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Stream Finishing - l'alternativa verde ai processi accelerati chimicamente

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Processi in cmparson: lavorazione di ruote dentate altamente caricate per aerospazio

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Ci sono numerosi metodi e processi disponibili per il post-trattamento di componenti metallici prodotti industrialmente, con vari vantaggi e svantaggi a seconda delle dimensioni, della geometria, del materiale e dei requisiti di finitura. Esaminiamo quattro processi consolidati sul mercato per la finitura delle ruote dentate e li valutiamo in termini di salute e sicurezza, impatto ambientale ed efficacia dei costi

UNA RUOTA DENTATA - MOLTE SFIDE DI LAVORAZIONE

Molte ruote dentate in acciaio altamente caricate sono prodotte per l'uso nell'industria aerospaziale e devono essere rettificate con un grado di precisione estremamente elevato e temprate a livelli superiori a 60 HRC. La superficie di una ruota dentata è solida e resistente. Se si vuole che funzioni in modo sicuro e affidabile in seguito, la struttura della superficie deve essere impeccabile ed estremamente isotropa, cioè deve essere altamente uniforme in tutte le direzioni. Oltre a richiedere una rugosità inferiore a Ra 0,1 µm, la superficie involuta non deve essere ondulata o presentare scanalature di rettifica. Inoltre, i bordi sui lati e sulla testa del dente devono essere uniformemente arrotondati.

NON TUTTI I METODI DI LAVORAZIONE COLPISCONO NEL SEGNO

Ora che conosciamo i criteri, dobbiamo identificare quale processo è al top dove conta davvero.

Un'opzione è la levigatura e l'arrotondamento manuale o meccanico robotizzato. Qui la qualità della lavorazione durante tutto il ciclo di vita dell'utensile non rimane costante, poiché l'usura progressiva della mola o della spazzola porta ad una finitura superficiale sempre più imprecisa nel tempo. Entrambi i metodi producono risultati molto disomogenei nella lavorazione di geometrie interne, perché gli utensili possono adattarsi ai diversi componenti solo in misura molto limitata e sono difficili, se non impossibili, da posizionare in punti stretti. I componenti con tolleranze molto strette mettono a nudo i limiti di questi metodi, che non possono lavorarli efficacemente

La tecnologia attuale favorisce spesso i vibratori a canale per la lavorazione. L'utilizzo di alcuni liquidi di processo acidi può aiutare a ridurre i tempi di lavorazione. I tipi di liquidi utilizzati includono miscele contenenti sali di fosfato, acido fosforico, acido ossalico, ossalato di sodio, solfato, bicarbonato di sodio, cromato, cromato di sodio, acido cromico e acido solforico. La maggior parte di queste sostanze sono pericolose e i dipendenti necessitano di speciali dispositivi di protezione quando le maneggiano. Il cromato (di sodio) e l'acido cromico sono stati classificati come sostanze molto preoccupanti dal regolamento REACH (registrazione, valutazione, autorizzazione e restrizione delle sostanze chimiche) in quanto sono cancerogene, mutagene e, nel caso del cromato di sodio, tossiche per la riproduzione. Insieme all'acido solforico, ossalico e fosforico, sono anche sensibilizzanti per la pelle e, in alcuni casi, tossici. Per questo motivo, il sistema globale armonizzato di classificazione ed etichettatura delle sostanze chimiche (GHS) ha elencato le seguenti proprietà per la maggior parte di queste sostanze:

- Tossicità acuta

- Pericoloso per l'ambiente acquatico

- Vari altri pericoli per la salute

- Irritante per la pelle, è corrosivo per i metalli e può causare gravi danni agli occhi

Anche se questo processo potrebbe avere tutte le carte in regola per quanto riguarda i requisiti di finitura, il liquido di processo può essere usato generalmente solo una volta e deve essere sostituito una volta terminata la lavorazione. Questo si traduce in un aumento dei costi di acquisto, neutralizzazione e smaltimento, il che significa che il processo è tutt'altro che conveniente. Come abbiamo già visto, l'uso di queste sostanze pericolose comporta anche dei rischi per la salute, la sicurezza e l'ambiente

