IT202000014272A1 - METHOD OF PRODUCTION OF A ROD FOR A HYDRAULIC OR PNEUMATIC CYLINDER ROD, METHOD OF PRODUCTION OF A RELATED ROD, ROD PRODUCED WITH SAYING METHOD AND HYDRAULIC OR PNEUMATIC CYLINDER INCLUDING SAID ROD - Google Patents
METHOD OF PRODUCTION OF A ROD FOR A HYDRAULIC OR PNEUMATIC CYLINDER ROD, METHOD OF PRODUCTION OF A RELATED ROD, ROD PRODUCED WITH SAYING METHOD AND HYDRAULIC OR PNEUMATIC CYLINDER INCLUDING SAID ROD Download PDFInfo
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Description
DESCRIZIONE DESCRIPTION
Campo di applicazione Field of application
La presente invenzione si riferisce ad un metodo per la realizzazione di una barra per stelo di cilindro idraulico o pneumatico, ad un metodo di produzione del relativo stelo, allo stelo e al cilindro comprendente lo stelo. The present invention relates to a method for making a rod for a hydraulic or pneumatic cylinder rod, to a method for producing the relative rod, to the rod and to the cylinder comprising the rod.
L?invenzione trova quindi utile applicazione nelle numerosissime applicazioni manifatturiere che impiegano cilindri come elementi attuatori. The invention therefore finds useful application in the very numerous manufacturing applications which use cylinders as actuating elements.
A titolo puramente indicativo e non limitativo, cilindri idraulici sono utilizzati nella realizzazione di veicoli terrestri ed aerei, macchine per movimento terra, macchine agricole, presse oleodinamiche, mezzi di sollevamento, macchine utensili; cilindri pneumatici sono diffusi in tutta l?automazione industriale. For purely indicative and non-limiting purposes, hydraulic cylinders are used in the construction of land and air vehicles, earthmoving machines, agricultural machines, hydraulic presses, lifting equipment, machine tools; pneumatic cylinders are widespread in all industrial automation.
Arte nota Known art
Come sopra accennato, i cilindri pneumatici e idraulici sono ad oggi un componente imprescindibile dell?industria meccanica, consentendo innumerevoli utilizzi. As mentioned above, pneumatic and hydraulic cylinders are today an essential component of the mechanical industry, allowing countless uses.
I cilindri, pur proposti in diverse tipologie, prevedono tutti uno stantuffo montato su stelo e scorrevole entro un tubo chiuso. Il tubo ? selettivamente riempito con un fluido in pressione che sospinge lo stantuffo, il cui stelo ? generalmente accoppiato ad un organo meccanico da governare. A seconda che il fluido di lavoro sia aria compressa o olio, si parla di cilindro pneumatico o idraulico (oleodinamico). The cylinders, although proposed in different types, all have a piston mounted on a rod and sliding inside a closed tube. The pipe ? selectively filled with a pressurized fluid which pushes the piston, whose stem is generally coupled to a mechanical organ to be governed. Depending on whether the working fluid is compressed air or oil, we speak of a pneumatic or hydraulic (oleodynamic) cylinder.
Lo stelo scorrevole attraversa a perfetta tenuta il fondo del cilindro. The sliding rod crosses the bottom of the cylinder in a perfect seal.
Tale componente deve naturalmente possedere una sufficiente resistenza meccanica, dato che per suo tramite si trasmette una forza d?attuazione. Naturally, this component must have sufficient mechanical strength, since an actuation force is transmitted through it.
Inoltre, esso deve soddisfare specifici requisiti di scorrevolezza, di modo che sia minimo l?attrito con le guarnizioni di contatto, e di durezza superficiale, per evitare danneggiamenti dovuti a contatti accidentali che potrebbero pregiudicare il corretto funzionamento del cilindro. Furthermore, it must satisfy specific requirements of smoothness, so that friction with the contact gaskets is minimal, and of surface hardness, to avoid damage due to accidental contact which could jeopardize the correct functioning of the cylinder.
