Impianti di pressofusione in fonderia
Cilindro idraulico
Undici centri di colata completamente automatici con robot integrato per la sbavatura dei pezzi fusi costituiscono il nucleo del reparto di pressofusione di Auto Heinen. Essi lavorano con una forza di chiusura da 220 a 630 t. A questi si aggiungono due centri di colata da 600 t senza sbavatura automatica. Qui vengono realizzati moduli e pezzi speciali di pressofusione in leghe di alluminio.
Un componente che deve soddisfare i requisiti più elevati sono i cilindri idraulici degli impianti di pressofusione, che muovono con precisione e con grande forza i punzoni e i cursori degli stampi e altri componenti pesanti. Da tempo, l'azienda dell'Eifel si affida ai cilindri idraulici della Herbert Hänchen GmbH di Ostfildern vicino a Stoccarda.
- Guarnizioni per elevata stabilità termica
- Cilindri per diversi fluidi idraulici
- Sistemi per basso attrito e usura
- pressione di esercizio fino a 300 bar
- Posizionamento di un pistone pesante 50 kg
- Pressione di colata tra 400 - 600 bar
- Temperatura esterna sul cilindro idraulico di 70 °C
- 100.000 cicli con un tempo ciclo da 30 a 60 secondi
- Cilindro idraulico serie 120 (150 bar) con dimensioni di 80/40/60 e 100/50/80 [alesaggio/stelo/corsa]
- Cilindro idraulico serie 300 con dimensione 80/50/40 e un'estensione dello stelo a sinistra di 18 mm
- Adatto per fluido HFC, temperatura fino a +200 °C
- Intensificatore di pressione con dimensioni 40/30/100
L'effettiva iniezione di pressofusione
Ora, per prima cosa, i punzoni dello stampo, che pesano fino a 50 kg, vengono posizionati dai cilindri idraulici Hänchen e lo stampo di pressofusione viene chiuso dalla macchina di fusione. Quindi, la camera di riempimento dell'impianto di pressofusione viene caricata per ogni iniezione con la quantità di metallo necessaria, pressurizzando la superficie del metallo liquido del forno di dosaggio mediante aria compressa. Successivamente, il metallo liquido viene iniettato durante l'‘iniezione’: in questo processo, la pressione viene applicata alla cosiddetta tavoletta di colata tramite lo stelo pistone del cilindro di iniezione della macchina di fusione. Questa camera di riempimento per il metallo liquido è collegata alle cavità dello stampo tramite i canali di colata, che vengono quindi mantenuti sotto pressione con la lega liquida. In questo modo, la lega entra nella cavità dello stampo, formata con i cursori e le anime, in condizioni definite di pressione e temperatura. Qui, durante il raffreddamento, si crea il grezzo per l'effettivo articolo di pressofusione. Nel caso dei corpi dello sterzo, la lega di alluminio pastosa viene nuovamente ricompattata tramite un punzone, spremuta, anch'esso azionato da un cilindro idraulico dello specialista di idraulica svevo. Successivamente, l'iniezione si raffredda con lo stampo chiuso. Lo stampo si apre e un robot preleva la rispettiva iniezione. Il robot posiziona l'iniezione in un utensile da taglio che taglia la tavoletta, le bave di troppo pieno e i canali. A seconda dell'ordine e dell'impianto, i componenti vengono consegnati al cliente come grezzi, semilavorati o prodotti finiti.
Fino a 1000 bar di contropressione sul cilindro idraulico
Per l'idraulica, questo campo di applicazione presenta diversi requisiti: la temperatura ambiente è elevata in prossimità del metallo liquido e degli stampi. La pressione di colata specifica generata nello stampo è di 400 bar. Per i componenti tecnici è di 600 bar e per i corpi dello sterzo e altri componenti a tenuta di pressione è di 1000 bar. Questa pressione di colata esercita una forza idraulica sullo stampo tramite il metallo liquido. I cilindri idraulici Hänchen sono quindi sottoposti a una contropressione idraulica. Poiché le piastre di supporto dei cilindri idraulici non possono essere montate in modo centrato sullo stampo di pressofusione per motivi costruttivi, non è possibile evitare le forze laterali. Le aree problematiche sono quindi le guarnizioni a causa della stabilità termica, la guida dello stelo pistone a causa delle forze laterali e la resistenza passiva alla pressione dell'intero cilindro idraulico a causa della contropressione.
