Boccole in ottone o in bronzo: come scegliere

Che differenza c’è tra ottone e bronzo?

L’ottone è una lega di rame e zinco. Il bronzo in origine era rame e stagno; oggi il nome copre tutte le leghe di rame il cui elemento principale di lega non è né lo zinco né il nichel: bronzo allo stagno, bronzo allo stagno con piombo, bronzo all’alluminio, bronzo al silicio, bronzo fosforoso. Per le boccole contano i bronzi allo stagno e i bronzi all’alluminio.

È l’elemento di lega a determinare il comportamento della superficie di scorrimento. Lo stagno indurisce la matrice di rame e forma una struttura che resiste all’usura adesiva contro l’acciaio; il piombo, dove presente, si spalma in un film tenero che aiuta il cuscinetto a sopravvivere a un momento senza olio. Lo zinco rende il rame soprattutto più economico, più resistente e più facile da lavorare: non aggiunge nulla alle prestazioni come cuscinetto e, oltre il 15 % circa, espone la lega alla dezincificazione in ambiente umido.

Perché il bronzo è il materiale per cuscinetti e l’ottone no

Una boccola vive o muore per tre proprietà: come si usura contro l’albero, come si comporta quando il film di lubrificante si assottiglia e come gestisce le particelle dure che in uno snodo finiscono sempre. Il bronzo allo stagno è buono in tutte e tre. È abbastanza tenero da inglobare la sabbia invece di rigare l’albero, abbastanza duro da mantenere il foro, e la sua struttura rame-stagno ha poca affinità con l’acciaio, quindi in lubrificazione limite non si salda all’albero. I gradi al piombo aggiungono un film d’emergenza; i bronzi all’alluminio rinunciano a parte di questa tolleranza in cambio di una capacità di carico molto più alta.

L’ottone, per sua natura, non ha nessuno di questi meccanismi. L’ottone da tornitura è duro per una lega di rame, ma la sua durezza viene dallo zinco e non è accompagnata da resistenza all’usura: contro un albero in acciaio sotto carico grippa e si usura più in fretta dell’SAE 660, e i detriti di usura sono abrasivi. Nelle norme sui bronzi non ha alcun valore pubblicato di carico o di velocità come cuscinetto. Funziona dove il carico è leggero, il movimento occasionale e il prezzo del pezzo conta: cerniere di porte e cancelli, attrezzature e maschere, distanziali, boccole di guida per moti lineari a bassa forza, ferramenta decorativa o elettrica.

Quando la boccola in ottone è la scelta giusta

L’ottone si guadagna il posto dove il pezzo è una guida o un distanziale, non un cuscinetto che porta un carico continuo.

• Carico radiale leggero, movimento lento od occasionale: cerniere, perni di cancelli e porte, leve a comando manuale, registri.
• Boccole di guida per moti lineari a bassa forza, dove un foro pulito conta più della durata a usura.
• Pezzi lavorati in grande serie da barra, dove il tempo ciclo domina il costo.
• Ferramenta elettrica o termica, dove servono conduttività e una finitura brillante.
• Servizio al coperto, a secco o appena oliato; non in acqua, non in marina, non in atmosfere ammoniacali.

Se il disegno dice «ottone» per una boccola caricata, chiedete perché. Spesso significa solo «metallo giallo», e il pezzo originale era in bronzo.

Quando la boccola in bronzo è la scelta giusta

Il bronzo è la scelta di default per ogni boccola che porta carico mentre si muove. La costruzione segue poi la lubrificazione disponibile.

• Bronzo fuso e lavorato a macchina (C93200, C90500, C95400): perni, steli di cilindri, riduttori e pompe con grasso o olio; qualsiasi misura, qualsiasi disegno.
• Bronzo avvolto (nastro CuSn8 con tasche o fori): perni a parete sottile e alto carico su macchine movimento terra e agricole, ingrassati.
• Bronzo con inserti in grafite: dove la rilubrificazione è impossibile o la temperatura distrugge il grasso, a bassa velocità.
• Bronzo sinterizzato impregnato d’olio: piccoli motori, elettrodomestici e trasportatori che non vedranno mai un ingrassatore.
• Bimetallo con supporto in acciaio e strato di bronzo: componenti automotive e oleodinamici con sede sottile e grandi volumi.

Si può distinguere l’ottone dal bronzo dal colore?

Non in modo affidabile. L’ottone appena lavorato è giallo vivo, il bronzo allo stagno è più caldo e tende al bruno, il bronzo all’alluminio è dorato e il «bronzo al manganese» C86300 è bruno scuro pur essendo un ottone. Olio, ossidazione, rivestimenti e illuminazione confondono tutto. Se la lega conta, leggetela sul disegno o su un certificato del materiale; quando la documentazione manca, un analizzatore XRF portatile la identifica in pochi secondi. La calamita non dice nulla: nessuna delle due leghe è magnetica.

La trappola sta nei nomi. «Bronzo per bronzine» (C93200), «bronzo commerciale» (C22000, un ottone al 10 % di zinco), «bronzo architettonico» (C38500, un ottone al piombo) e «bronzo al manganese» (C86300, un ottone al 25 % di zinco) si vendono tutti sotto la parola bronzo. Solo il numero UNS, EN o GB è una specifica.

L’ottone può sostituire il bronzo in una boccola?

Solo scendendo di categoria di servizio. Una boccola in ottone può sostituire una in bronzo in un perno poco caricato, se il cliente accetta una durata inferiore; una boccola in bronzo può sempre sostituire una in ottone, a costo maggiore. Sostituire l’SAE 660 con ottone da tornitura in uno snodo caricato e lubrificato si manifesta entro pochi mesi con un albero rigato.

Quando la domanda riguarda in realtà il costo, ci sono strade migliori che cambiare gruppo di lega: una boccola avvolta in CuSn8 usa una frazione del bronzo di una bronzina lavorata da pieno; una boccola bimetallica con supporto in acciaio mette uno strato sottile di bronzo su un guscio economico d’acciaio; una boccola in bronzo sinterizzato viene pressata a misura senza lavorazione. Quando il disegno lo consente, le quotiamo accanto al pezzo lavorato.

Indicate nella richiesta il numero di lega, il materiale e la durezza dell’albero, il metodo di lubrificazione e il carico. Sono questi cinque dati a decidere il materiale.