Améliorer l'efficacité des presses d'extrusion grâce à la modernisation hydraulique

Un défi émergent pour l'industrie des presses d'extrusion est la technologie hydraulique vieillissante. De nombreuses presses continuent d'utiliser des pompes hydrauliques inefficaces et peu fiables.

Le cas de Superior Extrusion

Superior Extrusion a récemment été confrontée à cette situation. En 1996, l'entreprise a acquis une presse Farrel de 1 650 tonnes d'occasion. En service depuis 1971, cette presse de 7 pouces a depuis produit plus de 200 millions de livres d'extrusions d'aluminium pour ce fabricant basé dans le Michigan. La presse fonctionne actuellement sur un quart de 10 heures par jour, avec des projets d'extension à deux quarts à l'avenir.

L'usure des composants hydrauliques

Dans une presse d'extrusion d'aluminium de cette taille, les composants hydrauliques subissent une usure significative et constante. Après des décennies de production d'une large gamme de pièces, la maintenance hydraulique — surtout sur la pompe — est devenue plus fréquente, réduisant le temps de fonctionnement et la productivité de la presse.

Comme pour de nombreux clients utilisant des modèles de pompes similaires, les pièces sont devenues quasi impossibles à obtenir et les techniciens qualifiés plus difficiles à trouver. Une conséquence majeure du vieillissement de la pompe a été l'augmentation des fuites de fluide hydraulique. Superior enregistrait 65 à 70 heures d'arrêt par an pour réparer les fuites, sans compter les coûts de réparation et de fabrication interne de tuyauterie et d'autres pièces.

La solution : mise à niveau « plug-and-play » de la pompe hydraulique

Superior a sollicité Bosch Rexroth pour développer une solution, ayant déjà collaboré sur d'autres projets hydrauliques, tant pour de nouveaux systèmes que pour des mises à niveau. « Bosch Rexroth existe depuis des années et jouit d'une réputation de qualité et de service. C'était important pour nous car dans l'industrie de l'extrusion, quand une pièce tombe en panne, on ne peut pas simplement aller au magasin de bricolage en acheter une neuve », a déclaré Bradley Couture, PDG de Superior.

Selon Michael Kramer, ingénieur d'application presses chez Bosch Rexroth, l'ancienne pompe était montée sur le réservoir, aspirant l'huile et l'alimentant vers le système via deux orifices d'alimentation. La plupart des pompes modernes fonctionnent avec un seul orifice, donc l'installation d'une nouvelle pompe nécessitait une reconfiguration du système.

De plus, Superior et Bosch Rexroth devaient concevoir une mise à niveau relativement simple.

Avant de travailler avec Superior, l'équipe de Bosch Rexroth avait identifié que ce type de pompe devenait obsolète. En réponse, leur équipe d'ingénierie à Bethlehem (Pennsylvanie) a collaboré avec des collègues en Allemagne pour concevoir un remplacement pompe/collecteur/contrôles.

Après 150 heures de tests à l'installation de Bethlehem et plus de 2 000 heures de tests en production sur une presse d'extrusion de 2 400 tonnes chez un client Rexroth, l'équipe a validé que la nouvelle solution « plug-and-play » répondait aux normes de performance et de fiabilité de l'entreprise.

Le projet de Superior a été la première application de ce concept testé. Au cœur de la solution se trouvait une pompe à pistons axiaux Rexroth A4VSO 500. « En ajoutant un clapet de retenue au bas du tuyau d'aspiration et en injectant un volume de remplissage partiel dans le tuyau, nous pouvions garantir que l'entrée du tuyau était pleine au démarrage ou dans des conditions de débit minimal », a expliqué Kramer.

La mise à niveau intégrait un circuit de collecteur personnalisé qui reproduit l'ancienne fonction à deux voies avec deux orifices de pression au même emplacement que la pompe d'origine. Des cartouches à deux voies dirigent l'huile vers le bon orifice ; cette conception a préservé une grande partie de la tuyauterie hydraulique existante et permis une installation plus aisée.

Pour contrôler le flux à travers les orifices de pression, un contrôle électronique numérique HACD a été configuré pour reprendre les signaux analogiques existants qui contrôlaient auparavant les pompes legacy et les utiliser pour piloter à la fois la pompe A4VSO et les vannes de contrôle. Cela a simplifié le défi de contrôle lié à l'installation d'une nouvelle génération d'hydraulique avec les systèmes existants.

Le résultat a été une solution « plug-and-play » modernisant la presse sans les temps d'arrêt ni les coûts importants associés à une mise à niveau ou un remplacement complet.

Résultats mesurables au-delà de la réduction des arrêts

La rénovation de la pompe hydraulique a produit des résultats mesurables presque immédiatement, avec une augmentation significative de la vitesse de la presse. « Avant la mise à niveau, la presse tournait autour de 2 000 livres par heure », a déclaré Couture. « Maintenant, elle tourne autour de 2 400 livres par heure, soit une augmentation d'environ 14 %. »

La vitesse de la presse a tellement augmenté que lorsqu'une filière particulière fonctionnait à 2 800 livres par heure, le four de Superior ne pouvait pas suivre la cadence de production. Superior a constaté que la nouvelle rénovation fonctionnait si efficacement qu'ils ont pu remplacer des moteurs de 200 chevaux par des moteurs de 150 chevaux plus économes en énergie. La température de l'huile a également diminué, réduisant les coûts environnementaux et de refroidissement.

Selon le PDG de Superior, la rénovation a fourni une solution facile à installer et intelligente pour un problème persistant entravant la productivité et l'efficacité opérationnelle de l'entreprise. En disposant d'un remplacement préconçu Rexroth pour la pompe hydraulique, Superior a pu prolonger la durée de vie opérationnelle de la presse avec une solution rentable offrant un retour sur investissement mesurable rapidement.

Cet article a été contribué par Bosch Rexroth (Bethlehem, PA). Pour plus d'informations, visitez ici.