
L'industria aerospaziale si basa sulla capacità di affrontare gli estremi.
Ad esempio, ad altitudini di crociera, nell'aria più rarefatta tra i 30.000 e i 42.000 piedi, l'atmosfera all'esterno di un aereo commerciale può variare da -20 °F a -67 °F.
Nel frattempo, i motori a reazione degli aeromobili in buone condizioni, che funzionano a livelli di spinta massima, possono generare temperature fino a 4100 °F all'interno del combustore.
Quando si tratta di affrontare contrasti di temperatura così estremi, Hughes-Treitler di AMETEK è specializzata nella progettazione e nella produzione di sistemi avanzati di scambio termico progettati per proteggere i motori degli aerei da queste condizioni estreme.
"Produciamo alcuni degli scambiatori di calore più performanti al mondo", ha dichiarato Chris Woods, Senior Manufacturing Engineer di AMETEK Hughes-Treitler. "La nostra lunga conoscenza dei prodotti e la nostra storia di produzione ci hanno dato l'esperienza necessaria per fornire tassi di scambio termico impressionanti con un ingombro notevolmente ridotto".
E per anni si sono affidati a Ipsen per ottenere le soluzioni di trattamento termico necessarie a fornire pezzi ad alte prestazioni in grado di resistere a queste temperature estreme.
Hughes-Treitler e AMETEK
Hughes-Treitler è stata fondata nel 1947 come produttore di lamiere di precisione a Garden City, New York. Dopo la Seconda Guerra Mondiale, mentre il bisogno immediato di aerei militari si affievoliva, cresceva la domanda di aerei commerciali, poiché gli americani cercavano sempre più opportunità di viaggiare. La United Airlines iniziò un servizio di linea giornaliero tra San Francisco e Honolulu e la Pan-American World Airlines iniziò a offrire voli commerciali in tutto il mondo.
Nel corso del tempo, Hughes-Treitler si è evoluta concentrandosi sulla progettazione e sulla fornitura di soluzioni di trasferimento di calore su misura per il crescente settore della produzione di aerei commerciali. Con la crescita dell'azienda, Hughes-Treitler si è estesa al settore della difesa, contribuendo ai programmi di aerei militari. Insieme ad aziende come Airbus, Boeing e Northrup-Grumman, ha collaborato per far progredire le innovazioni nella gestione termica necessarie per rendere gli aerei più veloci, più efficienti e, per i piloti commerciali, più confortevoli.
Nel 2004, dopo oltre cinquant'anni al servizio dell'industria aeronautica, Hughes-Treitler è stata acquisita da AMETEK, completando le tecnologie e le soluzioni aerospaziali avanzate dell'azienda. AMETEK è stata fondata nel 1930 come American Machine and Metals, all'inizio degli anni '60 ha cambiato nome per riflettere meglio la sua attenzione alla produzione di strumenti analitici, componenti di precisione e materiali speciali.
Scambiatori di calore ad alette a piastre
Alcuni dei componenti più comuni che si possono trovare presso AMETEK Hughes-Treitler sono gli scambiatori di calore ad alette a piastre. La prima impressione di uno scambiatore di calore ad alette a piastre richiama il paragone con il radiatore di un'automobile.
"Gli scambiatori di calore ad alette sono come i radiatori delle auto, solo che il radiatore dell'auto contiene il fluido con passaggi più semplici e a pareti diritte", ha spiegato l'ingegnere Chris Woods.
Gli scambiatori di calore a piastre sono una delle architetture di scambiatori di calore più compatte. Al di fuori delle applicazioni aerospaziali, possono essere utilizzati per le automobili e i sistemi HVAC. Proprio come nel radiatore di un'automobile, gli scambiatori di calore ad alette a piastre raffreddano tipicamente un liquido utilizzando l'aria.
"Quello che facciamo è più che altro creare una scatola in cui il fluido caldo è all'interno della scatola, i quattro lati sono costituiti da barre estruse, mentre la parte superiore e inferiore sono costituite da lamiere di separazione rivestite con materiale di brasatura incorporato all'interno. La scatola è costruita intorno alle alette per contenere il fluido e le alette estraggono il calore nel passaggio freddo".
Uno scambiatore di calore ad alette a piastre è costituito da strati di lamiera ondulata e da lamiere divisorie rivestite di brasatura. Quando viene inserito in un forno Ipsen, il rivestimento saldobrasato fonde e fonde il nucleo. Il fluido e l'aria possono quindi trasferire il calore all'interno di questo nucleo.
