Quali sono i vantaggi del centro di lavorazione a letto di marmo per fusione minerale?
I getti minerali (granito artificiale, noto anche come calcestruzzo di resina) sono ampiamente utilizzati nell'industria delle macchine utensili da oltre 30 anni come materiale strutturale.
Secondo le statistiche, in Europa una macchina utensile su dieci utilizza fusioni minerali come base. Tuttavia, l'utilizzo di esperienze inadeguate, informazioni incomplete o errate può generare sospetti e pregiudizi nei confronti delle fusioni minerali. Pertanto, nella progettazione di nuove apparecchiature, è necessario analizzare i vantaggi e gli svantaggi delle fusioni minerali e confrontarli con quelli di altri materiali.
La base dei macchinari da costruzione si suddivide generalmente in ghisa, calcestruzzo minerale (a base di polimeri e/o resine reattive), strutture in acciaio/saldate (con o senza iniezione di malta) e pietra naturale (come il granito). Ogni materiale ha le sue caratteristiche e non esiste un materiale strutturale perfetto. Solo esaminando i vantaggi e gli svantaggi del materiale in base alle specifiche esigenze strutturali, è possibile selezionare il materiale strutturale ideale.
Le due funzioni principali dei materiali strutturali – garantire la geometria, la posizione e l'assorbimento di energia dei componenti, rispettivamente – definiscono i requisiti prestazionali (prestazioni statiche, dinamiche e termiche), i requisiti funzionali/strutturali (precisione, peso, spessore della parete, facilità di utilizzo delle guide) per l'installazione dei materiali, il sistema di circolazione dei fluidi e la logistica, nonché i requisiti di costo (prezzo, quantità, disponibilità, caratteristiche del sistema).
I. Requisiti prestazionali per i materiali strutturali
1. Caratteristiche statiche
Il criterio per misurare le proprietà statiche di una base è solitamente la rigidità del materiale, ovvero la minima deformazione sotto carico, piuttosto che l'elevata resistenza. Per quanto riguarda la deformazione elastica statica, i getti minerali possono essere considerati materiali omogenei isotropi che obbediscono alla legge di Hooke.
La densità e il modulo elastico delle fusioni minerali sono rispettivamente 1/3 di quelli della ghisa. Poiché le fusioni minerali e le ghise hanno la stessa rigidità specifica, a parità di peso, la rigidità delle fusioni in ghisa e in ghisa è la stessa, indipendentemente dall'influenza della forma. In molti casi, lo spessore di progetto delle pareti delle fusioni minerali è solitamente 3 volte superiore a quello delle fusioni in ghisa, e questa configurazione non causa alcun problema in termini di proprietà meccaniche del prodotto o della fusione. Le fusioni minerali sono adatte per applicazioni in ambienti statici soggetti a pressione (ad esempio banchi, supporti, colonne) e non sono idonee per telai a parete sottile e/o di piccole dimensioni (ad esempio tavoli, pallet, cambi utensili, carrelli, supporti per mandrini). Il peso dei componenti strutturali è generalmente limitato dalle attrezzature dei produttori di fusioni minerali, e i prodotti in fusione minerale di peso superiore a 15 tonnellate sono in genere rari.
2. Caratteristiche dinamiche
Maggiore è la velocità di rotazione e/o l'accelerazione dell'albero, più importanti diventano le prestazioni dinamiche della macchina. Il posizionamento rapido, la rapida sostituzione degli utensili e l'avanzamento ad alta velocità rafforzano continuamente la risonanza meccanica e l'eccitazione dinamica delle parti strutturali della macchina. Oltre alla progettazione dimensionale del componente, la deflessione, la distribuzione della massa e la rigidezza dinamica del componente sono fortemente influenzate dalle proprietà di smorzamento del materiale.
L'utilizzo di fusioni minerali offre un'ottima soluzione a questi problemi. Grazie alla loro capacità di assorbire le vibrazioni 10 volte superiore rispetto alla ghisa tradizionale, è possibile ridurne notevolmente l'ampiezza e la frequenza naturale.
Nelle operazioni di lavorazione meccanica, come la fresatura, può garantire maggiore precisione, migliore qualità superficiale e maggiore durata degli utensili. Allo stesso tempo, in termini di impatto acustico, le fusioni minerali hanno ottenuto ottimi risultati nel confronto e nella verifica di basi, fusioni di trasmissione e accessori di diversi materiali per motori di grandi dimensioni e centrifughe. Secondo l'analisi del suono d'impatto, la fusione minerale può raggiungere una riduzione locale del 20% del livello di pressione sonora.