Lo stelo deve infine presentare una sostanziale resistenza alla corrosione. Esso infatti ? parzialmente esposto agli agenti esterni, laddove eventuali fenomeni corrosivi sono altamente indesiderati sia perch? rischiano di compromettere la tenuta danneggiando le guarnizioni, sia perch? deteriorano la resistenza meccanica dell?elemento. Finally, the rod must have a substantial resistance to corrosion. Indeed it ? partially exposed to external agents, where any corrosive phenomena are highly undesirable both because? risk compromising the seal by damaging the gaskets, both because? deteriorate the mechanical resistance of the element.
Per soddisfare tutti i requisiti precedentemente elencati, lo stelo ? realizzato in un acciaio al carbonio non legato con adeguata resistenza meccanica ? ad esempio il C45 ? che viene sottoposto ad un trattamento di cromatura superficiale per migliorare il grado di scorrevolezza, oltrech? la durezza e la resistenza alla corrosione. To meet all the requirements listed above, the stem ? made of an unalloyed carbon steel with adequate mechanical strength ? for example the C45 ? which is subjected to a surface chrome treatment to improve the degree of smoothness, besides? hardness and corrosion resistance.
Per quanto dette barre in acciaio cromato assolvano egregiamente al loro compito, tanto da rappresentare uno standard indiscusso nell?industria, esse presentano nondimeno alcuni inconvenienti ad oggi irrisolti. Although said chromed steel bars perform their task admirably, so as to represent an undisputed standard in the industry, they nonetheless have some drawbacks which are still unsolved today.
Un primo inconveniente riguarda il fatto che il cromo esavalente impiegato nei tradizionali processi di cromatura ? un pericoloso inquinante. I processi di cromatura devono quindi sottostare a severe regolamentazioni ambientali, con conseguente aggravio di costi, e rappresentano comunque una potenziale minaccia per la salute delle persone e l?ecologia del territorio. A first drawback concerns the fact that the hexavalent chromium used in the traditional chromium plating processes? a dangerous pollutant. The chrome plating processes must therefore submit to strict environmental regulations, with a consequent increase in costs, and in any case represent a potential threat to people's health and the ecology of the territory.
Un secondo inconveniente nasce dal limitato spessore superficiale della cromatura. Successive lavorazioni, come ad esempio la filettatura che in alcuni casi viene eseguita per consentire l?accoppiamento dello stantuffo e/o dell?occhiello di connessione, rimuovono localmente lo spessore cromato determinando possibili zone di corrosione. A second drawback arises from the limited surface thickness of the chromium plating. Subsequent processes, such as for example the threading which in some cases is performed to allow the coupling of the piston and/or of the connection eyelet, locally remove the chromed thickness, determining possible areas of corrosion.
Il problema tecnico alla base della presente invenzione ?, pertanto, quello di escogitare un processo a ridotto impatto ambientale per la realizzazione di una barra per stelo di cilindro pneumatico o idraulico con caratteristiche meccaniche, di scorrevolezza e di resistenza alla corrosione adeguate alla sua funzione. The technical problem at the basis of the present invention is, therefore, that of devising a process with reduced environmental impact for the production of a rod for a pneumatic or hydraulic cylinder with mechanical, smoothness and corrosion resistance characteristics suitable for its function.
Sommario dell'invenzione Summary of the Invention
L'idea di soluzione che sta alla base della presente invenzione ? quella di sostituire l?acciaio da bonifica cromato tradizionalmente impiegato nella realizzazione delle barre per stelo di cilindro con un acciaio inossidabile, opportunamente rettificato per ottenere la scorrevolezza voluta. The idea of solution which is at the basis of the present invention ? that of replacing the chromium-plated hardened and tempered steel traditionally used in making cylinder rod bars with stainless steel, suitably ground to obtain the desired smoothness.
L?inventore ha infatti osservato come, con opportuna scelta dell?acciaio inossidabile, si possa ottenere uno stelo con caratteristiche meccaniche accettabili per la funzione richiesta, in particolare grazie ad un trattamento di rettifica che riporti la rugosit? superficiale a livelli equiparabili a quelli di un acciaio cromato, garantendo la scorrevolezza richiesta per l?applicazione. The inventor has in fact observed how, with an appropriate choice of stainless steel, it is possible to obtain a rod with acceptable mechanical characteristics for the required function, in particular thanks to a grinding treatment which brings back the roughness surface at levels comparable to those of a chromed steel, guaranteeing the smoothness required for the application.