Condizioni quadro problematiche
“Hänchen ha dato prova di sé in modo eccellente in queste condizioni problematiche”, afferma Mahlberg. “Quando si sono verificati problemi, sono stati causati da un sovraccarico termico da parte nostra. E soprattutto dall'utilizzo delle guarnizioni Viton e dei nuovi anelli di tenuta a labbro in Teflon, anche l'usura delle guarnizioni non è più un problema.” Gli stampi di fusione autocostruiti ma prodotti esternamente, che vengono sottoposti a manutenzione e riparazione nella propria officina, sono ora progettati in modo da gravare sui cilindri idraulici con una temperatura esterna massima di 70 °C. Nelle aree termicamente particolarmente critiche, vengono utilizzati distanziali o anelli di raffreddamento aggiuntivi per ridurre al minimo la conduzione di calore tra l'impianto di pressofusione e il cilindro idraulico. Auto Heinen ha maturato una vasta esperienza in questo campo: “L'esempio più estremo è stato un cilindro idraulico le cui guarnizioni si sono distinte per una durata inaspettatamente breve. Durante un controllo, si è scoperto che i cilindri idraulici erano sottoposti a sollecitazioni termiche estreme. Questo problema è stato risolto con mezzi semplicissimi riorganizzando il sistema di riscaldamento. Ma nel complesso, la stabilità termica dei prodotti Hänchen è un vantaggio fondamentale”, riassume il responsabile della produzione di pressofusione. I cilindri idraulici di Ostfildern vengono utilizzati anche dai produttori di macchine di pressofusione per posizionare la colonna della macchina e il dado di chiusura.
Stabilità dei cilindri idraulici
Gli stampi di fusione sono progettati ciascuno per la produzione di 100.000 iniezioni con un tempo ciclo da 30 a 60 secondi. I cilindri idraulici superano questo carico senza sostituzione delle guarnizioni, sottolinea lo specialista di pressofusione: “All'inizio abbiamo avuto buone esperienze anche con prodotti di altri produttori. Tuttavia, i tempi di fermo sono stati drasticamente inferiori, con sollecitazioni termiche e forze trasversali che hanno portato a un'usura eccessiva.” La fonderia utilizza quasi esclusivamente cilindri a catalogo della serie 120 del catalogo elettronico E-Kat (oggi configuratore di prodotti HäKo) di Hänchen, che funzionano con una pressione di esercizio di 150 bar. Sono stati modificati per temperature ambiente fino a un massimo di 200 °C mediante speciali combinazioni di guarnizioni e raccordo per olio di drenaggio e sono adatti per il fluido HFC. A parte questa piccola modifica, si tratta di un cilindro di serie economico. Un cilindro idraulico è una costruzione speciale per motivi di spazio, un altro funziona tramite un intensificatore di pressione con 300 bar. A causa della pressione di colata specifica, che agisce su una superficie dello stampo particolarmente ampia sul cursore, si verificano forze di 56 t. Questa forza è trattenuta esclusivamente dai cilindri Hänchen, nei quali è stata quindi integrata una valvola di ritegno che può essere sbloccata idraulicamente.
Ordine con HäKo
L'ordine presso Auto Heinen avviene esclusivamente tramite il configuratore Hänchen. Il giudizio unanime: molto più pratico di un catalogo cartaceo. Dopo 100.000 cicli di carico, le guarnizioni vengono sostituite e il cilindro idraulico viene rimesso in uso. Se lo stampo corrispondente non viene più utilizzato, i cilindri idraulici vengono immagazzinati e riutilizzati per nuovi stampi, se necessario. Per Mahlberg è fondamentale che possa ottenere guarnizioni di ricambio in tempi brevissimi anche per cilindri idraulici vecchi di 20 anni, utilizzando il numero di prodotto, guarnizioni naturalmente realizzate con materiali moderni come il Teflon.
I prodotti
Così, anche con l'aiuto dei cilindri idraulici, vengono creati supporti per gruppi particolarmente resistenti alle vibrazioni per motore, cambio e altre unità, componenti idraulici come adattatori, regolatori dell'acqua di raffreddamento, alloggiamenti per frizione e sterzo, coperchi di pompe e pistoni di comando, alloggiamenti complessi per cuscinetti dell'albero a camme e testata, nonché componenti di conferma del cambio come forcelle del cambio, bilancieri e attuatori. A questi si aggiungono come moduli supporti per pedali, cambi interni, porta satelliti e alberi di bilanciamento. Questi ambiti di attività pongono requisiti straordinari in termini di tenuta alla pressione, resistenza, resistenza all'usura e complessità, standard che si riflettono nei requisiti dell'industria automobilistica. Qui Heinen ha clienti come Ford, DaimlerChrysler, Volkswagen, Porsche, Visteon, INA, Bosch, Mahle, Getrag e LuK. Richiedono componenti che superino senza problemi una vita utile di 200.000 chilometri in auto. Auto Heinen si aspetta la stessa qualità dai fornitori, motivo per cui i cilindri Hänchen sono standard a Bad Münstereifel.
© Hänchen 2001