I processi di elettrolucidatura a secco sono un'altra opzione disponibile sul mercato per lucidare i pezzi di metallo in un'unica operazione. Utilizzano un granulato elettrolitico per raggiungere e lavorare anche geometrie interne. Tuttavia, non tutto il granulato è adatto alla forma del pezzo, e l'elettrolito può bloccarsi nel pezzo

Uno dei maggiori svantaggi è che questo metodo di elettrolucidatura non può rimuovere le ondulazioni causate dal processo di formatura della rettifica, poiché il suo livello di abrasione è semplicemente troppo basso. Il tempo medio del processo varia da 30 minuti a diverse ore. Inoltre, per la natura del processo, solo le aree esposte possono essere rifinite correttamente. Il granulato elettrolitico deve anche essere smaltito come rifiuto pericoloso una volta che ha raggiunto la fine della sua vita utile, e l'acquisto di nuovo granulato per sostituirlo è un ulteriore onere finanziario.

FINITURA A FLUSSO

UN'ALTERNATIVA VERDE

Una cosa è chiara: i risultati di Stream Finishing sono alla pari con quelli della finitura di massa accelerata chimicamente. Ma la differenza chiave è che Stream Finishing è un processo puramente meccanico che non utilizza acidi o granulato elettrolitico, rendendo la post-elaborazione molto più conveniente.

COME FA LO STREAM FINISHING AD OTTENERE RISULTATI COSÌ BUONI?

Nello Stream Finishing, che è stato sviluppato in casa da OTEC, i componenti sono bloccati in un supporto e immersi in un contenitore rotante riempito con un mezzo abrasivo o lucidante. Anche il pezzo stesso ruota, e il movimento relativo tra il componente e il mezzo produce una finitura uniforme senza bisogno di lavoro manuale. Il processo produce superfici altamente precise con una rugosità di Ra 0,01 µm su geometrie complesse

Le enormi forze di lavorazione utilizzate in Stream Finishing possono rimuovere il materiale più velocemente e più accuratamente di qualsiasi altro tipo di lavorazione delle superfici. I mezzi fini utilizzati possono raggiungere le geometrie interne e lavorarle senza difficoltà

INGRANAGGIO IN MARCIA

RUOTE DENTATE RESISTENTI ALL'USURA PER GENTILE CONCESSIONE DI STREAM FINISHING

Il film lubrificante può aiutare a ridurre l'usura e l'attrito tra le ruote dentate. Durante lo Stream Finishing, sulla superficie del pezzo vengono prodotte delle valli di lubrificazione microscopiche. Queste sono molto vantaggiose perché possono trattenere il lubrificante. Se la superficie è troppo liscia e piatta, il film di lubrificazione tra i denti dell'incastro può rompersi, provocando il grippaggio e il fallimento completo del riduttore

Stream Finishing migliora la qualità complessiva della superficie delle ruote dentate livellando la superficie, rimuovendo i picchi di rugosità e lavorando le scanalature per produrre una superficie isotropa e una rugosità concordata in base ai requisiti del cliente. Impiega un'elevata energia di attrito per preparare le ruote dentate all'uso quando vengono successivamente rodate. Oltre a ridurre l'attrito e l'usura, il processo produce anche uno strato di taglio cambiando la struttura della superficie e creando una tensione residua di compressione, che è molto efficace nel condizionare la ruota dentata per l'uso.

LA FINITURA IN FLUSSO RIDUCE IL TASSO DI SCARTO

Il nostro processo Stream Finishing vanta una variazione di processo estremamente bassa di appena 1 µm - che è da cinque a dieci volte inferiore ai processi accelerati chimicamente

Questa è una buona notizia per il processo di produzione, perché significa che c'è un maggiore margine di manovra per utilizzare la gamma di tolleranza nel processo di formatura a monte della rettifica. Dover scartare dei pezzi a causa di un'alta variazione durante il processo di finitura appartiene ormai al passato. Quando le ruote dentate devono essere rettificate con un grado di precisione estremamente elevato, la riduzione del tasso di scarto può far risparmiare decine di migliaia di euro per ogni scarto.