L?inventore ha altres? sperimentato come, effettuando prove in nebbia salina neutra come da norma UNI EN ISO 9227, la resistenza alla corrosione di un acciaio inossidabile rettificato possa essere addirittura migliore rispetto a quella di un acciaio cromato. The inventor also has experimented how, by carrying out tests in neutral salt spray as per the UNI EN ISO 9227 standard, the corrosion resistance of a ground stainless steel can be even better than that of a chromed steel.
L?inventore ha cos? sormontato un radicato pregiudizio tecnico, sperimentando con successo l?uso di un materiale del tutto inedito per il componente qui trattato. The inventor has cos? overcame a deep-rooted technical prejudice, successfully experimenting with the use of a completely new material for the component treated here.
Il problema tecnico sopra individuato risulta pertanto risolto da un metodo per la realizzazione di una barra per stelo di cilindro idraulico o pneumatico, comprendente le fasi di: The technical problem identified above is therefore solved by a method for making a rod for a hydraulic or pneumatic cylinder, comprising the steps of:
- predisporre una barra di acciaio inossidabile; - prepare a stainless steel bar;
- rettificare detta barra di acciaio inossidabile. - rectify said stainless steel bar.
Preferibilmente, l?acciaio inossidabile utilizzato comprende crome e/o nichel, ancor preferibilmente entrambi. Preferably, the stainless steel used comprises chrome and/or nickel, still preferably both.
Preferibilmente, l?acciaio inossidabile utilizzato ? un acciaio martensitico. Preferably, the stainless steel used? a martensitic steel.
In particolare, l?acciaio impiegato pu? essere un acciaio X17CrNi16-2 come da designazione secondo norma UNI EN 10027, ovvero un acciaio AISI 431 come da designazione AISI. In particular, the steel used pu? be an X17CrNi16-2 steel as per the designation according to the UNI EN 10027 standard, or an AISI 431 steel as per the AISI designation.
Tale acciaio ? infatti adatto alla tempra e coniuga caratteristiche di resistenza meccaniche adatte all?impiego prospettato con un costo relativamente contenuto. Such steel? in fact, it is suitable for hardening and combines characteristics of mechanical resistance suitable for the intended use with a relatively low cost.
La fase di rettificare la barra di acciaio inossidabile prevede di ridurre la rugosit? superficiale almeno a 0,5 ?m, preferibilmente fino ad un valore massimo di 0,2 ?m. The stage of grinding the stainless steel bar is expected to reduce the roughness? superficial at least to 0.5 ?m, preferably up to a maximum value of 0.2 ?m.
Vantaggiosamente, il metodo secondo la presente invenzione pu? ulteriormente prevedere una fase di temprare detta barra di acciaio inossidabile, per aumentare la durezza superficiale a livelli paragonabili a quelli dell?acciaio cromato. Advantageously, the method according to the present invention can further providing for a step of hardening said stainless steel bar, to increase the surface hardness to levels comparable to those of chromed steel.
In particolare, la tempra pu? essere utilizzata per ottenere una durezza superficiale preferibilmente superiore a 30 HRC, preferibilmente pari o superiore a 40 HRC. In particular, the hardening pu? be used to obtain a surface hardness preferably higher than 30 HRC, preferably equal to or higher than 40 HRC.
Il suddetto valore di durezza superficiale, comunque inferiore a quello ottenibile con un processo di cromatura, si ? rivelato sufficiente per la maggior parte delle applicazioni del cilindro idraulico o pneumatico. The aforementioned surface hardness value, in any case lower than that obtainable with a chromium plating process, is it? proved sufficient for most hydraulic or pneumatic cylinder applications.
