La Pressa Idraulica: Storia, Funzionamento e Applicazioni

La pressa piegatrice è la principale macchina industriale per eseguire le operazioni tecnologiche come la piegatura di lamiere. Oggi nell'industria della lamiera la pressa piegatrice stand-alone è l'unità generale per la piegatura dei prefabbricati (dopo il taglio laser o la punzonatura) per dare la forma al prodotto finale.

Storia e Sviluppo delle Presse Idrauliche

La ricerca metallurgica al servizio degli eserciti inventava nuove tecnologie e materiali, nel tentativo di creare aerei sempre più leggeri e veloci. Con l’avvento degli aerei a reazione, le enormi sollecitazioni in gioco richiedono leghe e processi ad altissime prestazioni. Titanio, magnesio ed alluminio prendono il posto dell’acciaio, ma comportano anche la necessità di lavorazioni dedicate. La forgiatura, come abbiamo visto, non è adatta a questi materiali: è necessario utilizzare pezzi stampati, in modo da garantire una disposizione ottimale delle fibre del metallo e l’assenza di cricche.

Mentre negli Stati Uniti i bombardieri Boeing B-17 Stratofortress e i B-29 erano ancora assemblati rivettando insieme singoli pezzi di lamiera sagomata, in Germania si realizzavano elementi strutturali leggeri e resistenti in magnesio ed alluminio. Per produrre questi componenti, gli ingegneri del Terzo Reich costruirono una pressa idraulica da 33.000 tonnellate e due macchine più piccole da 16.500 ton, per la produzione dei primi jet a reazione Messerschmitt Me 262. Queste ultime due vennero requisite dagli Stati Uniti, mentre la prima finì nelle mani dell’Unione Sovietica.

Iniziato nel 1950 e conclusosi nel 1957, questo piano dell’Aviazione statunitense portò alla realizzazione di sei presse da estrusione e quattro presse da stampaggio. La prima, realizzata dalla Mesta Machinery, pesa 8000 tonnellate ed è alta 27 metri. La tavola misura 7900*3700 mm e ha una corsa di 1800 mm. Il gigante dell’alluminio Alcoa, che gestisce la macchina dal 1955, l’ha acquistata dal governo statunitense nel 1982. Nel 2009 la pressa si è dovuta fermare per delle riparazioni a causa di alcune fessurazioni nel basamento.

Il primato degli Stati Uniti è durato solamente due anni: nel 1957 la società ucraina Novokramatorsky Mashinostroitelny Zavod (NKMZ), specializzata in impianti siderurgici, costruì due presse da 75.000 tonnellate. La prima, destinata ad uno stabilimento a Samara, è ora proprietà della filiale russa di Alcoa. La seconda è stata installata a Verkhniaïa Salda ed è utilizzata da VSMPO-AVISMA, il principale produttore mondiale di titanio e altre leghe speciali.

Al di fuori delle due superpotenze, la Francia è stata il terzo paese a dotarsi di una pressa idraulica di tali dimensioni: costruita sempre dall’ucraina NKMZ, questa presse hydraulique da 65.000 ton è stata installata a Issoire tra il 1974 e il 1976. Questi giganti di acciaio hanno monopolizzato la scena per decenni. Nell’aprile del 2013, anche il Giappone è entrato a far parte del circolo dei grandi con una pressa idraulica da 50.000 ton. Dopo 60 anni, gli USA hanno aggiunto una nuova pressa idraulica per forgiatura da 60.000 ton.

Componenti e Standard degli Utensili

Gli utensili utilizzati nelle presse piegatrici si dividono in:

UTENSILI SUPERIORI, detti punzoni o coltelli.
UTENSILI INFERIORI, detti matrici, cave o raramente prismi.

Lo standard più diffuso è quello chiamato “europeo” con gli intermediari Promecam (dall’azienda francese, ormai chiusa, che per prima li produsse e li diffuse), in tutte le sue derivazioni e miglioramenti. Esistono intermediari Promecam con bloccaggio manuale, pneumatico, idraulico, attacco rapido, ecc. Questi intermediari fanno da “cuscinetto” tra gli utensili e il pestone e solitamente sono dotati di un cuneo posteriore con il quale se ne regola l’altezza, correggendo di fatto la chiusura degli angoli. Hanno spesso delle placchette che possono essere smontate per consentire l’installazione di utensili rovesci, se ve ne fosse bisogno.

L’altro standard (in realtà ne racchiude diversi) è quello che utilizza utensili generalmente più alti e, soprattutto, coassiali. La differenza ulteriore che si nota è l’assenza di intermediari tra utensili e pestone: i punzoni vengono fissati direttamente alla traversa mediante diversi tipi di attacco. Un modello molto diffuso è l’attacco Wila, chiamato da alcuni “standard americano”.

