenzioso, capacità portante limitata, rimontato (ad es. riempitivo in fibra di vetro, riempitivo in bisolfuro di molibdeno).
Usi: macchine alimentari, apparecchiature chimiche (come cuscinetti per alberi di agitazione).
Materiali ceramici
Materiali tipici: Allumina (Al2O3), Nitruro di silicio (Si3N4).
Caratteristiche: resistenza alle alte temperature, resistenza all'usura, buon isolamento, ma fragile, richiedono l'uso con boccole metalliche.
Applicazione: applicazioni ad alta-temperatura e alta-velocità (come cuscinetti di turbine a gas).
Materiali in grafite di carbonio
Ingredienti: Grafite naturale o artificiale, eventualmente impregnata con resina o metalli (es. antimonio, rame).
Caratteristiche: auto-lubrificante, resistente agli agenti chimici-, ma con bassa resistenza e richiede la combinazione con supporti metallici.
Usi: Cuscinetti per la lubrificazione dell'acqua (ad es. alberi di poppa di navi), cuscinetti per pompe chimiche.
Cuscinetto del giornale
4. Compositi
Compositi metallo-polimerici
Struttura tipica: Steelback + strato di scorrimento PTFE/PI (ad es. Duroglide®, Rulon).
Caratteristiche: combinato con la resistenza del metallo e le proprietà auto-lubrificanti del polimero, adatto per applicazioni a media e alta velocità.
Scopo: motore automobilistico, cuscinetti del compressore.
Compositi metallo-ceramica
Struttura tipica: parte posteriore in acciaio + rivestimento ceramico (es. Al2O3, WC).
Caratteristiche: Elevata resistenza all'abrasione, resistenza alle alte temperature, adatto per ambienti estremi.
Applicazioni: aerospaziale, apparecchiature energetiche (ad es. mandrini di turbine eoliche).
