Case history RBM e OMCS Plast: pulizia e lavorazione a umido anche per la grafite

Se il Rame è il materiale storico per gli elettrodi per elettroerosione, oggi la grafite sta diventando sempre più importante, grazie alle performance che è in grado di offrire.

Il rame ha una elevata conducibilità termica, è facilmente lavorabile e con una buona resistenza alle scariche, quindi la scelta ideale per la costruzione di elettrodi, ma, come accade per molte materie prime, il problema è il costo variabile che, oggi, ha raggiunto livelli elevati. Dunque, la grafite, buon conduttore elettrico e termico, facilmente lavorabile, anche in virtù del costo contenuto, sta relegando l’elettrodo per EDM in rame a settori di nicchia. Ma c’è dell’altro: oltre a permettere lavorazione per asportazione di truciolo più veloci, la grafite è presente sul mercato con diversi gradi, mentre il rame elettrolitico è unico. Questo significa che, in funzione del tipo di elettrodo da produrre, esiste una scelta fra i tipi di grafite, dalla più grezza, alla più compatta, per gradi di finitura elevati, con conseguenti costi diversi.

“Come molte aziende, anche noi originariamente costruivamo gli elettrodi in rame – spiega Andrea Paris, socio e responsabile della produzione stampi in OMCS Plast – ma oggi siamo passati alla grafite, che lavoriamo su centri di lavoro 5 assi. Il problema: le polveri! Il classico aspiratore, per quanto potente possa essere, risolve il problema solo in parte e obbliga ad avere una macchina dedicata, senza la possibilità di passare ad altri materiali. Sapevamo dell’esistenza di soluzioni evolute, in grado di garantire prestazioni e flessibilità. Per noi era ed è importante lavorare bene la grafite. Ma non vogliamo una macchina dedicata: se necessario, vogliamo poter lavorare rame, o acciaio, o quello che il mercato ci chiederà. Altri hanno le nostre stesse esigenze. Ci siamo informati ed alla fine abbiamo optato per un centro di lavoro DMG 5 assi, con lavorazione in campana d’acqua, e con impianto RBM di gestione del lubrorefrigerante.”

La scelta
Segni distintivi di OMCS Plast sono la flessibilità e l’innovazione, unite all’utilizzo di tecnologie all’avanguardia, ed è proprio in nome di questo filosofia aziendale che l’azienda bergamasca ha optato per la lavorazione all’utensile della grafite con campana d’acqua.

Ma cosa accade e perché si sceglie questo modo di operare?
La lavorazione della grafite avviene molto spesso a secco, producendo grossi volumi di polvere estremamente fine che deve essere opportunamente trattata. E’ indispensabile mantenere la macchina pulita in modo da preservarne le funzionalità, evitandone il decadimento funzionale e di performance. E non solo: è fondamentale non mettere a rischio la salubrità dell’ambiente e, di conseguenza, la salute degli addetti, oltre all’integrità della macchina utensile. La soluzione è in genere rappresentata dai sistemi di aspirazione ma, per quanto possano essere validi, la polvere di grafite è talmente fine che, nel tempo, riesce ad infiltrarsi un po’ ovunque, andando a sporcare e danneggiare il bene più grande di un’azienda manifatturiera: la macchina utensile. Oggi si sta diffondendo un differente approccio, che sta dando risposte molto positive, e che si basa sulla tecnica della campana d’acqua.

“Lavorando in campana d’acqua, si ha un flusso laminare d’acqua intorno all’area di lavoro. In pratica lavoriamo a secco ma la polvere di grafite, proiettata contro la barriera continua di acqua, precipita e viene evacuata col liquido. – prosegue Andrea Paris – Per assicurare la miglior pulizia possibile alla macchina, un lavaggi, con ulteriore abbattimento di eventuale polvere rimasta, è assicurato da un flusso d’acqua che fuoriesce da apposti ugelli posti sui bordi della macchina.”

