La pressa idraulica è una macchina utensile progettata per la compressione di un certo tipo di materiale. Per le modalità con cui sono costruite, per il principio di funzionamento di cui sono dotate e per i materiali a cui sono destinate, si differenziano in numerosi tipi e modelli.
Principi Fisici di Funzionamento
Il torchio idraulico è un dispositivo basato sul principio di Pascal che si comporta come un amplificatore di forza. Fu ideata nel 1975 dall’inventore inglese Joseph Bramah, sulla base della legge di Pascal. Ancora oggi sfrutta il medesimo principio ed è utilizzata in diverse applicazioni industriali, in particolare dove sono necessarie forze di grande entità. Ma come funziona la pressa idraulica? La pressa idraulica è dotata di un serbatoio d’olio e quando è sotto sforzo, è in grado di creare la forza utile al suo funzionamento.
La pressione esercitata può essere compresa tra qualche chilogrammo a migliaia di tonnellate al metro quadro. Pertanto ogni cilindro possiede una superficie di appoggio diversa. Per la legge di Pascal la pressione che si esercita su un punto di un liquido si trasmette pari in ogni altro punto. Se applichiamo una forza alla superficie S1 la pressione si trasmetterà anche alla superficie S2 che pertanto subirà una forza F2.
Il principio di Pascal trova applicazione ogni qualvolta si desideri amplificare una forza, sfruttando lo scorrere di un fluido all'interno di cilindri muniti di pistoni. Ad esempio, il principio è alla base del funzionamento della pressa idraulica, ovvero un'apparecchiatura meccanica che sfrutta lo scorrimento di un fluido, generalmente olio idraulico, per generare una forza tale da comprimere e compattare diversi materiali.
La pompa idraulica invia l’olio sotto pressione al pistone tramite la valvola a due vie. Il fluido viene successivamente indirizzato al pistone per mezzo della pompa idraulica che fa operare la piastra pressante; la piastra ha un ruolo essenziale poiché pressa i materiali. A seguito della compressione, l’olio viene rimandato nella parte anteriore del pistone (grazie alla valvola) compiendo il percorso contrario. Quando la compressione è terminata, la valvola si ricolloca nella posizione secondaria e manda l’olio nel senso opposto. In questo modo la macchina torna in condizione di riposo. È bene ricordare che per ragioni di sicurezza è inserita anche una valvola di emergenza che si apre in caso di pressione eccessiva.
Il Principio di Pascal e la Trasmissione della Pressione
Una delle proprietà dei liquidi è quella di trasmettere la pressione che agisce su un punto qualsiasi della sua superficie a tutte le sue particelle, in tutte le direzioni. A sua volta, tale pressione si sostanzia in una forza perpendicolare che agisce su ogni punto del liquido. Per verificare la proprietà è necessario compiere un semplice esperimento. Esempi di applicazione del principio appena illustrato sono la pressa idraulica, il torchio e i freni idraulici.
Prendete un contenitore formato da due cilindri completi di pistoni e comunicanti tra loro tramite un tubo. Il tubo tra i due cilindri permette il passaggio del liquido da un cilindro all'altro. Inoltre, è fondamentale che ciascun pistone aderisca perfettamente alla superficie del proprio cilindro. Se sul primo pistone si imprime una determinata forza fisica, tale forza eserciterà una pressione sulla superficie del primo cilindro.
La pressione illustrata in precedenza verrà quindi trasmessa in tutte le direzioni, per poi dirigersi verso il tubo di comunicazione sino ad arrivare al liquido contenuto nel secondo cilindro. Arrivata al secondo cilindro, essa verrà esercitata anche al secondo pistone. Affinché il sistema resti in una condizione di equilibrio, sul secondo pistone deve agire una forza pari a quella esercitata sul primo. È quindi sperimentalmente dimostrato che la pressione esercitata in un punto di un liquido in equilibrio si trasmette allo stesso modo e con la medesima intensità in ogni altro punto del liquido e, contemporaneamente, in tutte le direzioni.