ESEMPIO DI APPLICAZIONE PER UNA RUOTA DENTATA ALTAMENTE CARICATA

Condizione iniziale

- Ruota dentata in acciaio temprato, 60+ HRC, rettificata con un grado di precisione estremamente elevato

- Rugosità iniziale: Ra di 0,19-0,21 µm

- Tempo di processo: 20-35 minuti

Risultato della lavorazione

- Superficie estremamente isotropa

- Ruvidità finale: Ra 0,042-0,084 µm

- Striature e scanalature rimosse

- Arrotondamento uniforme dei bordi

- Variazione di processo molto bassa

- Valli di lubrificazione microscopiche prodotte sulla superficie

I VANTAGGI DELLA FINITURA IN FLUSSO DI OTEC

- Sbavatura rapida ed efficiente, arrotondamento dei bordi e levigatura in un unico passaggio

- Variazione di processo molto bassa (1 µm) rispetto ad altri metodi (~5-10 µm)

- Sicurezza di processo eccezionalmente alta ottenuta mescolando corpi di rettifica nuovi e riutilizzati

- Superficie estremamente isotropa

- Nessun picco di rugosità (Rpk < 0,1 μm): meno usura, nessun rodaggio necessario, maggiore durata dell'olio

- Basso rischio di micropitting

- Processo economico adatto al ricircolo

- Nessun costoso smaltimento degli abrasivi

- Nessuna manipolazione di sostanze chimiche pericolose

- Tempi di lavorazione molto brevi - quattro volte più veloci dei processi accelerati chimicamente

Stream Finishing è adatto per una varietà di componenti, compresi quelli con geometrie complesse, un peso fino a 200 kg e un diametro fino a 650 mm, come dischi di turbine, pale di turbine, blisk, servovalvole e ruote dentate per l'industria aerospaziale

DEFINITE IL VOSTRO PROCESSO CON L'AIUTO DEGLI ESPERTI DI OTEC PRÄZISIONSFINISH

Il nostro team di specialisti dell'OTEC Finishing Center è pronto ad assistervi nella definizione del vostro processo - qualunque sia la geometria, la struttura superficiale o i requisiti di finitura. Lavorate con noi per identificare esattamente il processo giusto per il vostro componente. Fissate oggi stesso un appuntamento per sperimentare una perfetta lavorazione della superficie su misura per il vostro componente

Per saperne di più sulla lavorazione personalizzata: https://www.otec.de/en/service/sample-processing/

SU OTEC PRÄZISIONSFINISH GMBH

OTEC GmbH Präzisionsfinish offre una tecnologia di precisione per ottenere superfici perfette. Le macchine OTEC vengono utilizzate per la levigatura, la lucidatura, l'arrotondamento di precisione dei bordi e la sbavatura di diversi pezzi, con l'obiettivo di migliorare la qualità delle superfici. OTEC ha una presenza globale supportata da partner internazionali. La competenza tecnica completa di OTEC, leader di mercato, nello sviluppo della perfetta interazione tra macchina e abrasivo, va a vantaggio di un'ampia gamma di industrie, tra cui quella alimentare, degli utensili, dei dispositivi medici, della gioielleria, dell'industria automobilistica e aerospaziale.

IL VOSTRO CONTATTO CON OTEC PRÄZISIONSFINISH

OTEC Präzisionsfinish GmbH | Heinrich-Hertz-Straße 24 | 75334 Straubenhardt-Conweiler

Tel. + 49 (0) 70 82 - 49 11 20 | Fax + 49 (0) 70 82 - 49 11 29 |

Adrian Kofler | a.kofler@otec.de | https://www.otec.de