Quando si entra in un reparto di trattamento termico e si vede la prima verticale forno a vuotovi perdonerete se rimarrete a bocca aperta di fronte a questo spettacolo sconvolgente.
Lì, appollaiato a un piano o più in aria su gambe metalliche, c'è un gigantesco recipiente a pressione sotto vuoto. Fili e tubi, pompe e comandi, tutti attaccati a varie angolazioni, potrebbero far pensare a icone della fantascienza come il Gigante di ferro o l'astronave aliena del libro di H.G. Wells La guerra dei mondi.
Sono macchine magnifiche. Di grande ispirazione. E, soprattutto, molto utili.
Uno sguardo più ravvicinato: perché acquistare un forno verticale sottovuoto?
Abar Corporation ha iniziato a produrre grandi forni a vuoto verticali a caricamento dal basso negli anni '60, costruendo in particolare il più grande del suo genere all'epoca, nel 1969, con una gigantesca zona di lavoro di 96 pollici per 96 pollici (foto sopra). "Aerospaziale Le aziende della costa orientale hanno iniziato ad acquistare più forni verticali Abar, allineandoli in fila per soddisfare le esigenze della corsa allo spazio e del crescente settore degli aerei commerciali", ha dichiarato Mark Heninger, direttore delle vendite di apparecchiature Ipsen. Quando Abar e Ipsen si fusero nel 1985, i forni verticali sottovuoto avevano una domanda costante.
Mentre questi forni erano in grado di fare praticamente tutto ciò che le loro controparti orizzontali erano in grado di fare: ricottura, carburazione, tempra, rinvenimento, ecc. spegnimento con un elevato livello di controllo per pezzi cilindrici molto grandi o molto lunghi con spessori variabili. Immaginate la sezione trasversale della fusoliera di un aereo o l'ugello del motore di un razzo orbitale.
"I trattatori termici erano alla ricerca di una maggiore capacità di un forno in un unico carico. Cercare di caricare un pezzo grande o profondo in un forno orizzontale diventa un problema", ha aggiunto Jim Grann, direttore tecnico di Ipsen. "Quando si ha un pezzo con un diametro di due metri e mezzo e una profondità di due metri e mezzo, come si fa a caricarlo e scaricarlo in un forno orizzontale?".
I forni verticali sottovuoto a caricamento dal basso consentivano di appoggiare pezzi enormi come questo sul focolare o di sospenderli dall'alto su una dima all'interno della zona calda. In questo modo gli ingegneri potevano sfruttare la geometria dell'intero diametro della camera, senza essere limitati dalla larghezza della sezione trasversale del recipiente in pressione a diverse altezze sopra il focolare, come accadeva in un forno orizzontale.
"Se ho un pezzo che sto stendendo in una culla su un focolare e sta per crescere in un modo in cui non posso controllare il coefficiente di espansione, il peso può causare la deformazione del pezzo. Se invece posso appendere il pezzo e lasciare che la gravità lo faccia crescere con un carico neutro, avrò un'uniformità più costante sia nel processo di riscaldamento che in quello di raffreddamento".
Jim Grann, direttore tecnico
Ipsen MetalMaster modello VR 120×72
"Quando si tratta di gestire questi pezzi di grandi dimensioni, i proprietari di forni verticali sottovuoto sono spesso in grado di fare affidamento sull'infrastruttura di carroponte esistente per il carico e lo scarico dei pezzi sul focolare montato sulla testata inferiore mobile", ha spiegato Heninger.
"Se paragonato a un forno orizzontale, richiederebbe un caricatore con lunghe forche che alimentano questi pezzi giganteschi in profondità nella zona calda. Garantire che le forche rimangano rigide e parallele su un lungo percorso per posizionare il carico senza collidere con gli elementi della zona calda può essere costoso", ha aggiunto Grann. L'acquisto o la costruzione di un sistema di carico in grado di gestire tale rigidità per un lungo tratto può aggiungere un costo significativo alla spesa dell'impianto. Lo stoccaggio del caricatore quando non è in uso aumenta ulteriormente l'ingombro complessivo.
Cercare di più - oltre i grandi pezzi
Tuttavia, non tutti coloro che acquistano un forno a vuoto verticale hanno un flusso costante di pezzi giganteschi. "Avevamo un'ipotesi che abbiamo cambiato circa tre anni fa. Credevamo che la gente avrebbe acquistato questi forni verticali per potervi inserire pezzi grandi. Ora vediamo utenti che costruiscono impianti con grandi piastre rotonde, come un forno per la pizza", ha spiegato Grann a proposito di questa tendenza. La richiesta di gestire pezzi più piccoli tra un ordine e l'altro per i pezzi più grandi ha spinto l'innovazione sistemica nella progettazione degli impianti. Oltre alle piattaforme a più livelli, i sistemi di cestelli e i rack sospesi hanno sfruttato il maggiore volume complessivo utilizzabile in un forno a vuoto verticale per i pezzi di dimensioni strane.
