L’upgrade ed il miglioramento del sistema di tenuta dei cilindri delle presse idrauliche può ripagare in termini di affidabilità, lunga vita d’esercizio e tempi di riparazione più brevi.
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? Mentre l’investimento in nuovi cilindri è significativo, la riparazione dei cilindri esistenti può comportare costosi tempi di inattività, ritardi nei programmi di produzione e costi di produttività.
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. Di seguito illustriamo alcuni rapidi suggerimenti per aiutarti a raggiungere questa sfida.
Checklist per una tenuta idraulica ottimale della pressa
Scegliere i materiali delle guarnizioni in base alle condizioni dei cilindri della pressa
Per determinare il/i profilo/i ed i materiali di tenuta ottimali, bisogna esaminare le condizioni fisiche di ciascun cilindro della pressa. Prendere in considerazione:
- Boccole usurate
- Componenti metallici
- Superfici segnate e danneggiate
Per un funzionamento della pressa senza perdite, gli elementi di tenuta devono compensare il movimento radiale dei pistoni e conformarsi alle irregolarità della superficie. In caso di superfici fortemente danneggiate, si può ridurre sostanzialmente il tasso di perdita ma non eliminarlo completamente.
Materiale di tenuta: materiali di tenuta ad alta resistenza all’estrusione (come il polimero termostabile Chesterton AWC800) contribuiscono ad evitare guasti dovuti all’estrusione della guarnizione.
Sistemi di supporto per guarnizioni: In caso di gioco eccessivo (gap extrusion) tra il pistone/stelo e la camicia/boccola, è consigliabile utilizzare un anello anti-estrusione (in plastica) per fornire supporto alla tenuta e ridurre il rischio di estrusione della guarnizione.
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. Richiede spesso una combinazione di materiali morbidi e duri, come quelli usati nel profilo Chesterton 11K per una massima affidabilità.
Ridurre l’attrito selezionando il corretto materiale della guarnizione
Sia i materiali di tenuta che il design delle tenute hanno la capacità di influire sulle forze di attrito. I materiali di tenuta (elastomeri e poliuretani) presentano valori differenti di coefficiente di attrito.
- Come guida generale, i poliuretani hanno un coefficiente di attrito inferiore rispetto ai materiali di tenuta elastomerici.
- 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. Ad esempio, una guarnizione in gomma a V (a pacco, set di anelli sovrapposti) rinforzato con tessuto (gomma telata), uno dei tipi di tenuta più comunemente usati nei cilindri della pressa, genera un attrito altissimo.
Ridurre l’attrito ed evitare la contaminazione dei fluidi selezionando un profilo idoneo di tenuta
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. Un design flessibile dei labbri della guarnizione può estendere la capacità di tenuta in alcune applicazioni.
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). Con questo metodo, nella maggior parte dei casi si possono evitare lunghe interruzioni nei processi di stampaggio dovute alla riparazione dei cilindri della pressa.
Funzionalità (velocità di installazione/riparazione e manutenibilità)
Un cilindro idraulico guasto ha un enorme impatto sull’intera linea di produzione. Poter contare su tempi di installazione rapidi della guarnizione e velocità nella riparazione dei cilindri è un fattore essenziale.
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. Il design split (taglio laser) della guarnizione può aiutare a ridurre il tempo di sostituzione della guarnizione del 30-40% rispetto alla guarnizioni commerciali.
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. Questo avvantaggia l’impianto sia in termini di manutenzione che di sicurezza.
Scegliere guarnizioni che non richiedono 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. Ciò richiede frequenti compressioni del set di tenuta, rimuovendo gradualmente gli spessori.
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. Di conseguenza, il loro utilizzo riduce la manodopera di manutenzione e il carico di lavoro riposto sul personale.
Conclusioni
Le guarnizioni ad alte prestazioni e i sistemi di di tenuta, opportunamente selezionati, aiuteranno a gestire la pressa in modo più economico risparmiando tempo. La minore richiesta di manutenzione e una ridotta possibilità di fallimenti non programmati possono garantire una maggiore disponibilità, una maggiore produzione e una manutenzione più predittiva dei cilindri della pressa.
Allo stesso tempo, l’upgrade del sistema di tenuta prolunga il ciclo di vita totale della linea di stampaggio. Soprattutto, queste scelte possono portarvi a raggiungere i vostri obiettivi di gestione patrimoniale e ottimizzare il livello di servizio/prestazioni del vostro impianto.
Articolo originale in inglese a cura di Istvan Hajzer, A.W. Chesterton EPS Product Line Manager.