La tecnica in campana d’acqua è ormai nota, anche se non particolarmente diffusa, e sta dando ottimi risultati, ma richiede accortezza per quanto riguarda l’indispensabile filtrazione del liquido “sporco” recuperato: trattandosi di polveri molto fini, il sistema di filtraggio deve essere in grado di intercettarle in maniera efficiente.

“La tecnologia in campana d’acqua mette a dura prova la capacità filtrante di qualsiasi sistema: non è ammissibile che si rimetta in circolo acqua non pulita perché si andrebbe ad intaccare il concetto stesso di velo laminare di liquido, a causa delle disuniformità legate alla presenza di impurezze. Sapevamo dell’esistenza di sistemi di filtrazione evoluti, in grado di trattenere polveri con dimensioni inferiori ai 10µm – proseguono da OMCS Plast – senza l’uso di elementi filtranti che richiedono un frequente rinnovo ed un loro smaltimento come rifiuto speciale. Volevamo fermi macchina ridotti al minimo, una macchina sempre pulita e con la possibilità di lavorare materiali differenti, superando il concetto di macchina dedicata. Abbiamo creduto nel sistema proposto da RBM.”

La filtrazione fina di RBM
Il concetto alla base è: se un sistema di filtrazione è realmente efficace, e lo deve essere in maniera costante, allora il lubrorefrigerante avrà un grado di pulizia elevato che si manterrà nel tempo. L’impianto installato in OMCS Plast filtra in maniera continua fino a 5µm, in modo da garantire la pulizia dell’acqua che, unitamente ai corretti valori di pressione e portata, assicurano il corretto funzionamento della campana, garantendo l’uniformità del velo d’acqua.

” OMCS Plast ha installato il sistema IFDR 800 di precisione, con filtrazione inferiore a 5µm. – spiega Enrico Battistutta, socio ed Amministratore di RBM – Abbiamo montato un sistema di pre-filtrazione a 50µm, a tamburo rotante per massimizzare l’efficacia del sistema. Un sistema di rabbocco automatico del fluido permette all’operatore di lavorare in turno non presidiato, senza doversi preoccupare di cali di livello che potrebbero innescare fenomeni di cavitazione delle pompe, compromettendo l’efficacia del sistema filtrante; inoltre il sistema di scarico automatico della grafite filtrata permette di evitare interventi dell’operatore o fermi produzione per la pulizia periodica delle morchie.”

La tecnologia a campana d’acqua, che qualcuno definisce un ibrido fra la lavorazione a secco e quella ad umido, mette a dura prova gli impianti di filtrazione: un grado di pulizia che si discosti dal previsto può significare una disomogeneità del velo, che può anche arrivare a “rompersi”, con conseguente grave compromissione della lavorazione.

Chi è OMCS Plast
 OMCS Plast, con sede a Canonica d’Adda, ha una quarantennale esperienza nel settore della progettazione e costruzione stampi e stampaggio materie plastiche, sviluppando e realizzando prodotti per esigenze particolari ed impieghi diversificati, principalmente nei settori automobilistico, tecnico, estetico, elettronico e degli elettrodomestici di consumo. Grazie all’esperienza maturata negli anni e ad una continua attenzione alle diverse richieste del mercato, OMCS Plast, partendo dall’idea del cliente, e’ in grado di arrivare, in tempi ragionevoli e costi competitivi, alla produzione di serie seguendo l’intero processo all’interno della propria struttura. La certificazione di ISO 9001, conseguita nell’anno 2000, è stata, ed è tuttora, un forte stimolo al miglioramento continuo, perseguendo la ricerca della qualità del prodotto attraverso un processo che coinvolge l’intera organizzazione, nell’ottica della custumer satisfaction, che permea tutte le scelte aziendali, sia produttive che commerciali.