"La richiesta di utilizzare attrezzature per la manipolazione di pezzi più piccoli ha cambiato il nostro modo di concepire la progettazione delle zone di controllo", ha osservato Grann. A causa della richiesta dell'industria aerospaziale di letture precise della temperatura e di monitoraggio del processo, le posizioni aggiuntive per il monitoraggio delle termocoppie all'interno dei progetti dei forni verticali sottovuoto hanno reso possibile la gestione di processi che trattavano contemporaneamente pezzi con un'ampia gamma di geometrie.
"Anche se un forno verticale può essere molto alto, gran parte della massa dei pezzi può trovarsi nella parte inferiore della camera, con il focolare e l'attrezzatura", spiega Heninger. "I clienti possono eseguire un carico parziale con i pezzi che arrivano solo fino alla camera. Quindi è più probabile che si vedano elementi superiori e inferiori ed elementi ad anello per un migliore controllo della temperatura in tutta la camera".
Le aziende con sede in tutto il mondo, dove la superficie del terreno era molto limitata, hanno scelto i forni verticali come un modo per costruire verso l'alto anziché verso l'esterno, riducendo l'ingombro di ciascun forno e mantenendo la capacità di gestire grandi carichi di lavoro.
Guardate in basso: Cosa sono i forni verticali a caricamento dall'alto?
Un'alternativa più rara al forno a vuoto verticale a caricamento dal basso, il forno a caricamento dall'alto VTL di Ipsen è emerso anche come soluzione per i pezzi incredibilmente lunghi. "I forni a caricamento dall'alto e i forni a caricamento dal basso sono tipi di forni distinti. I forni a caricamento dall'alto eccellono nella gestione di componenti eccezionalmente lunghi, come i tubi che superano i 300 pollici di lunghezza", ha dichiarato Heninger.
A volte abbassati in una fossa sotto il livello del suolo, questi forni potevano gestire la tempra di massicci alberi di trasmissione per qualsiasi cosa, dai grandi camion alle navi d'alto mare. "Per un caricatore dall'alto è necessaria un'area per il forno, ma anche un'area per il pezzo da calare nel forno", spiega Heninger.
Immaginate pistoni gargantueschi grandi come semirimorchi che spingono alberi a camme per tutta la lunghezza di una nave. Per ogni nave che attraversa l'oceano, ogni pistone e albero richiede un trattamento termico. In questi casi, i forni verticali sottovuoto a caricamento dall'alto possono spesso essere la soluzione.
Installazione di un TurboTreater Ipsen modello GV4860
Uno sguardo critico - Quando non scegliere un forno verticale
"I forni verticali sono flessibili, ma questo non significa che siano una soluzione universale", spiega Janusz Kowalewski, direttore vendite di Ipsen per il Sud-Est asiatico. In particolare, la manutenzione delle zone calde è più complicata quando i tecnici devono trovarsi a uno o due piani sopra l'officina per sostituire le parti di consumo. La gestione dell'interfaccia umana comporta ulteriori considerazioni: scale, passerelle e corrimano. E, naturalmente, l'altezza del tetto dell'impianto limiterà le dimensioni del forno. "Una storia di cautela ha insegnato agli installatori e ai montatori a prestare attenzione alla posizione del carroponte, per evitare che si blocchi sul lato sbagliato di un forno verticale o che perda metà della sua corsa", ha ricordato Kowalewski.
Gli impianti di un forno a vuoto verticale tendono a essere più elaborati per sfruttare lo spazio e in genere costano di più di quelli utilizzati in un forno orizzontale. Inoltre, anche se i forni a caricamento dal basso possono occupare meno spazio sul pavimento mentre sono in funzione, ci sono comunque ulteriori esigenze di spazio. "I forni verticali a caricamento dal basso hanno ancora bisogno di spazio per far scendere il focolare e allontanarlo dalla base del forno per caricare e scaricare i pezzi", ha osservato Kowalewski.
"Inoltre, le ricette per le macchine verticali e orizzontali non sono necessariamente intercambiabili. Il passaggio di un processo da una macchina orizzontale a una macchina verticale può richiedere una ricertificazione del processo prima che la produzione possa continuare", ha aggiunto Grann.
Guardando al futuro - Tendenze del vuoto verticale
"Mentre tradizionalmente i clienti utilizzavano i nostri forni verticali sottovuoto per la ricottura e la brasatura dei pezzi, che richiedevano solo una tempra a 2 bar, le aziende aerospaziali stanno iniziando a rivolgersi a noi per soluzioni di tempra a pressioni più elevate", ha osservato Heninger. "Abbiamo iniziato a vedere una maggiore richiesta di forni da 6 a 15 bar da parte delle aziende aerospaziali e ne stiamo costruendo altri, visto l'aumento della domanda".
Nel corso degli anni, Ipsen ha riscontrato la tendenza dei clienti che acquistano un forno a vuoto verticale ad aggiungerne altri al proprio parco macchine nel tempo. Una volta che il team di manutenzione è stato addestrato, le ricette sono state approvate, le attrezzature e le procedure sono state messe in atto e gli ordini iniziano ad arrivare, la domanda di produzione di forni verticali sottovuoto rimane forte.
Per saperne di più sui forni verticali sottovuoto o per verificare se uno di essi può essere la scelta giusta per il vostro processo, compilate il nostro modulo di richiesta. modulo di richiesta o inviateci un'e-mail all'indirizzo sales@ipsenusa.com.