Lo scambiatore di calore mantiene le altre parti in movimento e i fluidi che scorrono, come l'olio, a temperature appropriate all'interno del sistema, in modo che il motore a reazione, con le sue migliaia di parti in movimento, possa continuare a funzionare al massimo delle prestazioni.
Anche gli scambiatori di calore contribuiscono a mantenere caldi la cabina e l'abitacolo a queste altitudini. "Tutto ha una temperatura di esercizio sicura", ha sottolineato Woods. "Quando un cliente si rivolge a noi con delle esigenze, siamo in grado di proporre ottime soluzioni. Progettiamo e realizziamo prodotti che spesso sono esclusivi per quei clienti".
Nelle applicazioni dei motori a reazione, gli scambiatori di calore sono essenziali per gestire il calore prodotto dall'attrito e il calore residuo dell'elettronica, consentendo ai sistemi critici di funzionare in modo affidabile ed efficiente.
Identificazione delle soluzioni di trattamento termico

Una parte importante del processo di sviluppo delle tecnologie di scambio termico è stata la ricerca di tecniche di brasatura innovative. "Abbiamo immagini all'interno della nostra struttura di vecchie versioni della Manuale di brasatura dell'alluminio degli anni '80", ha spiegato Woods. "In esso si può vedere la brasatura a sale che facevamo all'epoca".
Oggi l'azienda non lavora solo con l'alluminio. La brasatura dell'inconel è uno dei numerosi processi in corso in uno dei sette forni sottovuoto Ipsen dello stabilimento. I forni rivestono il reparto di trattamento termico con colori vivaci, e la loro aggiunta più recente è un sorprendente braciere per alluminio sottovuoto Ipsen rosso fuoco. "È troppo facile essere insipidi e scegliere un colore noioso", dice Woods con una risata.
"Abbiamo scelto il rosso perché rappresenta AMETEK, ma è anche un colore divertente che si fa notare nel nostro reparto. Rende felici le persone e fa parlare di sé". Da un punto di vista pratico, i colori aiutano Woods a differenziare i vari forni, che sono strettamente legati l'uno all'altro. "È molto più facile differenziare le apparecchiature. Con i colori vivaci, si può vedere visivamente dove finisce un forno e dove inizia quello successivo".
Altri forni sottovuoto Ipsen sono in funzione contemporaneamente nelle strutture gemelle di AMETEK in Messico. Woods ha spiegato perché i forni Ipsen sono la prima scelta di AMETEK per le apparecchiature di trattamento termico sottovuoto.
"Dobbiamo aderire agli standard Nadcap AMS2750H e Ipsen fa un ottimo lavoro. I controlli sono a prova di bomba e conformi agli standard in modo da aiutarci a calibrare facilmente l'apparecchiatura per soddisfare i requisiti".
Woods ha anche detto che l'interfaccia PLC di Ipsen è stata un fattore importante nella scelta dei forni. "È possibile addestrare rapidamente un operatore a gestire un'apparecchiatura complicata che esegue un processo piuttosto complesso", ha suggerito Woods.
"È anche bello avere gli stessi sistemi di controllo in tutti gli impianti. È molto utile poter risolvere i problemi minori e condividere le conoscenze con i nostri colleghi in Messico e nello Utah".
E nelle occasioni in cui qualcosa lascia perplessi entrambi i team? "Abbiamo potuto contare su Ipsen per tenere traccia dei disegni e dei pezzi di ricambio. Il team di assistenza clienti Ipsen è stato molto disponibile. Incoraggiano la nostra auto-risoluzione e sono disponibili a rispondere a una telefonata per aiutarci a risolvere rapidamente un problema. In questo modo è un buon dialogo".
In un settore costruito per affrontare gli estremi, è importante per Woods e per il team di trattamento termico di AMETEK sapere di poter contare su Ipsen per la coerenza e l'affidabilità.
Il forno Ipsen modello AL-38x40x62 per la brasatura sottovuoto dell'alluminio (VAB) in sintesi
- Capacità di carico del focolare di 1.500 libbre
- Temperatura massima di esercizio di 1200 °F
- Zona calda rettangolare con isolamento in acciaio inox ed elementi riscaldanti in nichel/cromo privi di giunti
- 8 zone di riscaldamento con controlli PID indipendenti
- Uniformità di temperatura di ±5 °F
- Design a doppia porta per facilitare la manutenzione
- Sistema di pompaggio appositamente progettato per mantenere elevati livelli di vuoto
- Camera raffreddata ad acqua a temperatura controllata per evitare la condensazione del vapore acqueo e ridurre l'accumulo di magnesio.

Per saperne di più su AMETEK Hughes-Treitler, visitate il loro sito web: www.hughes-treitler.com