Dispositivi per l’solamento elastico impianti di forgiatura

Sollecitazioni impulsive e dinamiche nella forgiatura: perché l’isolamento elastico è un requisito strutturale

La gestione delle sollecitazioni impulsive nei reparti di deformazione plastica dei metalli a caldo e a freddo rappresenta una priorità ingegneristica essenziale per garantire la sicurezza strutturale degli stabilimenti. Durante i cicli di forgiatura, impianti pesanti come magli, presse oleodinamiche, presse meccaniche, cesoie e punzonatrici generano enormi picchi di energia cinetica sotto forma di shock transienti e oscillazioni armoniche continue. Questi macchinari, regolati da complessi cinematismi, scaricano a terra forze dinamiche di eccezionale intensità a ogni ciclo operativo.

Poiché l’acciaio e le leghe metalliche che costituiscono l’ossatura delle carpenterie metalliche industriali presentano un coefficiente di smorzamento interno estremamente ridotto, le sollecitazioni dinamiche si propagano senza attenuazione significativa attraverso i basamenti e le fondazioni dell’edificio. La trasmissione incontrollata di queste vibrazioni ad alta frequenza e dei transitori d’urto accelera l’usura della carpenteria, determina il disallineamento e la staratura delle macchine utensili limitrofe e rischia di provocare fessurazioni o danni strutturali alle opere murarie e al pavimento industriale dello stabilimento.

L’adozione di specifici dispositivi per l’isolamento elastico degli impianti di forgiatura agisce come un vero e proprio filtro meccanico. Disaccoppiando la carpenteria del macchinario dalla fondazione tramite un supporto antivibrante opportunamente calcolato, è possibile riflettere e smorzare l’energia vibrazionale all’origine, salvaguardando l’integrità del fabbricato e riducendo il disturbo acustico e sussultorio per gli operatori del reparto produttivo.

Come funzionano i dispositivi gomma-metallo nell’assorbimento di shock ad alta energia

Il principio dell’isolamento elastico si basa sulle proprietà viscoelastiche dei moderni supporti gomma-metallo. Durante la battuta di un maglio o la pressata di una linea di stampaggio, l’energia cinetica dell’impatto viene convertita in deformazione elastica della mescola elastomerica. La quota di energia accumulata viene successivamente dissipata sotto forma di calore mediante il fenomeno dell’isteresi meccanica, riducendo drasticamente la forza residua trasmessa al sottosuolo.

Per progettare un corretto isolamento delle vibrazioni, è indispensabile analizzare e gestire precisi parametri fisici:

• Carico statico: la forza costante esercitata sul supporto antivibrante dalla massa a riposo del macchinario (struttura, stampi, accessori).
• Carico dinamico: la forza variabile e impulsiva generata durante la corsa di lavoro o l’impatto dell’organo battente, espressa in kilonewton (kN).
• Frequenza propria: la frequenza naturale alla quale il sistema isolato (macchina su supporti elastici) oscilla liberamente se sottoposto a un impulso.
• Frequenza di risonanza: la condizione critica in cui la frequenza di eccitazione della macchina coincide con la frequenza propria dei supporti, provocando un’amplificazione incontrollata delle vibrazioni. Per evitarla, la rigidezza dinamica del supporto deve essere dimensionata in modo che la frequenza propria del sistema sia nettamente inferiore alla frequenza di disturbo della macchina.
• Durezza Shore: l’indice di misura (espresso in Shore  per gli elastomeri) che definisce la durezza e la rigidezza elastica della mescola in gomma, influenzando direttamente il comportamento elastico del dispositivo.

Antivibranti a flange per grandi carichi e linea SURMAC: le soluzioni DAB per l’industria pesante

DAB Antivibranti, forte di oltre 40 anni di esperienza nella produzione e distribuzione di sistemi antivibranti industriali in gomma-metallo, offre soluzioni specifiche progettate per resistere ai gravosi cicli di lavoro della forgiatura e della deformazione della lamiera. I nostri prodotti sono sviluppati per garantire un elevato smorzamento e una stabilità strutturale costante nel tempo.

Per l’isolamento di grandi presse idrauliche e meccaniche, gli antivibranti a flange per grandi carichi rappresentano una soluzione ideale. Questi dispositivi abbinano una piastra flangiata metallica di elevato spessore a un inserto in elastomero vulcanizzato ad alta densità. La loro geometria è ottimizzata per garantire la stabilità contro le spinte laterali, impedendo lo slittamento del macchinario pur garantendo un’eccellente deformazione controllata sotto carico statico e dinamico.