Indipendentemente dallo standard, la scelta degli utensili è un’azione da compiere con cura e valutando molteplici aspetti quali tipo di materiale, spessore, piega da ottenere e ingombri del pezzo. I punzoni, ad esempio, presentano una forma ben specifica che ne rivela, già a prima vista, lo scopo per cui sono stati realizzati. Un punzone avente un grande incavo, chiamato in gergo “collo di cigno”, è sicuramente stato realizzato per poter ottenere pezzi a C profonda, con doppie pieghe che altrimenti genererebbero collisioni. Come si può ben notare, è presente un reticolato che serve ad indicare gli ingombri raggiungibili con quel punzone specifico su un pezzo da piegare.

Il risultato che si ottiene è da considerarsi puramente indicativo, in quanto possono esserci condizioni in cui è necessario scegliere una matrice con una larghezza di V minore (ad esempio, in presenza di bordi minimi ridotti o di fori vicino alla linea di piegatura). Un esempio pratico: in presenza di uno spessore di 3 mm di S235 (acciaio al carbonio da carpenteria tra i più utilizzati) è consigliata una matrice da V= 25. s*8 in questo caso risulta 24, ma 25 è la misura commerciale più vicina. Nulla vieta, ovviamente, di utilizzare una matrice con V=20; è però sconsigliato scendere ancora a valori, ad esempio, di V= 16. Ciò comporta una difficile standardizzazione delle lavorazioni.

C’è anche da considerare che le misure del pezzo finito variano al variare della larghezza V della matrice, in virtù del fatto che minore è tale larghezza, più piccolo è il raggio interno naturalmente scaturito sul pezzo. Per l’acciaio inossidabile Aisi 304 tale valore va moltiplicato per 1,4.

Tipologie di Presse Piegatrici

Wikipedia e altre fonti forniscono molte informazioni miste generali sulle presse piegatrici, ma vorremmo fare un articolo più teorico sui tipi in base al modo di lavorare e alle possibilità:

Compatte: macchine piccole con lunghezza di piegatura fino a 1200-1500 mm, solitamente per minuteria, basso tonnellaggio e piccole dimensioni da installare in officina. Segnaliamo che macchine piccole (e in commercio sono disponibili costruzioni anche con lunghezza 300-500) potrebbero avere il movimento forzato non sui lati e direttamente al centro.
Tonnellaggio pesante: oltre 320 ton fino a qualsiasi valore.
Corsa verso il basso: il lato superiore non mobile della macchina e il tavolo si stanno spostando verso la trave superiore.
Presse piegatrici con vecchio sistema: LVD; Beyeler-Bystronic, Colgar, EHT, Colly-Ajial, Durmazlar, macchine specifiche per paese ecc.
Completamente manuale: con regolazioni a portata di mano o a volantino. La piegatura e il movimento solitamente eseguiti con leva manuale.
Semiautomatiche: come macchine a controllo numerico o semplici controllori.

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Vantaggi delle Presse Piegatrici Idrauliche ed Elettriche

Il vantaggio principale delle presse piegatrici idrauliche è quello di offrire capacità di piegatura davvero ampie. D’altra parte, nonostante i maggiori costi di acquisto delle presse piegatrici elettriche, l’uso di servomotori al posto dei cilindri idraulici porta vantaggi in termini di produttività, energia, flessibilità e redditività.

La produttività dell’apparecchiatura viene influenzata notevolmente. Il sistema idraulico funziona in modo continuo anche quando la macchina non piega.

La bombatura è una deformazione della lamiera dovuta alla flessione del pestone. La maggior parte dei produttori di presse piegatrici idrauliche offre sistemi di “correzione della bombatura” meccanici o idraulici. Esistono in realtà soluzioni che consistono nel compensare questo fenomeno con una forza inversa nel piano di lavoro. “Abbiamo inventato e brevettato per le nostre presse piegatrici elettriche un sistema di pulegge e cinghie che evita la bombatura nel 99% dei casi” aggiunge Mauricio Gutierrez Matta. La forza viene distribuita lungo tutto il foglio di lamiera, per piegare in maniera uniforme.

Il produttore che vuole investire nell’acquisto di in una pressa piegatrice determina la capacità della macchina in base al pezzo più grande che deve piegare e al materiale più spesso che deve lavorare. Tuttavia, con una pressa piegatrice idraulica, il consumo di energia sarà simile indipendentemente dalle dimensioni e dalle caratteristiche del pezzo da realizzare. Nel caso di una pressa piegatrice elettrica, i servomotori consumano soltanto l’energia necessaria per piegare il pezzo.

Le presse piegatrici idrauliche richiedono una manutenzione regolare, in particolare su componenti idraulici quali valvole, serbatoi, pompe, filtri e guarnizioni. Inoltre, la perdita di pressione nei cilindri provoca la perdita di olio, che si diffonde intorno alla macchina.

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