Migliori pratiche per la stampa

In questa applicazione, un gruppo pistone viene caricato nell'attrezzatura prima dell'inserimento del perno. I blocchi distanziatori sulla destra consentono diverse altezze e dimensioni del pistone. Foto per gentile concessione di BalTec Corp.

Il raccordo a pressare viene utilizzato per pezzi piccoli e grandi. Qui i perni vengono inseriti nel mozzo della ruota del carrello elevatore. Foto per gentile concessione di FEC Automation Systems

I produttori automobilistici utilizzano spesso l'assemblaggio a pressione. Questa unità inserisce a pressione un componente in un disco del freno. Foto per gentile concessione di Kistler Instrument Corp.

Nel settore manifatturiero è difficile trovare formule infallibili per il successo. Ciò è particolarmente rilevante per l'assemblaggio a pressione, un processo in cui una parte viene inserita saldamente in un foro di un'altra parte con un'unica corsa rapida (da 1 a 2 secondi). Gli ingegneri progettisti utilizzano molte formule per stimare la forza richiesta e le relative pressioni e sollecitazioni per ciascuna applicazione di accoppiamento a pressione. Tuttavia, tali calcoli non potranno mai sostituire i test di laboratorio nel mondo reale o i tentativi ed errori sulla linea di produzione.

"Le formule possono fornire un punto di partenza nel processo di progettazione di parti per l'inserimento a pressione, ma non tengono conto delle numerose variabili che entrano in gioco durante l'assemblaggio", afferma Chuck Rupprecht, direttore generale di BalTec Corp. "Fattori come qualità incoerente dei materiali, diverse finiture superficiali e umidità ambientale possono portare a calcoli sbagliati. La verità è che è necessario installare parti reali per determinare i requisiti di materiale e forza adeguati per un'applicazione."

BalTec offre diverse presse manuali, pneumatiche e idropneumatiche per il pressfitting. Tra i clienti figurano produttori automobilistici, medicali e altri produttori industriali, ad esempio produttori di componenti HVAC. Un'ultima azienda ha recentemente chiesto a BalTec di personalizzare due presse pneumatiche DA-850 in modo da poter inserire a pressione i perni in 40 pistoni di diversa altezza per la ristrutturazione dei compressori HVAC.

Ogni pressa ad azione diretta è dotata di un pistone che produce fino a 8,5 kilonewton di forza e una corsa fino a 80 millimetri. L'attrezzatura superiore della pressa è in grado di inserire perni in pistoni di tutte le altezze, mentre il suo dispositivo è dotato di blocchi distanziatori a cambio rapido che si adattano alle variazioni di altezza. Un dispositivo di bloccaggio pneumatico fissa il pistone in posizione durante l'inserimento dello spinotto. Il monitoraggio della forza e della distanza attiva un messaggio audio, sonoro e visivo per indicare se il processo specifico è OK o meno.

I pistoni sono un buon candidato per l'assemblaggio a pressione, insieme a molti altri tipi di parti: cuscinetti, rotori, ingranaggi, collari per alberi e boccole. Il motivo principale per cui i produttori preferiscono questo processo è che è semplice e relativamente economico. Ad aumentare ulteriormente il fascino del press-fit è che può essere eseguito con diversi tipi di presse, su parti di diverse forme, dimensioni e materiali.

"Quando si progetta una parte per l'inserimento a pressione, gli ingegneri devono concentrarsi su una domanda: qual è la funzione della parte nell'assieme?" afferma Hiroyuki Natsume, capo del team di sistemi della divisione IPC di Kistler Instrument Corp. "Questa questione deve essere enfatizzata in ogni aspetto della progettazione del componente, indipendentemente dal fatto che l'assemblaggio sia semplice o complesso."

Il primo fattore di progettazione è la dimensione. L'assemblaggio a pressione prevede l'inserimento di una parte leggermente più grande del foro di accoppiamento. L'insieme rimane in posizione grazie all'attrito e alla forza delle due parti che si spingono l'una contro l'altra. Quanto più grande deve essere la parte inserita rispetto al foro varierà, anche se in genere è compreso tra 0,0005 e 0,002 pollici.

Mike Brieschke, vicepresidente delle vendite presso Aries Engineering, afferma che un tassello metallico del diametro di 0,25 pollici inserito a pressione in un foro di acciaio dolce di solito presenta un'interferenza di ± 0,0015 pollici. Le parti negli assiemi non critici tendono ad avere tolleranze più flessibili.

"Come regola generale, quanto più grande è il diametro di un cuscinetto, una boccola o un perno, tanto più ampio è il campo di tolleranza", sottolinea Brieschke. "Per i pezzi di diametro inferiore è vero il contrario."

Brieschke afferma che un cuscinetto da 2 pollici di diametro pressato su un albero di metallo, ad esempio, potrebbe avere un intervallo di tolleranza compreso tra 0,001 e 0,01 pollici a causa del diametro relativo maggiore dei due pezzi. Al contrario, i cuscinetti più piccoli utilizzati per le parti automobilistiche, come gli alloggiamenti della trasmissione e i componenti del motore, hanno spesso un intervallo di tolleranza di pochi micron.