La sfida del settore delle pompe e delle valvole in Brasile: il parallelismo delle superfici nelle flange di grande diametro

Il Brasile ospita il più grande cluster di produzione di pompe e valvole del Sud America, concentrato nello stato di San Paolo e nel Rio Grande do Sul. Queste fabbriche forniscono pompe centrifughe, valvole a saracinesca e valvole a farfalla ai settori domestico del petrolio e del gas, minerario e dell'irrigazione agricola. In questi prodotti, il parallelismo delle facce delle flange di grande diametro, tipicamente 800–1.500 mm, è il fattore decisivo per le prestazioni di tenuta.

Durante le valutazioni effettive in officina, emerge una constatazione ricorrente: le flange lavorate su torni a torretta manuali spesso superano le tolleranze di parallelismo delle facce nella produzione in lotti. Laddove i disegni specificano un parallelismo di 0,03 mm, i valori misurati effettivi rientrano normalmente nell'intervallo 0,06–0,12 mm.

Analisi a livello di processo della deviazione del parallelismo

Riferimenti di bloccaggio incoerenti.Il mandrino a quattro griffe su un tornio a torretta manuale è azionato manualmente e indipendente per ganascia, con la forza di serraggio interamente dipendente dal giudizio dell'operatore. Per lo stesso lotto di pezzi grezzi, operatori diversi, o lo stesso operatore in momenti diversi, applicano forze di bloccaggio diverse, con conseguente deformazione elastica incoerente del pezzo durante la lavorazione. Per una flangia, un componente a disco a pareti sottili, una variazione del 10% nella forza di bloccaggio può spostare in modo misurabile la planarità della faccia.

Perdita di dati nei flussi di processo multi-macchina.Una singola flangia richiede in genere operazioni di tornitura della faccia, diametro esterno, foro, faccia del foro per bullone e scanalatura di tenuta. In un'officina manuale, queste operazioni sono spesso distribuite su diverse macchine: un tornio verticale per la superficie frontale e il diametro esterno, un trapano radiale per i fori dei bulloni e un tornio motore per la sigillatura delle superfici. Ogni nuovo serraggio introduce un nuovo errore di posizionamento, che si accumula nel risultato finale del parallelismo della faccia.

Compensazione ritardata dell'usura degli utensili.Durante la tornitura manuale, gli operatori si affidano all'ispezione visiva e alla sensibilità per valutare le condizioni dell'utensile. Quando i segni di vibrazione o l'aumento della rugosità superficiale segnalano l'usura dell'utensile, è possibile che diversi pezzi siano già stati lavorati. Questi pezzi di transizione, con qualità superficiale inferiore agli standard, vengono raramente ispezionati pezzo per pezzo e spesso finiscono in lotti accettati.

Percorso di miglioramento dei processi con torni verticali CNC a montante singolo

Utilizzando come riferimento il tornio verticale CNC a colonna singola CK5116A (diametro massimo tornibile 1.600 mm, diametro tavola 1.400 mm), il percorso di miglioramento per la lavorazione brasiliana di flange di pompe e valvole comprende:

Sistema di bloccaggio rigido.La sezione trasversale del gambo dell'utensile di 30×40 mm rappresenta una specifica di grande sezione tra i torni verticali a colonna singola di questa classe. In combinazione con la capacità di carico di 3,2 tonnellate del piano di lavoro, la punta dell'utensile rimane stabile anche in condizioni di taglio interrotto su grezzi di flange pesanti. Ciò significa che la rigidità del sistema di processo in sé non sarà fonte di deviazione dal parallelismo.

Tutte le operazioni in un'unica configurazione.La macchina supporta nove processi, tra cui sfacciatura, tornitura ID/OD, foratura, alesatura e scanalatura, all'interno di un singolo ciclo di bloccaggio. Il diametro esterno, la faccia, il foro e le superfici di tenuta di una flangia possono essere lavorati in sequenza senza rilasciare il mandrino, eliminando l'errore cumulativo di trasferimento su più macchine comune nelle fabbriche brasiliane.

Stabilità a lungo termine del sistema di azionamento del mandrino.Gli ingranaggi di trasmissione principali sono realizzati in acciaio legato 40Cr con un processo di finitura rettificata, abbinato a un servomotore CA e una trasmissione continua a quattro velocità. In condizioni di funzionamento continuo superiore a otto ore, il rumore degli ingranaggi e il degrado della precisione rimangono controllabili. Per la modalità operativa a turno singolo tipica delle fabbriche brasiliane, questo design di azionamento mantiene la coerenza della capacità di lavorazione del parallelismo su cicli di produzione estesi.