30 agosto 2019

Le presse idrauliche più grandi del mondo


 

La storia delle presse da stampaggio più grandi del mondo segue molto da vicino le vicende della Seconda Guerra Mondiale e della Guerra Fredda.

 

Heil Magnesium!

Negli anni ’30 e ’40 del secolo scorso la Germania nazista era a corto di acciaio, essendo stata privata delle regioni più ricche di ferro dal Trattato di Versailles. Le sue miniere, in compenso, producevano grandi quantità di magnesio, un metallo leggero e resistente, perfetto per i nuovi aerei a reazione. Gli scienziati tedeschi si trovarono però di fronte ad un’importante sfida tecnologica: mentre l’acciaio è forgiabile al maglio con facilità, il magnesio invece non lo è affatto. Sotto i colpi della mazza il magnesio si fessura e si spezza. Per plasmarlo, gli scienziati del Reich dovettero sviluppare un nuovo processo: lo stampaggio a caldo a velocità controllata, specifico per pezzi di grandi dimensioni.

 

Componenti in titanio di un jet F-15 – Image credit: Jet Lowe

componenti F15 magnesio prima dopo stampaggio
bombardiere usa rivettato acciaio alluminio

Guerra Fredda, metallo caldo

 

Dopo la Seconda Guerra Mondiale, Stati Uniti e Russia si sfidavano nel campo degli armamenti in quella che verrà chiamata Guerra Fredda e che per quasi mezzo secolo polarizzerà il mondo. Nel ventaglio degli strumenti di distruzione, l’aviazione ricopriva ormai un ruolo fondamentale. La ricerca metallurgica al servizio degli eserciti inventava nuove tecnologie e materiali, nel tentativo di creare aerei sempre più leggeri e veloci. Con l’avvento degli aerei a reazione, le enormi sollecitazioni in gioco richiedono leghe e processi ad altissime prestazioni. Titanio, magnesio ed alluminio prendono il posto dell’acciaio, ma comportano anche la necessità di lavorazioni dedicate. La forgiatura, come abbiamo visto, non è adatta a questi materiali: è necessario utilizzare pezzi stampati, in modo da garantire una disposizione ottimale delle fibre del metallo e l’assenza di cricche. Stampare pezzi di grandi dimensioni, realizzati in materiali ad alta resistenza richiedeva macchine enormi, potentissime, mai viste prima.

 

Per dominare il mondo bisogna dominare i cieli, ma per dominare i cieli bisogna prima dominare il metallo.

Mentre negli Stati Uniti i bombardieri Boeing B-17 Stratofortress e i B-29 erano ancora assemblati rivettando insieme singoli pezzi di lamiera sagomata, in Germania si realizzavano elementi strutturali leggeri e resistenti in magnesio ed alluminio. Per produrre questi componenti, gli ingegneri del Terzo Reich costruirono una pressa idraulica da 33.000 tonnellate e due macchine più piccole da 16.500 ton, per la produzione dei primi jet a reazione Messerschmitt Me 262. Queste ultime due vennero requisite dagli Stati Uniti, mentre la prima finì nelle mani dell’Unione Sovietica. Temendo che questo svantaggio tecnologico si traducesse in uno svantaggio militare, gli USA lanciarono l’Heavy Press Program con l’intento di costruire le presse da stampaggio più grandi del mondo.

 

image credit: USAF

jet nazista messerschmitt me 262a

L’Heavy Press Program

 

Iniziato nel 1950 e conclusosi nel 1957, questo piano dell’Aviazione statunitense portò alla realizzazione di sei presse da estrusione e quattro presse da stampaggio. Le due più grandi sviluppano 50.000 ton l’una, e sono tuttora in funzione.

pressa forgiatura 1955 mesta alcoa 50000 tonnellate

La prima, realizzata dalla Mesta Machinery, pesa 8000 tonnellate ed è alta 27 metri. La tavola misura 7900*3700 mm e ha una corsa di 1800 mm. Il gigante dell’alluminio Alcoa, che gestisce la macchina dal 1955, l’ha acquistata dal governo statunitense nel 1982. Nel 2009 la pressa si è dovuta fermare per delle riparazioni a causa di alcune fessurazioni nel basamento. Il retrofit è costato circa 100 milioni di dollari e garantirà almeno altri 50 anni di attività.

