Case History: conversione assale cingolo da acciaio ad ADI

Assale cingolo in ADI per mietitrebbie

Tecniche costruttive, utilizzi e vantaggi di un assale cingolo per mietitrebbie in ghisa ADI rispetto all’acciaio

Un case history per descrivere come è stato possibile convertire (e con quali benefici) un assale cingolo per mietitrebbie in ghisa ADI1050-6 precedentemente realizzato in acciaio forgiato. Questo assale ha un ruolo molto importante, infatti collega i due cingoli, lato destro e lato sinistro, al telaio della mietitrebbia, reggendone il peso.

Applicazioni industriali dell’assale cingolo: mietitrebbie di grandi dimensioni

L’applicazione dell’assale cingolo è indicata per le mietitrebbie di grandi dimensioni. Questo tipo di macchine è utilizzato nel settore agricolo, in particolare quando impiegate su vaste estensioni.
Le mietitrebbie possono essere dotate di un sistema a ruote classico oppure, quando necessario e in base al tipo di lavoro da svolgere, possono essere dotate di un sistema cingolato, caratterizzato da un cingolo in gomma che permette al veicolo di spostarsi sia sulla terra, anche molto bagnata (perché si evita di comprimere troppo il terreno), sia su strada.

Vantaggi e benefici ottenuti con un assale cingolo in ghisa austemperata ADI

Riduzione del peso -22%

La soluzione in ADI1050-6 permette di passare da 90 Kg a 70 Kg del componente lavorato

Meno consumi per il veicolo

Con un risparmio complessivo di 40 Kg a veicolo (20 Kg per ogni assale cingolo) possiamo ottenere un significativo risparmio di carburante per movimentare il veicolo.

Spreco di materiale

L’approccio net-to-shape permette di ottenere un profilo del grezzo in ADI prossimo a quello del lavorato, minimizzando

Minori costi di lavorazione meccanica

Il profilo net-to-shape permette quindi, nel suo complesso, di diminuire il numero di lavorazioni meccaniche necessarie e quindi i relativi costi.

Minore Total Cost

La soluzione in ADI ha quindi generato un total cost inferiore rispetto alla soluzione in acciaio, a partire dalla realizzazione del componente grezzo fino al costo per il componente lavorato.

I motivi della conversione da acciaio ad ADI dell’assale cingolo

I motivi che hanno spinto il cliente a valutare la conversione dall’acciaio forgiato alla ghisa ADI erano molteplici. Tra i più importanti sicuramente la riduzione di peso e la diminuzione dei costi di realizzazione. La soluzione in acciaio forgiato 42CrMo4V bonificato, infatti, aveva limiti legati al processo tecnologico (la forgiatura di un grezzo da 150 Kg in acciaio richiede presse molto potenti e costose) che non permettevano di raggiungere in maniera semplice questi obiettivi, oltre a richiedere una quantità importante di lavorazioni meccaniche per raggiungere la forma finale desiderata.

Soluzione di partenza – assale cingolo in acciaio forgiato

Materiale
42CrMo4V + Bonificato (trafilato)
Rp0,2
650 MPa
Rm
900-1100 MPa
Fatigue limit σAG; PS50%
420 MPa

Spessore ≥ 100 mm (in riferimento al vecchio spessore in acciaio)

Sulla base degli obiettivi del cliente, in Zanardi Fonderie abbiamo valutato se la ghisa sferoidale austemperata ADI fosse in grado di sostituire l’acciaio, per definire poi la geometria da realizzare.

Soluzione finale – assale cingolo in ghisa sferoidale ADI1050-6

Materiale
ADI1050-6
Rp0,2
700 MPa
Rm
970 MPa
A5
3%
Fatigue limit σAG; PS50%
360 MPa

Valori da pezzo – Spessore 30-60 mm (in riferimento al nuovo spessore in ADI da dove si ottiene la provetta)

Nel grafico a seguire si può osservare il confronto fra l’acciaio 42CrMo4V + Bonificato (rullato) e il grado ADI1050-6. Si può notare come la ghisa ADI1050-6 abbia caratteristiche paragonabili, e in alcuni casi superiori, a quelle dell’attuale acciaio.

Dopo aver confrontato i materiali, assieme al cliente abbiamo studiato come riprogettare il componente in una fusione di ghisa sferoidale austemperata ADI1050, cercando di sfruttare tutti i vantaggi di questo materiale come:

  • leggerezza: grazie ad un peso specifico 10% inferiore a quello dell’acciaio
  • libertà progettuale: la maggiore «colabilità» della ghisa offre la possibilità di ottenere forme complesse vicine alla forma finale del componente
  • è stato possibile scaricare l’asse centrale neutro, non stressato, con l’utilizzo di un’anima in sabbia; questo ha permesso un notevole risparmio di peso.

Criteri di selezione

  • Resistenza meccanica
  • Fatica
  • Alleggerimento del componente
  • Costo finale del componente

La soluzione in ghisa sferoidale austemperata ADI1050-6 ha permesso quindi di ridisegnare il componente in un’ottica net-to-shape, con un profilo del grezzo molto prossimo a quello del getto lavorato, riducendo anche le fasi di lavorazioni meccaniche necessarie per ottenere il profilo esterno. Grazie alla maggiore libertà progettuale della fusione rispetto al processo di forgiatura, è stato quindi possibile realizzare il foro interno in anima.

Grazie a caratteristiche meccaniche paragonabili, ad un peso specifico minore e ad una geometria rivista e migliorata è stato possibile ottenere un componente performante, più leggero e più economico.

Tecniche costruttive dell’assale cingolo: ghisa ADI e acciaio forgiato a confronto

Il processo di forgiatura dell’acciaio potrebbe non essere conveniente dal punto di vista tecnico ed economico per serie produttive medio-piccole e per unità molto pesanti. Si trattava infatti di forgiare un componente da 150 Kg e conseguentemente di rimuovere di lavorazione meccanica quasi il 40% di materiale non necessario. La soluzione in ghisa ADI1050 ha permesso invece di ottenere in maniera più semplice un getto grezzo molto prossimo al componente lavorato.

Tabella di confronto tra le due soluzioni

Materiale
Tecnologia
Peso componente finale
S690QL
Soluzione precedente
42CrMo4V + Bonificato
Forgiatura
150 kg
90 kg
Soluzione in ADI
ADI1050-6
Fusione
90 kg
70 kg
Benefici
-
-
-45 %
-22 %

Case History

Casi reali che raccontano la realizzazione dei progetti dei clienti