IT202100005498A1 - Metodo di realizzazione di una macchina per pressofusione e macchina per pressofusione - Google Patents

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Description

DESCRIZIONE
Campo della tecnica
La presente invenzione si colloca nel settore delle macchine per pressofusione, in particolare per pressofusione di leghe di alluminio e altri metalli, del tipo senza ginocchiera o con ginocchiera. In particolare, forma oggetto della presente invenzione un innovativo metodo di realizzazione della filettatura o delle gole delle colonne orizzontali della macchina e una macchina per pressofusione munita di dette colonne. Sfondo dell?invenzione
Secondo le soluzioni oggi note, una macchina per pressofusione comprende un basamento avente una predefinita estensione longitudinale, sul quale sono montati un primo piano verticale fisso e un secondo piano verticale fisso, spaziato longitudinalmente dal primo. Inoltre, la macchina prevede un piano verticale mobile posto tra i piani fissi, traslabile longitudinalmente. I due piani verticali fissi sono rigidamente collegati da colonne orizzontali e il piano mobile ? guidato sul basamento e supportato scorrevolmente lungo le colonne orizzontali.
Il primo piano fisso porta un primo semi-stampo (che ? quindi un semi-stampo fisso) e il piano mobile porta un secondo semi-stampo (semi-stampo mobile); i semi-stampo sono composti da due parti complementari che insieme definiscono un?impronta del pezzo da ottenere per pressofusione.
La macchina comprende inoltre un?unit? di iniezione per la mandata di metallo fuso nello stampo quando i due semi-stampi sono accoppiati; l?unit? di iniezione ? supportata dal basamento e posta di fronte ad una faccia esterna del primo piano fisso.
Lo spostamento ed il bloccaggio del piano mobile con il primo piano fisso sono usualmente realizzati tramite due tecnologie: la prima prevede l?utilizzo di un cilindro idraulico per lo spostamento e di un sistema a ginocchiera per il bloccaggio (macchine con ginocchiera); la seconda prevede l?utilizzo di un cilindro idraulico per lo spostamento e di ganasce di bloccaggio che si chiudono sulle colonne, disposte dietro il piano mobile, per il bloccaggio (macchine senza ginocchiera).
Nelle macchine con ginocchiera, le colonne orizzontali sono filettate alle due estremit? per fissarle rigidamente da una parte al primo piano fisso e dall?altra al secondo piano fisso.
Nelle machine senza ginocchiera, le colonne orizzontali sono da un lato filettate per collegarle rigidamente al primo piano fisso e nella parte centrale presentano una pluralit? di gole circonferenziali, sulle quali si innestano le ganasce di bloccaggio.
La realizzazione delle suddette filettature o delle suddette gole cilindriche ? di enorme importanza per l?affidabilit? della macchina per pressofusione, poich? le colonne, durante il normale funzionamento della macchina, sono sollecitate in trazione con cicli di fatica molto intensi ed elevate concentrazioni di sollecitazioni di trazione alla base della filettatura o delle gole, nonch? elevate concentrazioni di sollecitazioni di compressione nelle aree di contatto fra la filettatura della colonna e quella del relativo dado o fra le costole della colonna e quelle della relativa ganascia.
Scopo dell?invenzione
Scopo della presente invenzione ? quello di individuare un innovativo metodo di realizzazione della filettatura o delle gole circonferenziali delle colonne orizzontali delle macchine per pressofusione, tale da migliorare l?affidabilit? delle macchine.
Tale scopo ? raggiunto da un metodo secondo la rivendicazione 1. Le rivendicazioni dipendenti Individuano ulteriori vantaggiose forme di realizzazione dell?invenzione.
