Qualità garantita nei processi di imbutitura

Nel settore della deformazione della lamiera, l'imbutitura rappresenta uno dei più importanti processi di produzione dei corpi cavi. Come macchinari per il processo di deformazione vengono utilizzate presse idrauliche o meccaniche. Nonostante il processo venga ottimizzato, si verificano in continuazione sovraccarichi delle macchine e degli utensili così come errori di imbutitura sui pezzi prodotti. Si possono riconoscere in tempo anomalie di questo tipo monitorando il processo di produzione.

L'imbutitura riveste un'importanza fondamentale nella produzione in massa di articoli destinati all'industria automobilistica, dell'imballaggio e degli elettrodomestici. La gamma dei pezzi prodotti con i processi d'imbutitura spazia da pezzi con un diametro di pochi millimetri, come ad esempio valvole di contatto per dispositivi di sicurezza, sino a parti realizzate per il settore automobilistico, che possono avere dimensioni di diversi metri. Le operazioni di imbutitura prevedono diversi stadi e vengono realizzate su presse a trasferta, linee di lavorazione composte da diverse presse o su presse a trasferta per pezzi grossi.

I sovraccarichi delle macchine

Molti sovraccarichi delle macchine si verificano a causa di anomalie del processo di grave entità. Fra queste rientrano carichi doppi non consentiti oppure tagli parziali, rotture di componenti dell'utensile oppure sintonizzazioni difettose degli utensili. Nel corso del tempo, questi sovraccarichi su elementi strutturali delle presse, se di grave entità, possono provocare la formazione di crepe ed infine la rottura della testa della pressa, dell'albero a gomiti o della biella.

I sovraccarichi degli utensili

Se si verificano sovraccarichi limitati ad una zona dell'utensile o nei singoli stadi dell'utensile, e questi sovraccarichi sono inferiori alla forza nominale della pressa, sopravvengono "solo" danni agli utensili, in fase di trasferimento o eventualmente nelle operazioni successive, che a loro volta provocano infine l'arresto della pressa, costi di riparazione e - in ultima analisi - un calo di produttività.

Difetti qualitativi

Un'analisi dei difetti qualitativi dei pezzi prodotti per imbutitura evidenzia come siano spesso presenti guasti tipo strozzature, crepe, pieghe. Questi difetti di imbutitura, contrariamente ai difetti del processo, non provocano danni all'utensile o alla macchina. Non è necessario effettuare un fermo macchina immediato. Si tratta di una seconda classe di anomalie del processo che provoca difetti qualitativi dei pezzi d'imbutitura e la produzione di scarti, che infine vanno selezionati e smaltiti automaticamente.

L'impiego del monitoraggio del processo

Per le trafilerie e le aziende che lavorano la lamiera i sistemi di monitoraggio del processo rappresentano un aiuto efficace per garantire la qualità della produzione. L'operatore riceve in continuazione informazioni sul processo e sulle relative eventuali anomalie, che possono così venir riconosciute in tempo, consentendo di influire in tempi brevi sulla gestione del processo. Tramite la raccolta dei dati relativi alle macchine e al loro funzionamento è possibile inoltre effettuare un'analisi mirata dei punti deboli ed ottenere di conseguenza miglioramenti nella gestione del processo.
"I sistemi di monitoraggio del processo rilevano i segnali adeguati in fase di produzione, come ad esempio la forza di trazione o del premilamiera. Se i segnali rientrano entro determinati limiti prestabiliti, il processo viene classificato come privo di difetti. Se i limiti vengono superati, il sistema genera segnali di avvertimento, attiva un deviatoio di selezione per gli scarti oppure ferma la pressa", sostiene il Dr Thomas Terzyk, amministratore delegato della Prokos, società del gruppo Brankamp con sede ad Hannover.

