Impianti per trattamenti e forni
Il trattamento termico delle molle. Uno studio di Agibi Progetti
Per tutti i macchinari che servono nel processo produttivo delle molle, come avvolgitrici, piegatrici, molatrici, e strumenti di controllo, in anni recenti ci sono state notevoli evoluzioni. Cosa avviene nel settore dei forni? Da questa domanda parte uno studio effettuato da AGIBI Progetti sugli effetti della circolazione dell'aria e dell'isolamento termico in forni a camera e forni a nastro utilizzati nel trattamento delle molle.
Spesso il trattamento termico viene considerato un costo, e non lo si analizza come parte fondamentale nel processo di produzione. Sollecitati da alcuni importanti clienti in Italia e in Germania, ai quali negli ultimi anni vengono richieste molle con performance sempre più elevate, gli specialisti di AGIBI si sono attrezzati con una strumentazione all’avanguardia per eseguire test sui forni. Per raggiungere livelli di qualità e soprattutto di durata superiori, è di importanza fondamentale che il trattamento termico sia eseguito secondo regole precise, con risultati ripetibili e certificabili su macchine anch’esse certificate.
Le specifiche del trattamento sono fornite dalle acciaierie, mentre i forni devono essere certificati secondo le normative di ultima promulgazione, fra le quali la più richiesta è la CQI9 per il settore Automotive e la AMS2750E per il settore Aerospace.
Alcuni clienti hanno messo a disposizione di AGIBI i loro forni di diverse provenienze per eseguire le prove sul campo, dalle quali è emerso che la maggior parte avevano grandi difficoltà a rispettare quanto previsto dalle normative (vedi i grafici di figura 2-4-5).
Si è quindi deciso di affidare a uno studio di fluidodinamica computerizzata la ricerca di una soluzione tecnica che permettesse di ottenere risultati largamente accettabili.
Sulla scorta dei risultati dell’indagine sono state apportate le modifiche al disegno degli elementi di convogliamento dell’aria e dell’isolamento termico e successivamente sono stati eseguiti i test per verificare la validità delle modifiche apportate.
Risultati ottenuti sui forni a camera:
Come previsto dalla norma AMS2750E, per eseguire le prove sono state inserite all’interno del forno n°15 sonde posizionate su un telaio secondo lo schema di figura 1.
Nel diagramma in figura 2 si vede un esempio dei risultati ottenuti presso un cliente prima delle modifiche, mentre nel diagramma in figura 3 c'è il risultato ottenuto dopo le modifiche ricavate dallo studio di fluidodinamica.
Si può notare che nel primo caso non è possibile ottenere nemmeno la classe 5 (±14°C), mentre nel secondo il forno di AGIBI Progetti è stato classificato in classe 1 secondo la AMS2750E (± 3°C).
Si rammenti che per avere la certificazione secondo la norma CQI9 è necessario rientrare almeno nella classe 4 (± 10 °C).
Così è stata sviluppata una nuova generazione di forni che presentano non solo un’eccezionale uniformità e costanza di temperatura, cosa che permette di ottenere certificazioni in osservanza alle norme più severe, ma offrono il vantaggio di risparmi energetici talvolta superiori al 40% rispetto ai forni tradizionali, grazie all’utilizzo di materiali di coibentazione speciali utilizzati nel settore aerospaziale.
A destra, la figura 1.
Figura 2:
Figura 3:
Risultati ottenuti su forni a nastro
In questo caso il nostro obiettivo è stato il miglioramento delle caratteristiche dei forni a nastro per raggiungere le performances richieste da un cliente operante nel settore medicale.
Le prove sono state eseguite inserendo sul nastro del forno 3 sonde flessibili posizionate ad una altezza di 20 mm dal piano, una al centro e due ai lati. Il tempo di passaggio è stato impostato a 30 min. (la durata media del trattamento richiesta dai clienti) e la temperatura di set point a 250°C (in un caso il cliente ha chiesto un test a 450°C).
Nei grafici 4 e 5 si vedono i risultati ottenuti sui forni standard di vecchia generazione, mentre il grafico di figura 6 mostra i medesimi parametri misurati su un forno modificato in base ai suggerimenti scaturiti dall’indagine del centro di fluidodinamica.
Il confronto tra i grafici non richiede spiegazioni: oltre alle oscillazioni dovute alla strumentazione di comando, si nota come nei forni con insufficiente circolazione d’aria e con inadeguata coibentazione (grafici 4 e 5) il materiale da trattare rimane alla temperatura desiderata per un tempo inferiore al 30%, mentre nei forni di nuova generazione questa percentuale sale fino all’80%.
Anche in questo caso si ha un vantaggio in termini di risparmio energetico pari a più del 40%.
Sotto, i risultati dei forni tradizionali nelle figure 4 e 5.
Figura 6: i risultati di un forno modificato dopo l'indagine del centro di fluidodinamica.
Figura 4:
Figura 5:
Figura 6:
di A. Bortolazzi
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