Breve descrizione dei disegni
Le caratteristiche e i vantaggi del metodo secondo la presente invenzione saranno evidenti dalla descrizione di seguito riportata, data a titolo esemplificativo e non limitativo, in accordo con le figure delle tavole allegate, in cui:
- la figura 1 mostra una macchina per pressofusione con ginocchiera, secondo una forma di realizzazione della presente invenzione;
- la figura 2 rappresenta una colonna orizzontale della macchina della figura 1;
- la figura 3 ? una vista in sezione del particolare III della figura 2, che evidenzia la sagoma di una filettatura;
- le figure 4a, 4b e 4c illustrano schematicamente il metodo di realizzazione della colonna, secondo una forma di realizzazione della presente invenzione;
- la figura 4d rappresenta schematicamente una lavorazione per rullatura;
- le figure 5 e 6 raffigurano schematicamente i profili standard di una filettatura metrica triangolare e trapezoidale;
- la figura 7 mostra una macchina per pressofusione senza ginocchiera, secondo una ulteriore forma di realizzazione della presente invenzione;
- la figura 8 rappresenta una colonna orizzontale della macchina della figura 7;
- la figura 9 ? un ingrandimento del particolare IX della figura 8, che evidenzia un tratto sagomato della colonna. Descrizione dettagliata dell?invenzione
Con riferimento alla figura 1, una macchina per pressofusione con ginocchiera secondo la presente invenzione comprende un basamento 2 che si estende longitudinalmente, un primo piano verticale fisso 4, un secondo piano verticale fisso 6 distanziato longitudinalmente dal primo piano fisso 4, e un piano verticale mobile 8, posto tra i piani fissi 4, 6 e traslabile orizzontalmente a comando.
Preferibilmente, la posizione di detto secondo piano fisso ? registrabile in funzione dell?altezza dello stampo.
I due piani fissi 4, 6 sono rigidamente congiunti da colonne orizzontali 10, in genere in un unico pezzo in acciaio, che si estendono longitudinalmente; il piano mobile 8 ? guidato sul basamento 2 e supportato scorrevolmente dalle colonne orizzontali 10 per compiere uno spostamento longitudinale da e verso il primo piano fisso 4.
Una faccia interna 4a del primo piano fisso 4 porta un primo semi-stampo (o semi-stampo fisso); una faccia interna 8a del piano mobile 8, affacciata alla faccia interna 4a del primo piano fisso 4, porta un semi-stampo mobile. I due semi-stampi sono costituiti da parti complementari che accoppiandosi formano un?impronta di uno stampo, corrispondente alla forma del pezzo da ottenere per pressofusione.
La macchina 1 comprende inoltre un un?unit? di iniezione 20 per la mandata di metallo fuso nell?impronta dello stampo quando questo ? chiuso.
La macchina 1 comprende inoltre almeno un cilindro idraulico 30, ad esempio disposto in modo da attraversare il secondo piano fisso 6, collegato al piano mobile 8 per movimentarlo longitudinalmente, ed un sistema a ginocchiera 40, ad esempio disposto fra il secondo piano fisso 6 e il piano mobile 8, per il bloccaggio del piano mobile 8 nella posizione di impegno con il primo piano fisso 4, nella quale lo stampo ? chiuso.
Ciascuna colonna orizzontale 10 si estende longitudinalmente lungo un rispettivo asse colonna X fra una prima estremit? 10?, fissata al primo piano fisso 4, ed una seconda estremit? 10??, fissata al secondo piano fisso 6. In corrispondenza di dette prima 10? e seconda 10?? estremit?, la colonna orizzontale 10 presenta un rispettivo tratto filettato 12 comprendente una filettatura 14 caratterizzata da un predefinito passo P e una profondit? H.
Le dimensioni fondamentali della filettatura, ed in particolare la profondit? H, sono definite in funzione del passo P, ad esempio, nel caso di una filettatura metrica triangolare, dalla norma ISO 261, ?General purpose metric screw threads ? General plan? (figura 5) oppure, nel caso filettatura trapezoidale, dalla norma UNI ISO 2901 ? 2904 (figura 6).
Preferibilmente, la filettatura 14 delle colonne 10 riprende la corrispondenza fra passo P e profondit? H dallo standard, ma presenta variazioni del profilo, ad esempio della forma del fondo della gola.
Secondo l?invenzione, la filettatura 14 della colonna orizzontale 10 ? ottenuta tramite una lavorazione di tornitura che porta alla realizzazione di un profilo provvisorio e una successiva lavorazione di rullatura eseguita sul profilo provvisorio, che porta alla realizzazione di un profilo finale.
In altre parole, a partire da un cilindro semilavorato 40, avente una superficie liscia (figura 4a), si esegue, su un tratto da filettare 42, una lavorazione di tornitura, ossia una lavorazione meccanica per asportazione di truciolo, che porta alla realizzazione di un profilo provvisorio 44 avente un sovrametallo 45 rispetto ad un profilo finale 46 che si intende ottenere, almeno in corrispondenza delle gole della filettatura (figura 4b).
