Nell’industria pesante rientrano innanzitutto le industrie siderurgiche, dove possiamo includere sia le acciaierie che le aziende dedicate esclusivamente allo stampaggio a caldo dell’acciaio (dove sono presenti presse o magli per la forgiatura, fucinatura ecc.). Includiamo anche tutte quelle aziende dedite alla produzione o lavorazione dell’alluminio, quindi aziende di estrusione e laminazione alluminio o fonderie pressofusione di alluminio/magnesio.
Non è propriamente inglobato nell’industria pesante ma il settore automotive è caratterizzato da presse meccaniche ed oleodinamiche di grandi dimensioni ed un fermo impianto può costare diverse migliaia di euro all’ora. Un altro settore soggetto a usura di steli e camicie di cilindri e presse è quello definito come Wood Based Panel Industry (WBPI), ovvero produzione pannelli base legno.
La produzione di pannelli base legno avviene attraverso presse oleodinamiche, che possono essere presse singole, presse multi-piano o presse continue. Prima di capire come fare tenuta con successo su questi macchinari, individuiamo qual è la causa dell’usura di steli e camicie di cilindri e presse.
Cause dell'usura di steli e camicie
Le righe e l’usura di steli e camicie su cilindri e presse sono riconducibili nel 95% dei casi ad un utilizzo improprio dei sistemi di tenuta. Su steli e camicie di grandi dimensioni si installano spesso le guarnizioni originali fornite dal costruttore della pressa.
Esse sono quasi sempre realizzate in gomma (NBR), gomma telata (NBR + inserti in tela, nylon ecc.) oppure guarnizioni in poliuretano. Il problema di questi materiali è che hanno un alto (in alcuni casi altissimo) coefficiente d’attrito ed assorbono il fluido, con tutti gli abrasivi contenuti al suo interno.
Utilizzare un materiale con un alto coefficiente d’attrito per fare da guarnizione è la cosa più sbagliata che si possa fare. Inoltre, i profili con cui vengono realizzati le guarnizioni, siano essi profili con labbro ad U o guarnizioni a pacco (diversi anelli sovrapposti), non presentano un labbro positivo a coltello: le particelle abrasive contenute nel fluido si incastrano quindi tra la guarnizione e lo stelo o la camicia del cilindro, andando ad agire come carta vetro su questi componenti.
Soluzioni per una tenuta efficace
La soluzione è rappresentata dall’utilizzo di un materiale a bassa durezza, basso coefficiente d’attrito e profili idonei. Il miglior materiale attualmente disponibile sul mercato a livello globale per fare tenuta su cilindri e presse che presentano righe ed usura è un polimero termostabile progettato appositamente per risolvere i problemi di tenuta delle apparecchiature usurate, danneggiate, rigate o datate, per sopperire ai problemi di dimensioni, costi o tempi di fermo macchina.
Questo materiale esclusivo con una durezza pari ad 85 Shore A si adatta perfettamente alle irregolarità delle superfici e crea una tenuta positiva che consente di aumentare il tempo medio tra le riparazioni (MTBR) dei cilindri e delle presse. Il polimero in oggetto ha un’eccezionale resistenza all’abrasione ed all’usura rispetto ai materiali convenzionali (NBR, gomma telata, poliuretano,..).
L’usura delle tenute è di conseguenza inferiore. Il polimero termostabile a bassa durezza è facilmente lavorabile a macchina consentendo flessibilità di produzione: è possibile realizzare qualsiasi profilo di tenuta, nelle esatte dimensioni dell’apparecchiatura, evitando costi di lavorazione e tempi di attesa eccessivi.
Considerazioni sulla manutenzione e la scelta dei materiali
È un problema comune per gli tutti i responsabili di manutenzione di sistemi idraulici pesanti e presse di tutto il mondo: quando i cilindri di grande diametro si usurano e/o danneggiano, bisognerebbe investire in nuovi cilindri o riparare quelli esistenti? La maggior parte dei responsabili di impianti industriali sceglie di mantenere le vecchie presse funzionanti il più a lungo possibile con tempi di fermo e costi minimi.
Per raggiungere questo obiettivo, è fondamentale creare una tenuta ottimale del cilindro. Una scarsa tenuta può causare una serie di problemi che vanno dalla perdita di fluido idraulico a complicati lavori di sostituzione delle guarnizioni. Questi problemi sono facilmente evitabili con una solida pianificazione anticipata e scelte ponderate sul sistema di tenuta.
Per determinare il/i profilo/i ed i materiali di tenuta ottimali, bisogna esaminare le condizioni fisiche di ciascun cilindro della pressa. Per un funzionamento della pressa senza perdite, gli elementi di tenuta devono compensare il movimento radiale dei pistoni e conformarsi alle irregolarità della superficie.
Combinazioni di materiali e design delle tenute
Combinazioni di materiali: la giusta combinazione di materiali di tenuta consente alla guarnizione di aderire alle irregolarità della superficie. Un materiale di tenuta in poliuretano più morbido (a bassa durezza come il polimero Chesterton AWC805 o AWC825) può adattarsi a superfici più usurate rispetto ad un materiale più duro. Ma per resistere alle pressioni operative, un materiale morbido non può essere utilizzato da solo.
Sia i materiali di tenuta che il design delle tenute hanno la capacità di influire sulle forze di attrito. Alcuni materiali hanno un impatto significativo sulla forza di attrito, che può causare un’eccessiva generazione di calore (carico termico e degrado del materiale) e un’usura accelerata.
Il profilo della guarnizione ha il maggiore impatto sulla gestione delle forze di attrito. Una guarnizione a labbro è progettata con un precarico di tenuta automatico che ottimizza la forza di tenuta in base alle condizioni di pressione nel cilindro della pressa. Unendo un profilo a labbro con un materiale di tenuta in polimero termostabile (con un coefficiente di attrito inferiore) si ottiene la guarnizione ottimale.
Si andrà così a ridurre l’attrito tra i labbri di tenuta e le parti metalliche su cui lavorano (camicie o steli). L’usura sarà in questo modo ridotta mentre aumenterà la durata di servizio dei sistemi di tenuta (MTBF e MTBR).
Importanza della manutenzione e dei sistemi split
Un cilindro idraulico guasto ha un enorme impatto sull’intera linea di produzione. L’investimento in un design di tenuta split è un importante ritorno sull’investimento in quanto si possono ridurre i tempi di installazione e riparazione ad una frazione del tempo richiesto dalle guarnizioni standard, che necessitano invece dello smontaggio completo dell’apparecchiatura.
L’accessibilità del macchinario è un’altra considerazione su cui soffermarsi. Nei casi in cui è difficile accedere alla zona di tenuta del cilindro della pressa, gli addetti alla manutenzione traggono grandi benefici da una soluzione di tenuta split. Il grande vantaggio è che la pressa può tornare in servizio nel più breve tempo possibile.
Le tenute moderne e ad alte prestazioni sono inoltre progettate per garantire un funzionamento senza perdite e senza manutenzione. Le guarnizioni commerciali a V in gomma telata (anelli a pacco) richiedono una manutenzione periodica dopo l’installazione per compensare l’usura e integrare l’interferenza iniziale dei labbri.
Al contrario, i moderni profili di guarnizioni sono progettati per eliminare gli spessori e la regolazione della pre-compressione, non richiedono quindi una compressione meccanica.
Le guarnizioni ad alte prestazioni e i sistemi di di tenuta, opportunamente selezionati, aiuteranno a gestire la pressa in modo più economico risparmiando tempo. Allo stesso tempo, l’upgrade del sistema di tenuta prolunga il ciclo di vita totale della linea di stampaggio.
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