Proprio così: non ti è mai capitato che la regolazione dell’impianto in fonderia vada in direzione opposta al risultato della simulazione che hai appena eseguito?

Per capire meglio questo concetto, vediamo insieme alcune nozioni tecniche ricavate da prove realizzate presso i clienti: esempi reali, numeri tangibili e riscontri matematici con i quali ti puoi direttamente confrontare.

È arrivato il momento di scoprire il segreto per capire perché, a volte, i risultati delle simulazioni sono così differenti dalle regolazioni reali di processo nella tua fonderia.

Cercheremo di rispondere insieme alla domannda sottostante.

Perché il punto di lavoro del tuo impianto può essere così maledettamente distante dal risultato di una simulazione che hai cercato di curare nei minimi dettagli?

Il motivo si congiunge quasi sempre a considerazioni comuni.

In effetti, è autodistruttivo considerare solo aspetti progettuali che non escono dalle porte dell’ufficio tecnico e non prendono in considerazione gli aspetti principali che caratterizzano il gruppo iniezione di una pressa.

Ecco cosa voglio mettere evidenziare.

Se non confronti i risultati della tua simulazione con i dati tecnici del gruppo iniezione dell’impianto che hai scelto per stampare i tuoi pezzi, rischierai di compromettere seriamente il risultato finale.

Di seguito vedremo due esempi reali, relativi a due prove stampo: metteremo a nudo tutte le scelte tecniche effettuate a priori grazie ai risultati di due simulazioni di colata che, nonostante abbiano fornito dati precisi relativi alla regolazione del processo, non hanno permesso di raggiungere la migliore regolazione dell’impianto.

Oggetto della prima prova è un pezzo tecnico in alluminio (4 impronte) che deve essere verniciato al termine del ciclo produttivo.

Purtroppo, il cliente mi ha interpellato a causa di problemi di porosità che in passato hanno compromesso irreparabilmente la tenuta meccanica di un filetto.

L’analisi a tavolino dei parametri ha evidenziato alcune caratteristiche progettuali dello stampo interessanti, che vediamo di seguito.

Tempo di riempimento

Viene suggerito un tempo di riempimento pari a 28,30 ms.

Si nota che ad un tempo di riempimento di 28,30 ms corrisponde una velocità di attacco pari a 40,67 m/s (rappresenta un buon valore).

Corsa di seconda fase

Viene calcolata una corsa di seconda fase di ben 89,61 mm, nell’ipotesi di stampare con una pressa da 560 ton., con un pistone da 60mm di diametro.

Scelta delle migliori soluzioni

Le soluzioni scelte (macchina da 800 ton. con il pistone da 65, 70 e 75 mm) sono legate all’incrocio dei seguenti parametri.

–Pressione specifica sul metallo dinamica (ovvero, alla velocità di seconda fase del pistone) pari a, rispettivamente, 455,75 Kg/cm2 (pistone da 65mm), 412,91 Kg/cm2 (pistone da 70mm) e 373,10 Kg/cm2 (pistone da 75mm); abbiamo 421,67 Kg/cm2 con la macchina del cliente.

–Corsa di seconda fase pari a 76mm (pistone da 65mm), 66mm (pistone da 70mm) e 57mm (pistone da 75mm): il valore ottimale sarebbe di circa 60mm per riuscire a rispettare correttamente il tempo di riempimento calcolato: abbiamo 90 mm con la macchina del cliente.

–Velocità di seconda fase pari a, rispettivamente, 4,05 m/s (pistone da 65mm), 3,49 m/s (pistone da 70mm) e 3,04 m/s (pistone da 75mm) nel caso della 800 (il valore ottimale dovrebbe essere compreso tra 2 e 5 m/s per riuscire a generare un profilo di iniezione della pressa coerente): abbiamo 4,75 m/s con la macchina del cliente.

–Forza di apertura massima generata dall’iniezione pari a, rispettivamente, 502,38 ton (pistone da 65mm), 434,35 ton (pistone da 70mm) e 378,57 ton (pistone da 75mm) nel caso della 800 (il valore calcolato non deve eccedere la forza di chiusura della pressa): abbiamo 465,61 ton con la macchina del cliente.

