Soluzioni di granigliatura innovative per la rimozione di incrostazioni dagli alberi a gomito

Per garantire una superficie senza alcuna incrostazione, gli alberi a gomito forgiati da ThyssenKrupp Gerlach devono essere sottoposti a un processo di pulitura mediante granigliatura. ThyssenKrupp ha acquistato un impianto apposito dal leader mondiale nel settore della granigliatura, Rösler Oberflächentechnik GmbH. La macchina prodotta da Rösler è ora utilizzata per trattare 150 diversi tipi di albero a gomito ed è stata facilmente integrata nella linea automatizzata già presente.

ThyssenKrupp Gerlach GmbH, con sede a Homburg, Germania, è supportata nella sua attività da una consociata operante a livello globale, ThyssenKrupp Forging Group. Insieme, le due aziende formano uno dei leader mondiali di mercato nel campo degli alberi a gomito forgiati e lavorati a macchina. Il reparto di ricerca e sviluppo di ThyssenKrupp Gerlach GmbH si concentra sull'utilizzo di acciaio ad alto carico di rottura e di metodi di produzione alternativi per limitare il peso dei propri componenti: in tal modo, si riducono anche il consumo di carburante e le emissioni di gas di scarico. I sei milioni di alberi a gomito prodotti annualmente nello stabilimento di Homburg sono installati su motori in linea, a cilindri contrapposti, a V, a W e VR per automobili, veicoli industriali, motociclette, eccetera.

Superfici prive di incrostazioni
Una volta forgiati, gli alberi sono sottoposti a uno speciale processo di tempra e rinvenimento (ricottura), che produce sulla loro superficie uno spesso strato di incrostazioni che è molto difficile da rimuovere. Il successivo test per individuare eventuali microfratture, però, richiede una superficie perfettamente pulita. Ciò rappresentava un problema per ThyssenKrupp, come conferma il responsabile delle operazioni di rinvenimento, Stefan Nussbaum: "Con la granigliatrice che usavamo in precedenza, il trattamento degli alberi richiedeva un alto numero di operatori e presentava elevati rischi di incidente. Volevamo ottimizzare il processo, e abbiamo deciso di acquistare un nuovo impianto". L'abilità di produrre una finitura superficiale ottimale e la capacità di trattare diversi tipi di alberi a gomito erano i requisiti tecnici più importanti di questo nuovo sistema. Il cliente voleva anche che l'impianto si adattasse al capannone esistente senza richiedere alcuna modifica (ad esempio, nella fossa di fondazione o nel tetto). Nussbaum aggiunge: "Abbiamo contattato dieci fornitori, per poi ridurre la scelta ai quattro migliori. Alla fine, abbiamo scelto la RKWS 2x2 di Rösler per il suo design compatto e l'elevato grado di automazione".

L'individuazione del processo ottimale
Per ottenere questo alto livello di automazione nell'intero impianto, i tecnici di Rösler sono partiti dallo sviluppo di programmi PLC specifici per i quattro componenti più complessi da trattare a causa delle diverse lunghezze, le geometrie complicate e le strette aperture sul fianco degli alberi, caratteristiche che rappresentano le sfide maggiori a una finitura ottimale.
Per garantire i risultati migliori, i programmi PLC sono stati impostati per controllare tempo e velocità di granigliatura, giri al minuto, oscillazione e angolazione del getto. Tutti questi parametri sono stati determinati tramite simulazioni al computer e prove di granigliatura. E non è finita: un sistema di misurazione integrato assicura che i pezzi siano posizionati precisamente al di sotto delle turbine e in linea con i valori programmati. Il getto di granigliatura può essere regolato in qualsiasi momento ruotando il dosatore con un motore lineare. La RKWS, infine, è dotata di due stazioni di lavoro che possono essere adattate automaticamente al tipo di albero: un passo in più verso la completa automazione dell'impianto e l'eliminazione della necessità di intervento da parte di un operatore.

Automazione completa
Dopo la forgiatura, la ricottura e il raffreddamento, gli alberi a gomito finiti sono condotti alla RKWS 2x2 tramite un trasportatore aereo. Qui, il sistema di movimentazione li posiziona in un'unità di taratura per individuarne le caratteristiche. Dopo che le due stazioni di lavoro sono state regolate in base alle informazioni ottenute, un robot solleva gli alberi e li colloca sulle stazioni stesse. Questa procedura consente di trattare contemporaneamente due alberi a gomito piccoli e dal design semplice oppure un albero dalla geometria più complessa, posizionato a cavallo delle due stazioni.
Una volta chiuse le porte della camera di granigliatura, viene avviato il getto di media proveniente dalle turbine. Al contempo, l'albero (o gli alberi), posizionato sul portapezzi, inizia a ruotare e oscillare. Ciò garantisce che le incrostazioni siano rimosse dall'intera superficie, perfino dalle aree più critiche sui fianchi del componente.
 “Abbiamo molto apprezzato la regolazione automatica del getto di granigliatura, così come la rotazione e oscillazione impresse ai pezzi nel corso della lavorazione. Nessun altro fornitore ci aveva offerto queste caratteristiche", commenta Nussbaum.

Quattro turbine Long-Life Gamma 520 da 37 kW ciascuna (50 cavalli) assicurano l'intensità di granigliatura richiesta, proiettando fino a 4,5 tonnellate di media al minuto sui pezzi da trattare. Queste turbine ad alte prestazioni sono dotate di pale con una superficie operativa su entrambi i lati, così che le turbine possano essere utilizzate in entrambe le direzioni di rotazione.  La direzione di rotazione è infatti specifica per ogni tipo di albero a gomito, ed è uno dei parametri controllati dal PLC. Rispetto alle turbine tradizionali, le turbine Gamma raggiungono fino al 30% in più di velocità e offrono una resistenza all'usura eccezionale.

Eccellente resistenza all'usura e facilità di manutenzione
La resistenza all'usura della RKWS 2x2 di Rösler riflette la sua elevata capacità in termini di getto dei media. La camera di granigliatura è realizzata in acciaio al manganese spesso 10 mm, mentre le aree esposte direttamente al getto sono rivestite con piastre protettive resistenti e facilmente sostituibili di manganese con 10 mm di spessore o di acciaio temprato per utensili con 20 mm di spessore. Anche i supporti portapezzi sono di acciaio temprato. I contenitori dei media sono collocati sul fondo della camera di granigliatura nell'area più soggetta a usura proprio per evitare l'esposizione diretta del rivestimento al getto. Ciò contribuisce in modo significativo a ridurre l'usura e ad aumentare la vita utile dell'impianto. Anche i sistemi di trasporto e separazione dei media sono stati progettati specificamente per l'elevata capacità di proiezione della graniglia.
I tecnici di Rösler, infine, si sono concentrati sulla facilità di manutenzione dell'impianto. Questo è evidente dalla semplicità di accesso a tutti i componenti che richiedono manutenzione. Il sistema è anche dotato di una "gru a cavo" per una facile e veloce manutenzione delle turbine.