Applicazioni
Trattamento termico: la tecnologia chiave per performance superiori
I forni di trattamento termico sono impianti industriali fondamentali, impiegati in una vasta gamma di settori: dai più esigenti come automotive e aerospaziale, fino alle applicazioni più comuni nella meccanica di precisione e nella produzione di utensili.
Questi impianti svolgono un ruolo cruciale nella trasformazione dei materiali metallici. Attraverso cicli controllati di riscaldamento e raffreddamento, il metallo modifica la propria struttura interna, acquisendo le proprietà meccaniche e fisiche richieste per garantire prestazioni elevate, affidabilità e durata nel tempo.
Esigenze:
Controllo temperatura del processo termico
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Registrazione digitale delle variabili di processo
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Soglia di sicurezza alta temperatura forno
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Controllo carichi elettrici di riscaldamento
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Misura della temperatura del processo termico
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Esigenza:
Controllo temperatura del processo termico
La temperatura è la variabile più critica nel trattamento termico dei metalli.
Un controllo preciso e ripetibile è essenziale per garantire una produzione costante e di qualità. Ciò è particolarmente importante nei settori aerospaziale e aeronautico, dove l’accuratezza deve rispettare normative come AMS2750 e CQI-9.
Nei forni continui il sistema di controllo della temperatura è formato da una serie di regolatori PID, che devono gestire in modo preciso le singole zone del forno. In questo modo si questo garantisce il rispetto del profilo termico richiesto dalle specifiche metallurgiche del prodotto finito e, di conseguenza, la conformità del prodotto finale.
Soluzione:
Il regolatore PID 1850 rappresenta la soluzione ideale per un controllo preciso e affidabile della temperatura del forno. Grazie a un algoritmo di regolazione altamente efficiente, assicura il rispetto delle specifiche termiche richieste dai materiali trattati. Certificato secondo le normative AMS2750 per il settore aerospaziale e CQI-9 per quello automobilistico, il regolatore 1850 è adatto per queste applicazioni che richiedono un elevato livello di precisione nel controllo termico.
Caratteristiche principali:
- Uscite di controllo per SSR e valvole motorizzate;
- Interfaccia LCD a colori;
- Connettività Ethernet e Seriale (master/slave);
- Messaggi di diagnostica multilingua;
- Funzioni logiche e matematiche.
Esigenza:
Registrazione digitale delle variabili di processo
La registrazione delle temperature durante i trattamenti termici è essenziale per garantire la qualità e la sicurezza dei materiali trattati. Monitorare e documentare accuratamente i parametri termici assicura che il ciclo di trattamento rispetti le specifiche richieste, prevenendo difetti e variazioni nel prodotto finale.
Inoltre, la registrazione della temperatura è un requisito fondamentale per conformarsi a normative e standard di settore, come AMS2750 e CQI-9, particolarmente rigidi nei settori aerospaziale e automobilistico. Questo processo permette anche di tracciare ogni lotto di produzione garantendo la totale affidabilità del processo produttivo.
Soluzione:
La proposta Gefran per la registrazione delle variabili di temperatura è il regolatore multifunzione 3850T, un dispositivo che integra al suo interno diverse funzionalità, tra le quali un efficiente funzione di datalogger conforme con le specifiche ASM2750 e CQI-9. Questa funzione associata al Real Time Clock è in grado di archiviare dati di processo, segnali digitali Ingresso/Uscita e stati di allarmi.
Caratteristiche principali:
- Interfaccia grafica touch screen;
- Archiviazione in formato aperto o criptato;
- Esportazione file locale o tramite rete Ethernet;
- Esportazione dati in formato CSV o PDF;
- Connessione remota VNC.
Esigenza:
Soglia di sicurezza alta temperatura forno
Per proteggere l’impianto e garantire la sicurezza degli operatori in caso di sovratemperatura, è necessario adottare dispositivi idonei, detti soglie di sicurezza.
Un eccesso di calore può compromettere l’integrità del forno, danneggiando resistenze, sensori e rivestimenti refrattari, con rischio di incendi, esplosioni o guasti meccanici. In caso di malfunzionamento del sistema primario e superamento della soglia impostata, il sistema di sicurezza interviene automaticamente attivando allarmi e spegnendo l’impianto, prevenendo danni e proteggendo il personale.
Nel mercato americano, la normativa Factory Mutual (FM) richiede dispositivi certificati, a garanzia del corretto funzionamento in caso di superamento della temperatura consentita.
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Soluzione:
Gli indicatori di sicurezza 650L (formato 48×48) e 1250L (48×96), certificati Factory Mutual (FM), sono dispositivi progettati per rilevare sovratemperature nei processi industriali di riscaldamento e attivare un segnale che mette l’impianto in sicurezza.
Per facilitarne installazione e uso, sono forniti con configurazione di fabbrica pronta all’impiego, comprensiva della funzione di memoria ritentiva dell’allarme, che richiede riconoscimento da parte dell’operatore. Il riconoscimento può avvenire tramite tasto frontale dedicato (R rossa), ingresso digitale opzionale o linea seriale. Il display LCD mostra messaggi chiari che guidano l’operatore nell’identificazione dello stato dell’impianto, rendendo l’intervento semplice e immediato.
Caratteristiche principali:
- Certificazione Factory Mutual (FM) per l’uso come indicatore di sicurezza nei processi di riscaldamento;
- Formati standard industriali: 48×48 (650L) e 48×96 (1250L);
- Funzione di allarme ritentivo con riconoscimento dell’operatore;
- Display LCD ad alta leggibilità;
- Configurazione di fabbrica pronta all’uso;
- Acquisizione allarme tramite tasto frontale, ingresso digitale o linea seriale.