–Tasso di riempimento del contenitore pari a, rispettivamente, 38 % (pistone da 65mm), 33 % (pistone da 70mm) e 29 % (pistone da 75mm): abbiamo 45 % con la macchina del cliente.

–Velocità di prima fase massima consentita pari a, rispettivamente, 0,57 m/s (pistone da 65mm), 0,64 m/s (pistone da 70mm) e 0,71 m/s (pistone da 75mm): abbiamo 0,49 m/s con la macchina del cliente.

Per quanto riguarda i dati di progetto, si nota che ad un tempo di riempimento di 28,30 ms corrisponde una velocità di attacco pari a 40,67 m/s.

Durante la fase di regolazione del processo, abbiamo ottenuto un tempo di riempimento di 23,90 ms, con una velocità di attacco pari a 48,17 m/s.

Per finire un ultimo dato: la velocità di seconda fase teorica calcolata è pari a 4,75 m/s, contro i 4,43 m/s misurati con le curve di iniezione, la quota ottimale di inizio della seconda fase teorica calcolata è pari a 240 mm, contro i 250 mm misurati con le curve di iniezione.

Sebbene la scelta del cliente (macchina da 560 ton. con pistone diametro 60 mm) sembri al limite, queste misure definiscono una ottima sovrapposizione dei risultati.

Ora ci occupiamo del secondo stampo.

Si tratta di un articolo prevalentemente estetico (maniglia che deve essere verniciata), sempre in alluminio, con stampo a 8 impronte.

L’analisi a tavolino dei parametri ha evidenziato alcune caratteristiche progettuali dello stampo interessanti, che vediamo di seguito.

Tempo di riempimento

Viene suggerito un tempo di riempimento pari a 36,92 – 40,23 ms.

Si nota che ad un tempo di riempimento medio di 38,58 ms corrisponde una velocità di attacco pari a 40,63 m/s (rappresenta un buon valore).

Corsa di seconda fase

Viene calcolata una corsa di seconda fase di 86,78 mm, nell’ipotesi di stampare con una pressa da 800 ton., con un pistone da 70mm di diametro.

Scelta delle migliori soluzioni

Le soluzioni scelte (800 con il pistone da 75 mm e 900 con il pistone da 80 mm) sono legate all’incrocio dei seguenti parametri.

–Pressione specifica sul metallo dinamica (ovvero, alla velocità di seconda fase del pistone) pari a, rispettivamente, 385,71 Kg/cm2 (800) e 441,37 Kg/cm2 (900); abbiamo 431,90 Kg/cm2 con la macchina del cliente.

–Corsa di seconda fase pari a 76mm (800) e 66mm (900): abbiamo 87 mm con la macchina del cliente.

–Velocità di seconda fase pari a, rispettivamente, 2,48 m/s (800) e 2,18 m/s (900) (il valore ottimale dovrebbe essere compreso tra 2 e 5 m/s per riuscire a generare un profilo di iniezione della pressa coerente): abbiamo 2,85 m/s con la macchina del cliente.

–Forza di apertura massima generata dall’iniezione pari a, rispettivamente, 454,87 ton (800) e 538,90 ton (900) (il valore calcolato non deve eccedere la forza di chiusura della pressa): abbiamo 521,91 ton con la macchina del cliente.

–Tasso di riempimento del contenitore pari a, rispettivamente, 32 % (800) e 29 % (900): abbiamo 37 % con la macchina del cliente.

–Velocità di prima fase massima consentita pari a, rispettivamente, 0,67 m/s (800) e 0,73 m/s (900): abbiamo 0,60 m/s con la macchina del cliente.

Per quanto riguarda i dati di progetto, si nota che ad un tempo di riempimento medio di 38,58 ms corrisponde una velocità di attacco media pari a 40,63 m/s.

Durante la fase di regolazione del processo, abbiamo ottenuto un tempo di riempimento medio di 31,70 ms, con una velocità di attacco pari a 49,45 m/s.

Per finire un ultimo dato.

La velocità di seconda fase teorica calcolata è pari a 2,85 m/s, contro i 2,95 m/s misurati con le curve di iniezione, la quota ottimale di inizio della seconda fase teorica calcolata è pari a 293,22 mm, contro i 293 mm misurati con le curve di iniezione.

Queste misure definiscono una eccellente sovrapposizione dei risultati.

