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Giornata aspra ed alte prestazioni alla Auto-Heinen
"Chiediamo le massime prestazioni agli impianti ed ai componenti
della nostra fonderia, perché l'industria automobilistica le richiede
da noi", afferma Robert Mahlberg, direttore di produzione del reparto
pressofusione della Auto-Heinen Automobiltechnik GmbH di Bad Münstereifel.
E questo signore sa di che cosa parla: l'azienda ha ricevuto da una parte
dei suoi clienti l'incarico di controllare la qualità di componenti
fondamentali per la sicurezza e di fornirli direttamente per la produzione
in serie. Un tale componente che deve soddisfare i massimi requisiti sono
i cilindri idraulici degli impianti di pressofusione che devono spostare
gli stampi e gli alimentatori delle forme ed altri componenti pesanti
in maniera precisa applicando una grande forza. Da lungo tempo l'azienda
della regione della Eifel punta sui cilindri idraulici della Hänchen
Hydraulik GmbH di Ostfildern presso Stoccarda.
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Pressofusione per l'industria automobilistica
Undici centri di fusione completamente automatizzati con robot integrato
per la sbavatura dei pezzi formano il cuore del reparto pressofusione
di Auto-Heinen. Essi lavorano con una forza di chiusura da 220 a 630 t.
Sono inoltre installati due centri da 600 t senza sbavatura automatica.
Qui vengono prodotti moduli e componenti speciali pressofusi di leghe
di alluminio. Per soddisfare del tutto gli alti requisiti del settore
si impiegano nove leghe diverse che vengono sottoposte a lavorazione a
temperatura compresa tra 660 e 720 °C. Un forno elettrico ed otto
forni a gas riscaldano le leghe che da qui vengono quindi trasportate
nello stato liquido ai forni dosatori dei centri di fusione.
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La vera iniezione di pressofusione
In una prima fase i cilindri idraulici Hänchen posizionano ora gli
stampi da 50 kg della forma di pressofusione, la quale viene chiusa dalla
fonditrice. Quindi la camera di riempimento dell'impianto di pressofusione
viene alimentata con la necessaria quantità di metallo per ogni
iniezione sottoponendo a pressione pneumatica la superficie del metallo
fuso del forno dosatore. Poi il metallo liquido viene pressato per l'iniezione:
l'asta dello stantuffo del cilindro di iniezione della fonditrice esercita
pressione sulla cosiddetta compressa di fusione. Questa camera di riempimento
per il metallo fuso è collegata alle cavità della forma
attraverso i canali di fusione e viene tenuta sotto pressione con la lega
fusa. In questo modo la lega giunge alla cavità della forma costituite
dagli alimentatori e dai nuclei sotto condizioni di pressione e temperatura
ben definite. Durante il raffreddamento si forma qui lo spezzone dell'articolo
pressofuso. Per le scatole dello sterzo, questa lega pastosa di alluminio
viene compressa di nuovo con uno stampo e quindi viene sottoposta a squeezing
che si ottiene parimenti con un cilindro dello specialista svevo dell'idraulica.
Ora il materiale si raffredda a forma chiusa. La forma si apre ed un robot
preleva il pezzo collocandolo in un utensile di taglio che asporta la
compressa, gli aggetti di trabocco ed i canali. A seconda dell'ordine
e dell'impianto, i pezzi vengono forniti agli acquirenti sotto forma di
spezzoni, di semilavorati o di prodotti finiti.
Fino a 1000 bar di contropressione sul cilindro
Per il sistema idraulico di questo campo applicativo devono essere soddisfatte
più condizioni: la temperatura ambiente è elevata in prossimità
del metallo fuso e delle forme. La pressione specifica di iniezione generata
nella forma è di 400. Per componenti tecnici si arriva a 600 bar
e per le scatole dello sterzo ed altri componenti stagni a pressione fino
a 1000 bar. Attraverso il metallo fuso, questa pressione di iniezione
genera una forza idraulica applicata alla forma. I cilindri Hänchen
vengono quindi sollecitati da una contropressione idraulica. Poiché
le piastre di mantenimento dei cilindri non possono essere applicate con
centratura sulla forma di pressofusione per motivi strutturali, non si
può evitare la comparsa di forze laterali. I componenti problematici
sono quindi le guarnizioni a causa della stabilità termica, le
guide delle aste degli stantuffi a causa delle forze laterali e la stabilità
a pressione passiva dell'intero cilindro a causa della contropressione.