Nelle applicazioni industriali dove l’energia d’impatto è estremamente elevata e gli urti sono ripetitivi, come nel caso dei magli a caduta o delle linee di punzonatura, i supporti antivibranti della linea SURMAC offrono le massime prestazioni di isolamento. Grazie a una speciale architettura gomma-metallo brevettata, la linea SURMAC permette di sostenere carichi elevatissimi sia in compressione che in taglio, dissipando gli shock transienti prima che possano propagarsi alle fondazioni dello stabilimento. DAB Antivibranti propone inoltre un’ampia gamma di antivibranti a campana e antivibranti cilindrici per i gruppi ausiliari degli impianti, oltre alla possibilità di sviluppare mescole e geometrie su misura per requisiti di carico non standard.

Criteri di calcolo e dimensionamento: carico statico, carico dinamico e frequenza propria

La definizione della configurazione di isolamento non può prescindere da un calcolo accurato delle variabili in gioco. Un dimensionamento errato può causare un sotto-isolamento (trasmissione delle vibrazioni intatta) o un sovra-isolamento con conseguente instabilità oscillatoria del macchinario.

1. Calcolo del carico statico complessivo: determinazione della massa totale dell’impianto di forgiatura, includendo la carpenteria portante, i motori, gli stampi e l’eventuale fluido idraulico, ripartita in modo preciso su ciascun punto di appoggio.
2. Quantificazione del carico dinamico impulsivo: stima della forza d’impatto generata durante il ciclo di pressatura o la battuta del maglio, per verificare che il picco di sollecitazione non superi i limiti di snervamento o di fatica dell’elastomero.
3. Analisi della frequenza di disturbo: calcolo della frequenza fondamentale generata dal macchinario, basata sul numero di colpi al minuto o sulla velocità di rotazione dei componenti meccanici interni.
4. Definizione della frequenza propria target: selezione della rigidezza e della durezza Shore del supporto in gomma-metallo necessarie per posizionare la frequenza propria del sistema in una zona di isolamento sicuro, lontana dalla frequenza di risonanza.

Isolamento a basamento inerziale vs installazione diretta: analisi delle soluzioni per magli e presse

Il posizionamento dei dispositivi per l’isolamento elastico può avvenire secondo due schemi installativi differenti, a seconda del livello di energia cinetica da gestire e della tolleranza geometrica richiesta dal processo produttivo.

Evitare il cedimento precoce: l’impatto di temperature, oli industriali e fatica meccanica sugli elastomeri

I reparti di stampaggio e forgiatura dei metalli espongono i componenti elastici a condizioni operative severe. La presenza di calore radiante generato dai forni di riscaldo, unita al contatto costante con oli idraulici, fluidi lubrorefrigeranti, grassi di protezione e agenti chimici distaccanti, può compromettere le caratteristiche fisiche dei comuni elastomeri.

L’esposizione prolungata a questi agenti aggressivi accelera l’invecchiamento termico e chimico della gomma, manifestandosi con un aumento incontrollato della durezza Shore, la perdita di elasticità (cristallizzazione) e, nei casi più gravi, la delaminazione e il distacco della parte in gomma dall’inserto metallico. Questo fenomeno riduce la capacità di smorzamento del supporto, esponendo nuovamente la carpenteria metallica e le fondazioni dell’impianto a vibrazioni distruttive.

La selezione della corretta mescola elastomerica per i supporti destinati ai reparti di forgiatura è un fattore critico di affidabilità. L’impiego di elastomeri di alta qualità, formulati specificamente per resistere all’attacco degli idrocarburi e per mantenere costanti le proprietà di rigidezza dinamica in un ampio range di temperature, previene il degrado precoce e azzera il rischio di fermi macchina imprevisti.

Per contrastare queste criticità, i supporti antivibranti venduti da DAB sono realizzati unicamente con acciai certificati sottoposti a trattamenti superficiali anticorrosione e mescole in elastomero accuratamente vulcanizzate. Il perfetto accoppiamento gomma-metallo ottenuto dopo la produzione dei nostri prodotti  garantisce un’elevata resistenza alla fatica meccanica ciclica e una durabilità d’esercizio superiore, anche in impianti soggetti a regimi produttivi continui su più turni di lavoro.