Il problema tecnico sopra individuato ? altres? risolto da un metodo per la realizzazione di uno stelo a partire da una barra ottenuta come sopra indicato, detto metodo comprendente la fase ulteriore di: The technical problem identified above? otherwise? resolved by a method for making a stem starting from a bar obtained as indicated above, said method comprising the further step of:
- tagliare a misura detta barra di acciaio inossidabile per la realizzazione dello stelo di cilindro idraulico o pneumatico. - cut the stainless steel bar to size to make the hydraulic or pneumatic cylinder rod.
Preferibilmente, il metodo comprende un?ulteriore fase di filettare una o entrambe le estremit? dello stelo tagliato a misura per il successivo accoppiamento di uno stantuffo e/o di un occhiello di connessione. Preferably, the method comprises a further step of threading one or both ends? of the stem cut to size for the subsequent coupling of a plunger and/or a connecting eyelet.
Il suddetto sistema di accoppiamento filettato si rivela particolarmente adatto allo stelo secondo l?invenzione, dato che il materiale impiegato presenta difficolt? di saldatura rispetto al tradizionale acciaio cromato. The aforementioned threaded coupling system proves to be particularly suitable for the rod according to the invention, given that the material used presents difficulties in welding compared to traditional chrome steel.
Per contro, l?utilizzo di un acciaio inossidabile previene la corrosione sull?intero corpo della barra, mentre negli acciai cromati la filettatura intacca lo strato nobilitato e rappresenta un possibile punto di avvio del fenomeno corrosivo. On the other hand, the use of a stainless steel prevents corrosion on the entire body of the bar, while in chromed steel the thread damages the ennobled layer and represents a possible starting point of the corrosive phenomenon.
Il problema tecnico precedentemente descritto ? altres? risolto da uno stelo per cilindro idraulico o pneumatico realizzato secondo il metodo sopra definito, ovvero da un cilindro idraulico o pneumatico comprendente il suddetto stelo. The previously described technical problem ? otherwise? solved by a rod for a hydraulic or pneumatic cylinder made according to the method defined above, or by a hydraulic or pneumatic cylinder comprising the aforementioned rod.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi appariranno maggiormente dalla descrizione dettagliata fatta qui di seguito di una forma di realizzazione preferita, ma non esclusiva, del presente trovato, con riferimento alle unite figure date a titolo esemplificativo ma non limitativo. Further characteristics and advantages will become more apparent from the detailed description given hereinafter of a preferred, but not exclusive, embodiment of the present invention, with reference to the accompanying figures given by way of non-limiting example.
Breve descrizione dei disegni Brief description of the drawings
La figura 1 rappresenta un cilindro idraulico o pneumatico realizzabile secondo la presente invenzione; Figure 1 shows a hydraulic or pneumatic cylinder which can be made according to the present invention;
la figura 2 rappresenta uno stelo di cilindro idraulico o pneumatico realizzabile a partire da una barra secondo la presente invenzione; figure 2 represents a rod of a hydraulic or pneumatic cylinder which can be made starting from a bar according to the present invention;
la figura 3 rappresenta uno stelo di cilindro idraulico o pneumatico, con stantuffo accoppiato ad un?estremit?, realizzabile a partire da una barra secondo la presente invenzione. figure 3 represents a rod of a hydraulic or pneumatic cylinder, with a piston coupled to one end, which can be made starting from a bar according to the present invention.
Descrizione dettagliata Detailed description
Con riferimento alle unite figure, identifichiamo genericamente con 1 uno stelo di un cilindro idraulico o pneumatico 10, quest?ultimo essendo globalmente rappresentato in figura 1. With reference to the accompanying figures, we generically identify with 1 a rod of a hydraulic or pneumatic cylinder 10, the latter being globally represented in figure 1.
Il cilindro idraulico o pneumatico 10 presenta in maniera di per s? nota una camicia 3 esterna entro la quale scorre a perfetta tenuta lo stelo 1, il quale culmina in un occhiello di connessione 2 esterno. Does the hydraulic or pneumatic cylinder 10 present in a manner per se? note an external jacket 3 within which the rod 1 slides in a perfect seal, which culminates in an external connection eyelet 2.
