Il Dr.-Ing. Oliver Maiß, responsabile di ricerca e sviluppo in ECOROLL, spiega come un comparatore elettronico introduca ulteriori livelli di sicurezza all’interno del processo di rullatura. La rullatura profonda è una lavorazione molto interessante, in cui diversi parametri hanno effetti specifici sulla formazione di tensioni residue di compressione. Per garantire un processo ripetibile anche con utensili meccanici, il sistema ECOSense permette di monitorare puntualmente tutti i parametri di lavorazione.

La vita utile dei componenti sottoposti a carichi dinamici può essere migliorata utilizzando un trattamento meccanico della superficie. Il metodo scelto è spesso la rullatura profonda. Questo processo non solo porta a un indurimento del materiale, ma introduce anche tensioni residue di compressione nel componente. Le sollecitazioni residue sono quelle presenti anche in assenza di carichi esterni. Esse contrastano la propagazione delle cricche, in modo che, ad esempio, le microcricche in un componente si propaghino meno rapidamente o si manifestino solo in una fase successiva.

Ciò che risulta positivo per le prestazioni del componente rappresenta tuttavia una sfida per la produzione e soprattutto per l'assicurazione della qualità (QA), poiché le curve di profondità delle tensioni residue possono essere misurate solo in modo distruttivo. Ciò avviene solitamente rimuovendo il materiale o misurando direttamente la spaziatura del reticolo cristallino con la diffrazione dei raggi X e la rimozione graduale del materiale (si veda anche “Introduzione delle tensioni residue tramite la rullatura profonda”).

Ciò pone grandi sfide soprattutto per il controllo qualità, in quanto non è possibile misurare una proprietà essenziale del componente in modo semplice. Fortunatamente il processo di rullatura profonda è molto riproducibile, influenzato in particolare dalla geometria del contatto di rullatura e dalla forza utilizzata. Pertanto, se si esegue la rullatura profonda con il giusto elemento la forza di processo può essere utilizzata come variabile di controllo.

Fattori che influenzano la forza di lavorazione durante la rullatura profonda

Con gli utensili di rullatura idrostatici l'impianto idraulico viene utilizzato per premere la sfera di rullatura sulla superficie. Si tratta di un processo controllato dalla forza ed è quindi ideale per la rullatura profonda. Con gli utensili meccanici, invece, ci sono diverse altre variabili che possono influenzare la forza di processo.

Con questo tipo di utensile un rullo viene premuto sulla superficie tramite una molla. La deflessione della molla, e quindi la forza di rullatura, è determinata dalla pressione esercitata dall'utensile durante lavorazione. Ciò significa che gli errori nei parametri di impostazione dell'utensile, l'usura dell'utensile o persino le deviazioni nella forma del componente possono avere un effetto diretto sulla forza di rullatura. Se, ad esempio, l'utensile da taglio è calibrato in modo errato, se il diametro di lavorazione non è più corretto, verrà sempre generata una forza di rotolamento eccessiva o insufficiente, semplicemente perché cambia la deflessione della molla dell'utensile. L'usura dell'utensile di tornitura può avere un effetto simile. Tuttavia la rullatura produce una superficie pulita e liscia, anche se il diametro si discosta e la forza di rullatura non è più corretta.

Ogni processo è documentato grazie alla digitalizzazione degli strumenti di rullatura profonda

Come descritto la forza di rullatura è la variabile più importante per la determinazione delle tensioni residue di compressione. Con la nuova tecnologia ECOsense ora è possibile misurare e tracciare anche la forza di rullatura per ogni utensile meccanico di rullatura profonda. La tecnologia ECOsense consiste in una “piccola scatola di misura” in grado di convertire la deflessione della molla direttamente in una forza di rullatura, di documentarla e di trasmetterla a un'unità ricevente a valle tramite Bluetooth.

ECOsense offre quindi un monitoraggio del processo specifico per i requisiti della rullatura profonda. In passato a questo scopo si utilizzavano solitamente sistemi alternativi, di solito sono completamente sovradimensionati e quindi poco interessanti in termini di prezzo per questa applicazione. Normalmente ancora oggi sono disponibili i classici comparatori a lancetta, che scontano però l’assenza di un controllo continuo e interconnesso dei parametri. Con i dovuti accorgimenti, infatti, ECOSense è in grado di dialogare con la macchina utensile.

I dati ECOsense possono essere trasferiti a un dispositivo esterno per un'ulteriore elaborazione. Ciò avviene tramite una connessione Bluetooth, che consente una comunicazione sicura 1 a 1 a corto raggio. Ciò significa che nessun altro dispositivo può accedere ai dati in parallelo.

Per l'elaborazione dei dati sono disponibili due opzioni. In primo luogo, è possibile utilizzare una semplice applicazione Android per visualizzare la forza di rotazione in tempo reale. È possibile creare registri in formato PDF per ogni processo e monitorare le forze di rotolamento entro i limiti stabiliti.
Esiste anche la possibilità di collegare ECOsense direttamente alla macchina tramite un gateway. In questo caso, i dati possono essere elaborati dalla macchina o condivisi all'interno dell'azienda tramite una rete. In questo modo, tutte le parti interessate hanno accesso alle informazioni e i file di log possono essere creati automaticamente.