Analisi e caratterizzazione di un sistema di lubrificazione industriale per hot stamping

Nei processi di hot stamping, la quantità di lubrificante applicata sugli stampi è un parametro fondamentale da controllare. I pezzi, che escono dal forno a temperature elevate, tendono ad attaccarsi alle superfici della matrice su cui vengono poggiati: questo comporta una qualità inferiore del pezzo stesso, un'usura maggiore dello stampo e costi di manutenzione elevati. Il presente lavoro si pone come obiettivo la caratterizzazione del flusso medio erogato da un aerografo industriale per la lubrificazione degli stampi. In primo luogo si è svolto l'assemblaggio dell'apparato sperimentale su banco prova, collegando i circuiti pneumatici; successivamente si è provveduto a cablare i collegamenti elettrici di alimentazione e di segnale del sensore, dei misuratori di pressione e dell'elettrovalvola al PLC. Una volta concluso il montaggio, si è passati alla programmazione del PLC tramite TIA Portal, al fine di comandare il sistema e di elaborare i dati provenienti dal sensore. Per facilitare la raccolta dati è stata inoltre programmata un'interfaccia HMI Weintek, tramite Easy Builder Pro, che consente di temporizzare e attuare il processo e di leggere i dati dal sensore. L'aerografo viene pilotato tramite la scelta di tre pressioni indipendenti: la pressione di atomizzazione, la pressione di apertura del ventaglio e la pressione di alimentazione del polmone, che permette il passaggio del liquido verso lo strumento. Per caratterizzare il sistema sono state scelte due configurazioni dell'aerografo, corrispondenti all'escursione massima e minima del pistoncino di apertura. Per ciascuna configurazione sono stati costruiti due set di prove: uno a bassa pressione del liquido e uno ad alta pressione. Una volta conclusa la raccolta dati, tramite MATLAB è stata condotta una regressione ai minimi quadrati ordinari (OLS) per ottenere, per ciascuna delle quattro configurazioni, un modello che leghi le pressioni di comando alla portata erogata. Il lavoro si conclude con la validazione di ciascun modello su un set di dati indipendente, non utilizzato in fase di stima, e con la valutazione della relativa bontà predittiva. I risultati mostrano che la pressione di alimentazione del liquido è il fattore dominante nel determinare la portata erogata in entrambe le configurazioni del pistoncino, mentre le pressioni di atomizzazione e di ventaglio risultano generalmente non significative nel range di pressione standard. Solo restringendo l'analisi alla zona di pressione molto bassa emerge un'interazione statisticamente significativa tra pressione di alimentazione e pressione di atomizzazione, coerente con un effetto Venturi ipotizzato in letteratura e specifico del regime a basso flusso.