3. Proprietà termiche
Gli esperti stimano che circa l'80% delle deviazioni delle macchine utensili sia causato da effetti termici. Interruzioni del processo come fonti di calore interne o esterne, preriscaldamento, cambio pezzi, ecc. sono tutte cause di deformazione termica. Per poter selezionare il materiale migliore, è necessario chiarire i requisiti del materiale. L'elevato calore specifico e la bassa conducibilità termica consentono alle fusioni minerali di avere una buona inerzia termica rispetto alle influenze transitorie della temperatura (come il cambio dei pezzi) e alle fluttuazioni della temperatura ambiente. Se è richiesto un preriscaldamento rapido, come nel caso di un letto metallico, o se la temperatura del letto è proibita, è possibile integrare dispositivi di riscaldamento o raffreddamento direttamente nella fusione minerale per controllarne la temperatura. L'utilizzo di questo tipo di dispositivo di compensazione della temperatura può ridurre la deformazione causata dall'influenza della temperatura, contribuendo a migliorare la precisione a un costo ragionevole.
II. Requisiti funzionali e strutturali
L'integrità è una caratteristica distintiva che differenzia le fusioni minerali da quelle realizzate con altri materiali. La temperatura massima di fusione per le fusioni minerali è di 45 °C e, grazie a stampi e attrezzature di alta precisione, è possibile realizzare contemporaneamente componenti e fusioni minerali.
Le tecniche di rifusione avanzate possono essere utilizzate anche su semilavorati in fusione minerale, consentendo di ottenere superfici di montaggio e di scorrimento precise che non richiedono lavorazioni meccaniche. Come altri materiali di base, i getti minerali sono soggetti a specifiche regole di progettazione strutturale. Lo spessore delle pareti, gli accessori portanti, gli inserti delle nervature, i metodi di carico e scarico differiscono in una certa misura da quelli di altri materiali e devono essere considerati in anticipo durante la fase di progettazione.
III. Requisiti di costo
Pur essendo importante considerare l'aspetto tecnico, la convenienza economica sta assumendo un'importanza sempre maggiore. L'utilizzo di fusioni minerali consente agli ingegneri di risparmiare notevolmente sui costi di produzione e di esercizio. Oltre al risparmio sui costi di lavorazione, si riducono anche quelli di fusione, assemblaggio finale e logistica (magazzinaggio e trasporto). Data l'elevata funzionalità delle fusioni minerali, è opportuno valutare il progetto nella sua interezza. In effetti, è più opportuno confrontare i prezzi considerando la base installata o preinstallata. Il costo iniziale relativamente elevato è rappresentato dagli stampi e dalle attrezzature per la fusione minerale, ma questo costo può essere ammortizzato nel lungo periodo (500-1000 pezzi/stampo in acciaio), con un consumo annuo di circa 10-15 pezzi.
IV. Ambito di utilizzo
Come materiale strutturale, le fusioni minerali stanno progressivamente sostituendo i materiali strutturali tradizionali, e la chiave del loro rapido sviluppo risiede nella fusione minerale, negli stampi e nelle strutture di legame stabili. Attualmente, le fusioni minerali sono ampiamente utilizzate in molti settori delle macchine utensili, come le rettificatrici e le macchine per la lavorazione ad alta velocità. I produttori di rettificatrici sono stati pionieri nel settore delle macchine utensili, utilizzando fusioni minerali per i basamenti delle macchine. Ad esempio, aziende di fama mondiale come ABA z&b, Bahmler, Jung, Mikrosa, Schaudt, Stude, ecc. hanno sempre beneficiato dello smorzamento, dell'inerzia termica e dell'integrità delle fusioni minerali per ottenere elevata precisione ed eccellente qualità superficiale nel processo di rettifica.
Con l'aumento costante dei carichi dinamici, le fusioni minerali sono sempre più apprezzate dalle aziende leader a livello mondiale nel settore delle rettificatrici per utensili. Il basamento in fusione minerale offre un'eccellente rigidità e riesce a dissipare efficacemente la forza generata dall'accelerazione del motore lineare. Allo stesso tempo, la combinazione ottimale di buone prestazioni di assorbimento delle vibrazioni e motore lineare migliora notevolmente la qualità superficiale del pezzo e la durata della mola.
Data di pubblicazione: 18 gennaio 2022