L?altra estremit? dello stelo 1 presenta, come visibile in figura 3, un piattello ovvero stantuffo 12 racchiuso nella camera circondata dalla camicia 3. The other end? of the stem 1 has, as visible in figure 3, a plate or piston 12 enclosed in the chamber surrounded by the jacket 3.
In maniera inventiva, lo stelo 1 ? realizzato a partire da una barra di acciaio inossidabile martensitico, preferibilmente un acciaio X17CrNi16-2 (AISI 431), naturale o bonificato. In an inventive way, the stem 1 ? made from a martensitic stainless steel bar, preferably a X17CrNi16-2 (AISI 431) steel, natural or quenched and tempered.
La barra di acciaio viene quindi rettificata, con rugosit? superficiale massima portata a 0,20 ?m. The steel bar is then ground, with roughness? maximum surface flow at 0.20 ?m.
Sulla barra in acciaio inossidabile viene ancora eseguito un trattamento di tempra superficiale, in modo da incrementare la durezza superficiale fino al valore di 40HRC e possibilmente oltre. A surface hardening treatment is still performed on the stainless steel bar, in order to increase the surface hardness up to the value of 40HRC and possibly beyond.
Nella forma di realizzazione preferita presentemente illustrata, l?acciaio ottenuto viene a presentare la composizione chimica espressa nella seguente tabella, fornita a titolo puramente esemplificativo. In the presently illustrated preferred embodiment, the steel obtained has the chemical composition shown in the following table, provided by way of example only.
La barra di acciaio ottenuto pu? essere eventualmente suddivisa in diversi spezzoni che definiscono altrettanti steli 1. The steel bar obtained pu? possibly be divided into several sections which define as many stems 1.
Su ogni stelo sono preferibilmente realizzate filettature d?estremit? per l?accoppiamento filettato dello stantuffo 12 e dell?occhiello di connessione 2. On each rod are preferably made threads d? Extremity? for the threaded connection of piston 12 and connecting eye 2.
In alternativa, laddove si vogliano accoppiare tali componenti per saldatura, ? necessario preriscaldare lo stelo 1 a temperatura di 300?C ? 400?C, per poi rinvenirlo immediatamente dopo la saldatura. Alternatively, where you want to couple these components by welding, ? Is it necessary to preheat rod 1 to a temperature of 300?C? 400?C, and then tempered immediately after welding.
Vantaggiosamente, lo stelo sopra detto ? ottenuto con un processo che non prevede cromatura ovvero non rappresenta una minaccia ambientale legata all?uso di cromo esavalente. Advantageously, the stem mentioned above ? obtained with a process that does not involve chromium plating or does not represent an environmental threat linked to the use of hexavalent chromium.
Un altro vantaggio dello stelo secondo la presente invenzione ? l?eccellente resistenza a corrosione, addirittura superiore a quella degli steli realizzati in acciaio cromato. Another advantage of the stem according to the present invention ? the excellent resistance to corrosion, even higher than that of rods made of chromed steel.
Risultati sperimentali ottenuti dall?inventore secondo la norma UNI EN ISO 9227 dimostrano infatti come lo stelo presenti resistenza alla corrosione in nebbia salina neutra per tempi superiori alle 500 ore. Experimental results obtained by the inventor in accordance with the UNI EN ISO 9227 standard demonstrate in fact how the rod presents resistance to corrosion in neutral salt spray for times exceeding 500 hours.
Un altro vantaggio ancora deriva dal fatto che la resistenza alla corrosione si estende a tutto il corpo del materiale, e non ? quindi localmente pregiudicate da lavorazioni superficiali quali la maschiatura. Yet another advantage derives from the fact that the corrosion resistance extends to the whole body of the material, and is not? therefore locally affected by surface machining such as tapping.
Ovviamente, al trovato sopra descritto un tecnico del ramo, allo scopo di soddisfare esigenze contingenti e specifiche, potr? apportare numerose modifiche e varianti, tutte peraltro contenute nell?ambito di protezione dell?invenzione quale definito dalle seguenti rivendicazioni. Obviously, with the invention described above, a person skilled in the art, in order to satisfy contingent and specific needs, will be able to make numerous modifications and variations, all however contained within the scope of protection of the invention as defined by the following claims.
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