Tipologie di Presse Idrauliche
Le presse idrauliche si dividono essenzialmente in presse a doppio montante e a collo di cigno, a seconda della direzione delle parti dedicate alla compressione e, di conseguenza, della loro struttura. Nonostante il medesimo principio di funzionamento, le macchine a doppio montante assicurano pressioni di lavoro più elevate e risultano essere più performanti. I range standard sono da 100 a 3500 ton, da 160 a 3500 ton (per prova stampi), da 630 a 3500 ton (a triplo effetto) e da 5000 a 10000 ton (per parti di scambiatori di calore).
Applicazioni delle Presse Idrauliche
In quali contesti viene impiegata? Le presse idrauliche hanno davvero moltissimi impieghi, in particolare dove sono richieste forze rilevanti. Sono più rapide rispetto alle presse meccaniche, per questo vengono sfruttate dove la pressatura e l’imballaggio devono rientrare in brevi tempi. La pressa idraulica viene utilizzata in diversi ambiti tra cui: il settore alimentare, edilizio e nel campo calzaturiero, recentemente anche nel riciclo di materiali plastici.
Si usano ad esempio in depositi di rifiuti, laminatoi, stazioni di smaltimento di rottami o centrali di compostaggio. Trovano anche applicazione nel settore alimentare, manifatturiero e edilizio.
La Piegatura della Lamiera
La funzione principale di una pressa piegatrice è quella di lavorare un foglio di lamiera per conferirgli una determinata forma. Generalmente sono macchine ad azione verticale nelle quali la forza generata dalla pressione del circuito oleodinamico provvede alla piegatura del pezzo da produrre. In relazione ad esso, i macchinari dedicati variano per potenza, forma e dimensioni. Nel caso in cui il processo di piegatura richieda più operazioni, è possibile una lavorazione tramite una linea di presse coadiuvate da manipolatori o robot, soprattutto se il pezzo ha dimensioni non gestibili a livello manuale.
Se il pezzo è maneggevole, le varie operazioni possono essere effettuate con la stessa pressa, ma con l’ausilio di apposti alimentatori, transfer e nastri di scarico. Il processo di piegatura è un tipo di alterazione plastica grazie alla quale si ottiene la deformazione della lamiera. In relazione all’angolo di raccordo, le piegature che si possono realizzare da dei semilavorati piani sono a U e V.
Per la piegatura di lamiere in acciaio industriale occorre una pressa piegatrice dotata di caratteristiche particolari e specifiche. È un dato di fatto che gli acciai variano le loro caratteristiche anche solo da colata a colata, nonché per eventuali difformità nel processo produttivo. In secondo luogo, una volta piegata la lamiera, i dati di targa dell’acciaio si modificano irreversibilmente dando origine a un materiale di struttura interna e caratteristiche fisiche differenti. Questo anche grazie all’orientamento delle fibre della struttura dell’acciaio createsi durante la laminazione.
Presse Idrauliche da Officina
La pressa idraulica da officina ha diversi vantaggi rispetto ad altre tipologie di presse, come quelle meccaniche o pneumatiche. Le presse idrauliche sono ampiamente utilizzate nelle officine meccaniche per svolgere lavorazioni varie, come piegare la lamiera, smontare dei cuscinetti, per effettuare riparazioni su dei motori o per la raddrizzatura di materiali. Essendo macchine soggette a continue sollecitazioni, è necessario che la loro struttura metallica e la qualità del circuito idraulico e di quello elettrico siano in grado di fare fronte alle lavorazioni da effettuare.
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Esempio di Sollevatore Idraulico
Un sollevatore idraulico (o cric idraulico) è costituito da due pistoni uno di area di appoggio pari a 10 cm2 e l'altro di superficie maggiore. In un sollevatore (o torchio) idraulico la superficie del pistone più piccolo è ⅒ di quella del pistone più grande.
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