Parlando di grafite
La grafite è una forma cristallina del Carbonio, con una struttura stratificata di piani basali o fogli di atomi di Carbonio compatti. Il colore va dal grigio scuro al nero, con riflessi quasi argentei e lucentezza metallica. La grafite è fragile, con elevata conducibilità sia elettrica che termica, ottima resistenza agli shock termici e alle temperature elevate, sebbene inizi ad ossidarsi a 500°C; in controtendenza rispetto ad altri materiali, la resistenza e la rigidezza della grafite aumentano con la temperatura. Queste caratteristiche la rendono industrialmente interessante in molteplici settori, dall’industria dei materiali refrattari, ai lubrificanti, all’indurimento dell’acciaio, nelle matite (in combinazione con l’argilla), ma viene anche impiegata nelle spazzole dei motori elettrici e come materiale per gli elettrodi; grazie alla sua resistenza agli agenti chimici, può essere utilizzata come filtro per fluidi corrosivi. Oggi sta acquisendo sempre maggiore importanza l’utilizzo di grafite come fibra nei materiali compositi e nelle plastiche rinforzate. E’ generalmente accettata la classificazione in ordine decrescente della dimensione del grano, con proprietà meccaniche tanto migliori quanto più piccolo è il grano, con una suddivisione è in 3 macrofamiglie: grani industriali, grani fini e micrograni. Sul mercato è disponibile in blocchi di sezione quadrata, rettangolare o circolare, con varie dimensioni. La grafite è in genere lavorata per stampaggio, formatura o cottura in forno, con successiva lavorazione per asportazione di truciolo per l’acquisizione della forma finale.

I vantaggi della grafite
Per quali motivi la grafite è il materiale più impiegato come elettrodi nell’EDM? Perché:
– E’ facilmente lavorabile
– Resiste bene agli shock termici
– Ha un basso coefficiente di dilatazione termica, circa un terzo di quello del Rame; ciò garantisce la stabilità della geometria dell’elettrodo durante il processo di elettroerosione
– E’ disponibile in blocchi anche di grandi dimensioni
– Non fonde ma, a 3400°C, passa direttamente allo stato gassoso. Ciò permette di contenere l’usura dell’elettrodo.
– Ha una densità molto inferiore a quella del Rame: gli elettrodi sono sensibilmente più leggeri.
– Ha una velocità di rimozione del metallo maggiore di quella del Rame, con un’usura molto bassa, 1/3 ÷ 1/10 meno del Rame
– Ha un tasso di usura che decresce all’aumentare della corrente di cresta.

IFDR: Una tecnologia di filtrazione evoluta
I sistemi IFDR, progettati e costruiti dalla friulana RBM, filtrano e trattano, a circuito chiuso, il lubrorefrigerante mediante separazione fisica delle particelle solide, gli inquinanti del fluido da taglio. La separazione avviene in seguito all’azione combinata dell’effetto centrifugo e dell’effetto Venturi sul flusso vorticoso del liquido all’interno della parte superiore del corpo del filtro. I solidi, precipitati nella parte inferiore del filtro, vengono scaricati in opportuni contenitori di raccolta, senza alcuna interruzione del lavoro; basandosi solo sul flusso vorticoso del liquido, senza parti meccaniche in movimento e condotti che possano intasarsi, si raggiungono gradi di pulizia del lubrorefrigerante difficilmente raggiungibili dai sistemi convenzionali, con una filtrazione costante nel tempo, senza i “picchi” tipici del filtraggio meccanico, dove si verifica una situazione del tipo pulizia-intasamento graduale- pulizia -intasamento graduale…

Il fluido pulito viene rimesso in circolo, senza che siano stati impiegati elemento filtranti, che andrebbero comunque periodicamente sostituiti o puliti, carte filtranti che andrebbero invece smaltite, o elementi meccanici di separazione con parti in movimento. I plus del sistema evoluto IFDR possono essere riassunti in:
– Abbattimento della presenza batterica
– 100% riduzione costi per consumabili e manutenzione
– 98% riduzione della granulometria solida