Esigenza:
Controllo carichi elettrici di riscaldamento
Nel riscaldamento elettrico industriale la gestione della potenza è cruciale per garantire uniformità di temperatura, efficienza energetica e continuità operativa. Le applicazioni richiedono sistemi capaci di adattarsi a diverse tipologie di carichi – dalle resistenze lineari ai trasformatori – mantenendo stabilità anche in presenza di variazioni di processo. Per soddisfare queste esigenze servono soluzioni dotate di flessibilità di configurazione, diagnostica avanzata per manutenzione predittiva e compatibilità con i più recenti protocolli di comunicazione.
Un’integrazione efficace degli I/O consente la gestione dei segnali, dalla ritrasmissione dei comandi al monitoraggio delle variabili di processo.
Infine, la necessità di installazioni in spazi ridotti rende indispensabili sistemi compatti e robusti, in grado di garantire sicurezza, efficienza e riduzione dei fermi impianto.
Nel riscaldamento elettrico, per garantire temperature di trattamento superiori ai 1000°C, Gefran propone i Power Controller della serie GRC, dispositivi intelligenti che gestiscono con precisione ed efficienza la potenza elettrica.
Caratteristiche principali:
- Taglie di corrente da 25 a 150 A;
- Configurazioni mono, bi e trifase;
- Modalità di controllo configurabili;
- Diagnostica integrata;
- Connettività fieldbus.
Esigenza:
Misura della temperatura del processo termico
La temperatura è la variabile più critica nei processi di trattamento termico. Un controllo accurato è essenziale per garantire le proprietà meccaniche richieste, la ripetibilità del processo, il rispetto degli standard di qualità e la sicurezza operativa. Le sonde di temperatura devono operare in ambienti ad alta temperatura, assicurando una misurazione stabile e continua. Fondamentale è la guaina che protegge l’elemento sensibile — solitamente termocoppie — che, oltre a resistere alle alte temperature, devono sopportare l’azione delle atmosfere di processo presenti nel forno, come nel caso della nitrurazione. Per questo è necessario scegliere un materiale di rivestimento adeguato, in grado di garantire affidabilità e lunga durata nel tempo.
Le sonde di temperatura serie TC6M, dotate di elemento sensibile a termocoppia, rappresentano una soluzione ideale per applicazioni di trattamento termico con temperature fino a 1000 °C. La possibilità di scegliere il tipo di termocoppia, il range di misura, la lunghezza di installazione e il materiale della guaina consente un’ampia versatilità d’uso. Ad esempio, una guaina in acciaio AISI 316 è indicata per temperature medie in atmosfere non aggressive, mentre la lega INCONEL 600 (a base di nichel-cromo-ferro) è più adatta per alte temperature in ambienti aggressivi, grazie alla sua resistenza ai gas reattivi.
Caratteristiche principali:
- Misura temperature fino a 1000 °C con elemento sensibile a termocoppia;
- Guaina in AISI 316 o INCONEL 600 per resistere ad ambienti e temperature differenti;
- Affidabilità e stabilità di misura anche in condizioni termiche estreme.
Il principio di funzionamento:
Quando si parla di trattamenti termici, i forni continui rappresentano la soluzione più diffusa e apprezzata per la loro elevata produttività, in particolare nel trattamento di grandi volumi.
In questi impianti, i pezzi si muovono attraverso la camera di riscaldamento in un flusso continuo.
I forni continui sono formati da un tunnel coibentato, diviso in diverse zone di riscaldamento indipendenti, e da un sistema di trasporto — a nastro o a spinta —che permette l’attraversamento del materiale all’interno della sua struttura, garantendo un processo di trattamento termico ininterrotto ed efficiente. Con temperature che possono raggiungere i 1000°C, i forni continui sono ideali per una vasta gamma di trattamenti termici come tempra, ricottura, rinvenimento e normalizzazione.
Ogni processo è gestito secondo un profilo termico preciso, che viene fornito dal passaggio del materiale attraverso le diverse zone di temperatura controllate singolarmente, una caratteristica fondamentale per raggiungere le proprietà metallurgiche desiderate.
Esigenze e tecnologia:
Nel trattamento termico, la temperatura è il parametro più critico: deve essere gestita con precisione assoluta e stabilità costante per garantire risultati affidabili e conformi agli standard più elevati.
Per questo motivo, i moderni impianti si affidano a regolatori PID avanzati, dotati di algoritmi ottimizzati e funzioni di autotuning, che semplificano la gestione e assicurano un controllo intuitivo ed efficiente dell’intero processo.
Il riscaldamento può avvenire tramite resistenze elettriche o bruciatori a gas: nel primo caso, il regolatore dialoga con Power Controller, che modulano l’energia termica con estrema precisione; nel secondo, gestisce direttamente le valvole gas, garantendo reattività e sicurezza.
Oltre al controllo, è fondamentale anche registrare e monitorare l’andamento della temperatura, soprattutto in settori ad alta specializzazione come quello aerospaziale ed automobilistico, dove la tracciabilità del processo è essenziale per certificare la qualità e rispettare le normative più rigorose.
Infine, per proteggere l’impianto e garantire la sicurezza degli operatori, è indispensabile integrare dispositivi di protezione dedicati, come soglie di sicurezza contro le sovratemperature, che intervengono tempestivamente per evitare situazioni critiche.