La Brankamp offre soluzioni

Con attualmente 65 dipendenti ed un fatturato annuo di circa 10 milioni di euro, la società Brankamp si è assicurata, nei trent'anni trascorsi dalla sua fondazione, una posizione sicura e di rilievo nel mercato del monitoraggio del processo industriale e del controllo della qualità. La Brankamp offre diverse soluzioni per i produttori e gli utilizzatori delle macchine a deformazione. Nei processi di imbutitura, si possono persino riconoscere i sovraccarichi sugli utensili grazie al rilevamento e al monitoraggio di grandezze di misura caratteristiche, "Come grandezza indicativa del processo viene rilevata la forza della pressa esercitata in direzione dell'operazione di deformazione. Per poter riconoscere i sovraccarichi, a questo scopo vengono installati dei sensori di forza sulle macchine" sostiene Terzyk.. In base al tipo di pressa si possono utilizzare soluzioni diverse:

• Misurazione della forza nell'incastellatura della pressa o sulla biella. Il posizionamento dei sensori sulla biella consente una capacità di riconoscimento migliore dei sovraccarichi globali degli utensili e delle loro cause rispetto ai sensori posizionati nell'incastellatura. Si può effettuare una misurazione della pressione esercitata dalle forze di deformazione nel sistema idraulico di protezione contro i sovraccarichi oppure nel dispositivo per l'imbutitura.
• "Nelle presse a trasferta o nelle presse a trasferta per grossi pezzi, per ottenere un monitoraggio dettagliato degli utensili, vanno installati sensori di forza adeguati, posizionandoli in base ai diversi stadi e ad operazioni di deformazione critiche. Questo procedimento offre - oltre al riconoscimento dei sovraccarichi dell'utensile - un aiuto efficace nell'allestimento in fase di riavvio della produzione. L'alto contenuto di informazioni dei segnali di forza relativi ai diversi stadi consente di ottenere - oltre alla protezione contro i sovraccarichi degli utensili - anche un controllo della qualità dei pezzi di imbutitura in fase di produzione" , aggiunge il Dr Terzyk.

Il monitoraggio dei processi di imbutitura

La qualità dei pezzi d'imbutitura viene determinata da numerosi parametri, che influiscono sul processo di produzione. Errori tipici d'imbutitura come strozzature, crepe o la formazione di pieghe di solito si verificano in determinate zone critiche dell'utensile. Questi errori del processo influenzano solo lievemente l'intera forza d'imbutitura. L'installazione dei sensori in prossimità di zone critiche dell'utensile è quindi necessaria soprattutto in caso di utensili per l'imbutitura di grosse dimensioni. La quantità di segnali relativi ad eventuali errori viene così aumentata e si ottiene un aumento anche della precisione di monitoraggio.

La sensoristica innovativa delle forze

Per ridurre al minimo possibile i costi della sensoristica applicabile agli utensili, la Brankamp ha sviluppato sensori di forza piezoelettrici innovativi e di costo contenuto. I piezosensori con dimensioni di misurazione diverse possono venir installati senza grosse difficoltà nella parte retrostante dell'utensile, per rilevare i cambiamenti locali delle forze di deformazione.

Riveste importanza significativa non solo la scelta delle zone di misurazione e dei sensori, ma anche la valutazione adeguata ed efficiente dei segnali di forza rilevati. La serie di dispositivi PK 6000 è stata sviluppata per l'utilizzo nella lavorazione della lamiera e specialmente per l'imbutitura. Sul display a cristalli liquidi vengono riportati sino ad 8 segnali del processo, ad esempio 4 segnali della biella e 4 segnali riferiti alle forze d'imbutitura. L'operatore li può utilizzare come materiale ausiliario ad elevate prestazioni per l'allestimento. Facilità d'uso, processo di monitoraggio efficiente (curve ad avvolgimento doppie) così come assistenza completa nella ricerca degli errori tramite rappresentazione grafica delle zone interessate, costituiscono ulteriori ed interessanti caratteristiche del dispositivo.