Anche in questo caso il semplice risultato di una simulazione non ha consentito al cliente di ottenere immediatamente una regolazione dell’impianto stabile e imperturbabile nel tempo.

Attenzione: questo è un problema molto serio, che può costringere a infinite prove stampo con costi elevati per la fonderia.

Per questa ragione non puoi accontentarti di una semplice simulazione: devi conoscere molto bene il principio di funzionamento del gruppo iniezione di una pressa per trovare sempre le migliori combinazioni di parametri che possono portarti al migliore risultato finale in fonderia e scegliere la combinazione che più si avvicina a quanto hai calcolato a tavolino dopo la simulazione.

Detto ciò, voglio portarti alla seguente conclusione.

Se simulazione e fonderia si muovono in direzioni diametralmente opposte, è immediato avere il processo fuori controllo!

Se hai il processo fuori controllo, rischi di produrre fusioni problematiche, con elevate percentuali di scarto e costi di produzione elevatissimi.

Diventa fondamentale focalizzare l’attenzione su tecniche di regolazione del processo scientificamente provate, con lo scopo di arrivare a un punto di equilibrio della pressa asintoticamente stabile e imperturbabile nel tempo.

La mia esperienza mi ha portato a concentrarmi sull’ottimizzazione del processo di pressofusione, con l’obiettivo di studiare e realizzare il primo metodo certo per abbattere gli scarti di processo, che si appoggia su regole matematiche certe e si dissocia completamente da tecniche improvvisate.

Diventa fondamentale capire cosa deve essere fatto per stare lontani dagli errori che abbiamo analizzato insieme.

Se non possiedi il know how adeguato per invertire questa rotta, puoi appoggiarti a chi affronta quotidianamente questi problemi, a chi li analizza da anni e, finalmente, ha messo a punto un metodo certo per abbattere gli errori di produzione e gli scarti.

Soluzioni improvvisate possono portare a risultati finali molto scadenti.

L’ottimizzazione dei parametri di processo, la conoscenza profonda dei gruppi iniezione delle presse, la corretta gestione delle curve di iniezione e l’abbattimento drastico degli scarti di fusione possono portare ad avere i margini di profitto e di investimento che esistevano qualche anno fa!

Fondamentale è farti guidare correttamente all’analisi e al controllo del processo di pressofusione sfruttando regole matematiche certe, testate e provate in tante fonderie con ottimi risultati.

Ecco come devono essere analizzati i problemi, puntando sempre all’eccellenza produttiva della fonderia.

Con un metodo certo, con formule matematiche, con esperienza e buon senso: insieme alla tua esperienza saranno la carta vincente per ottimizzare il tuo processo produttivo.

Calcoli precisi e strategie di regolazione scientifiche, ad esempio, ti permetteranno di trovare sempre la quota di intervento ottimale della seconda fase.

La corretta lettura e la corretta interpretazione delle le curve di iniezione della macchina ti aiuteranno a capire se hai centrato correttamente il range di velocità di seconda fase del pistone di iniezione della pressa.

La matematica, unita alla tua esperienza, ti aiuterà a trovare la mappe dei tempi di riempimento di tutte le impronte in maniera corretta.

Le curve di iniezione dei tuoi impianti saranno il radar che ti permetterà di misurate tutte le velocità di attacco dei pezzi, sia in entrata che in uscita.

Nozioni approssimate riguardo il processo di pressofusione potrebbero guidarti nella direzione sbagliata.

Il tuo processo produttivo potrebbe essere instabile.

Gli scarti di produzione potrebbero essere elevati, casuali, imprevedibili, molto costosi e deleteri.

La produttività della fonderia decollerebbe con molta difficoltà.

I margini di investimento di qualche anno fa resterebbero solo un amaro ricordo.

Se ti affidi al metodo di lavoro giusto, ottimi risultati arriveranno molto rapidamente.

Gli scarti di fusione si abbatteranno drasticamente.

Ridurrai drasticamente le non conformità dei tuoi clienti.

Avrai il processo produttivo della tua fonderia perfettamente sotto controllo.

Abbatterai i costi dovuti alle inefficienze.

Le presse avranno cadenze produttive mai viste.

Puoi essere esempio di efficienza per i tuoi clienti.

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Roberto Camerin

L’esperto del processo di pressofusione