Condizioni generali problematiche
"Sotto queste condizioni problematiche, la Hänchen ha dato prova
delle sue eccezionali capacità", afferma Mahlberg. "Se
si sono presentati problemi, è stato a causa dell'eccessiva sollecitazione
termica da parte nostra. Proprio a partire dall'impiego delle guarnizioni
di Viton e dei nuovi anelli di tenuta di Teflon, l'usura delle guarnizioni
non costituisce più il minimo problema". Le forme di pressofusione
di progettazione propria ma di costruzione esterna che vengono sottoposte
a manutenzione ed a riparazione nell'officina interna hanno subito un
progressivo sviluppo ed ora sono concepite in modo che agiscano sui cilindri
con una temperatura esterna massima di 70 °C. In zone particolarmente
critiche sotto l'aspetto termico si applicano ulteriori elementi distanziali
o anelli di raffreddamento per minimizzare la conduzione termica tra l'impianto
di pressofusione ed il cilindro. Qui Auto-Heinen ha raccolto ampie esperienze:
"L'esempio più estremo è stato quello di un cilindro
le cui guarnizioni avevano una durata inaspettatamente breve. Durante
un controllo risultò che i cilindri idraulici venivano sollecitati
termicamente in maniera estrema. Questo problema è stato potuto
risolvere disponendo diversamente l'unità di riscaldamento con
mezzi molto semplici. La stabilità termica dei prodotti Hänchen
è però un punto fondamentale a favore di tali componenti",
riassume il direttore di produzione del reparto pressofusione. I cilindri
idraulici di Ostfildern vengono inoltre impiegati anche da costruttori
di fonditrici per il posizionamento del montante della macchina e del
dado di chiusura.
Stabilità dei cilindri idraulici
Le forme per fonderia sono dimensionate per la produzione di 100.000 spezzoni
con un tempo di ciclo da 30 a 60 secondi. I cilindri sopravvivono a queste
sollecitazioni senza sostituzione delle guarnizioni, afferma lo specialista
della pressofusione: "Con i prodotti di altri costruttori, all'inizio
abbiamo fatto anche buone esperienze. Le durate erano tuttavia drasticamente
minori e la sollecitazione termica e le forze laterali portavano ad un'usura
eccessiva". La fonderia impiega quasi esclusivamente cilindri della
serie 120 del catalogo elettronico E-Kat della Hänchen, i quali operano
alla pressione di esercizio di 160 bar. Questi cilindri sono stati modificati
per temperature ambiente massime di 200 °C per mezzo i particolari
combinazioni di guarnizioni e raccordo per l'olio di perdita e sono idonei
per operare con il fluido HFC. A prescindere da questa piccola modifica,
si tratta di un economico cilindro di serie. Per motivi di ingombro, un
cilindro è una struttura speciale ed un altro cilindro opera a
300 bar mediante un moltiplicatore di pressione. A causa della pressione
specifica di iniezione applicata sull'alimentatore con una superficie
della forma particolarmente grande, vengono generate forze di 56 t, le
quali vengono compensate dai soli cilindri Hänchen; per questa ragione,
in essi è stata integrata una valvola antiritorno che può
essere sbloccata idraulicamente.
Ordinazioni con l'E-Kat
Da Auto-Heinen le ordinazioni avvengono esclusivamente mediante il catalogo
elettronico. Il giudizio unanime: notevolmente più pratico di un
catalogo cartaceo. Dopo 100.000 cicli, le guarnizioni vengono sostituite
ed il cilindro riprende ad operare. Se la relativa forma non viene più
utilizzata, i cilindri vengono immagazzinati e, se necessario, riutilizzati
per nuove forme. Per Mahlberg è decisivo il fatto che può
ricevere in brevissimo tempo guarnizioni di ricambio anche per cilindri
di 20 anni sulla base del numero del prodotto, le quali sono naturalmente
di materiali moderni come il Teflon.
I prodotti
Grazie anche ai cilindri idraulici vengono così costruiti portagruppi
particolarmente resistenti alle vibrazioni per il motore, il cambio e
per altre unità, componenti idraulici come scatole adattatrici,
di regolazione dell'acqua di raffreddamento, di disinnesto della frizione
e del cambio, coperchi di pompe e pistoni di comando, scatole complesse
per i supporti per alberi a camme e testata e componenti di comando del
cambio come forcelle e bilancieri. Si aggiungono i moduli di supporti
di cuscinetto per pedali, elementi di comando interni, portasatelliti
ed alberi di compensazione. Questi campi di attività richiedono
requisiti straordinari alla tenuta a pressione, alla resistenza, alla
resistenza all'usura ed alla complessità: caratteristiche che si
rispecchiano nei requisiti dell'industria automobilistica. Qui la Heinen
ha clienti come Ford, DaimlerChrysler, Volkswagen, Porsche, Visteon, INA,
Bosch, Mahle, Getrag e LuK, le quali richiedono componenti che superino
senza problemi una durata di 200.000 chilometri percorsi. Dai fornitori
la Auto-Heinen si aspetta la stessa qualità. Un motivo per cui
i cilindri Hänchen sono standard a Bad Münstereifel.
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