 

image credit: Nocsia

La seconda è stata costruita dalla Loewy Hydropress e gestita dalla Wyman-Gordon nello stabilimento Air Force Plant 63 di Grafton, Massachusetts dal lontano ottobre 1955. Il circuito idraulico utilizza una emulsione acqua-olio a 310 bar ad una portata di 45.000 litri/min. Entrambe le macchine sono utilizzate per produrre componenti di aerei come il Boeing 747, il bombardiere Stealth, e il caccia F-35 Joint Strike.

 

Image credit: Jet Lowe

 

pressa stampaggio wyman gordon 50000 ton
pressa titanio 75000 ton nkmz russia

Il primato degli Stati Uniti è durato solamente due anni: nel 1957 la società ucraina Novokramatorsky Mashinostroitelny Zavod (NKMZ), specializzata in impianti siderurgici, costruì due presse da 75.000 tonnellate. La prima, destinata ad uno stabilimento a Samara, è ora proprietà della filiale russa di Alcoa. La seconda è stata installata a Verkhniaïa Salda ed è utilizzata da VSMPO-AVISMA, il principale produttore mondiale di titanio e altre leghe speciali. Le due macchine hanno un piano di lavoro da 16000*3500 mm e sono alte 35 metri, dei quali 22 sotto pavimento.

 

Image credit: NKMZ

Al di fuori delle due superpotenze, la Francia è stata il terzo paese a dotarsi di una pressa idraulica di tali dimensioni: costruita sempre dall’ucraina NKMZ, questa presse hydraulique da 65.000 ton è stata installata a Issoire tra il 1974 e il 1976. Di proprietà di Interforge, la macchina è alta 36 metri e realizza componenti per Airbus, Boeing, l’industria spaziale e dei trasporti.

 

Image credit: NKMZ

pressa idraulica 65000 ton nkmz issoire
pressa idraulica stampaggio weber metals 60000 ton

Questi giganti di acciaio hanno monopolizzato la scena per decenni. Nell’aprile del 2013, anche il Giappone è entrato a far parte del circolo dei grandi con una pressa idraulica da 50.000 ton. Dopo 60 anni, gli USA hanno aggiunto una nuova pressa idraulica per forgiatura da 60.000 ton. Costruita da SMS Group per Weber Metals in California, è costata 180 milioni di dollari ed ha iniziato a lavorare nell’ottobre del 2018.

 

Image credit: Weber Metals

Il campione dei pesi massimi, ovviamente, è cinese: una macchina dell’incredibile potenza di 80.000 ton è in funzione dal 2013 per il colosso Erzhong Group nella provincia di Sichuan. Alta come un palazzo di 10 piani, sul suo utilizzo c’è massimo riserbo: sembra venga utilizzata per costruire parti per aerei militari, come le sue titaniche sorelle. Per dare un’idea della potenza di questa macchina, con i suoi 780.000 kN potrebbe agevolmente sollevare un’intera nave da crociera. Come spesso accade, più grande non vuol dire migliore: non si tratta della pressa più tecnologicamente avanzata al mondo. È stata realizzata adattando vecchi progetti dell’URSS risalenti agli anni ’80, e attualmente è sottoutilizzata a causa della concorrenza degli altri giganti che abbiamo citato.

 

Fonti:
https://fr.wikipedia.org/wiki/Presse_hydraulique
https://www.theatlantic.com/magazine/archive/2012/03/iron-giant/308886/
https://wikimili.com/en/Alexander_Zeitlin
https://en.wikipedia.org/wiki/Heavy_Press_Program
https://www.cleveland.com/business/2009/01/crack_in_huge_alcoa_press_may.html
https://www.cleveland.com/business/2012/02/alcoas_50000-ton_ready_to_go_b.html
https://www.forgingmagazine.com/forming/big-reveal-big-new-machine-bigger-parts-weber-metals
https://www.lamontagne.fr/issoire-63500/actualites/visionnaire-dans-le-domaine-des-presses-geantes_12397978/
https://foreignpolicy .com/2018/03/14/chinas-zombie-firms-cant-lurch-forever/
http://www.nkmz.com/index.php?id=103&L=1


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