Ad esempio, il sovrametallo ha preferibilmente uno spessore compreso fra 0,5 ? 4 millimetri, preferibilmente compreso fra 1,8 ? 3,5 millimetri, pi? preferibilmente compreso fra 2 ? 3 millimetri.
Successivamente, ? eseguita sul profilo provvisorio, o almeno su una porzione di questo corrispondente alle gole della filettatura, una lavorazione di rullatura, ossia una lavorazione meccanica per deformazione plastica, a caldo oppure a freddo (ossia con riscaldamento o meno del manufatto da lavorare), che porta alla realizzazione del profilo finale 46 (figura 4c), grazie alla deformazione plastica del sovrametallo. Ad esempio, la lavorazione di rullatura ? eseguita tramite rulli 50?, 50??, 50??, tipicamente contrapposti o disposti con gli assi di rotazione posti ai vertici di un triangolo equilatero (figura 4d).
Vantaggiosamente, tale metodo consente di ottenere filettature molto affidabili, in quanto il fondo delle gole, ottenuto per deformazione plastica del sovrametallo lasciato dalla lavorazione di tornitura, presenta uno stato tensionale residuo di compressione che aumenta considerevolmente la resistenza a fatica dei componenti.
Vantaggiosamente, inoltre, tale metodo consente di operare tramite rullatura per l?ottenimento del profilo finale anche quando il passo della filettatura, e quindi la profondit? delle gole, ? considerevole, ad esempio pari o maggiore di 10 millimetri, in quanto la prima lavorazione di tornitura consente di rimuovere parte del materiale e di operare successivamente per rullatura solo sul sovrametallo. Diversamente, sarebbe tecnologicamente impossibile operare per rullatura direttamente sul cilindro semilavorato iniziale, a causa delle elevatissime azioni necessarie per ottenere la deformazione plastica.
In particolare, la Richiedente ha constatato come sia possibile operare per rullatura completa (ossia, senza tornitura preliminare) solo per l?ottenimento di filettature con profondit? al massimo di 5 o 6 millimetri; nel caso di profondit? maggiori, le forze necessarie che entrano in gioco sono cos? elevate che rendono la lavorazione per rullatura completa impraticabile.
Utilizzando il metodo secondo l?invenzione, invece, si riescono ad ottenere filettature con profondit? maggiori di 6 millimetri (ad esempio, su colonne di 200 millimetri di diametro), in quanto la tornitura elimina parte del materiale e lascia un sovrametallo, sul quale opera efficacemente la rullatura.
Ad esempio, in una prova sperimentale, applicando il metodo secondo l?invenzione su un cilindro semilavorato iniziale con diametro di 230 millimetri in acciaio 39NiCrMo4, si ? ottenuta per rullatura una filettatura trapezoidale con passo P=16 millimetri, dopo una prima tornitura che ha lasciato un sovrametallo di 1,6 millimetri; le prove hanno evidenziato come tale filettatura presenta caratteristiche meccaniche uguali o migliori di quelle di una filettatura trapezoidale con passo P= 8 millimetri ottenuta tramite rullatura completa.
Secondo un ulteriore aspetto dell?invenzione, con riferimento alla figura 7, una macchina per pressofusione senza ginocchiera 100 presenta caratteristiche strutturali e funzionali simili a quelle della macchina con ginocchiera sopra descritta, ma comprende ganasce di bloccaggio 122 per il bloccaggio del piano mobile 8 nella posizione di impegno con il primo piano fisso 4, nella quale lo stampo ? chiuso. Preferibilmente, le ganasce di bloccaggio 122 sono supportate dal piano mobile 8, ed in particolare applicate ad una faccia esterna 8b del piano mobile 8; preferibilmente, inoltre, dette ganasce di bloccaggio 122 sono azionate tramite attuatori, ad esempio idraulici.
In tale forma di realizzazione (figure 8 e 9), ciascuna colonna orizzontale 110 si estende longitudinalmente lungo un rispettivo asse colonna X fra una prima estremit? 110?, fissata al primo piano fisso 4, ed una seconda estremit? 110??, supportata dal secondo piano fisso 6. In corrispondenza della prima estremit? 110?, la colonna orizzontale 110 presenta un tratto filettato 112, preferibilmente realizzato secondo quanto descritto sopra per il tratto filettato 12 delle colonne orizzontali 10.
Inoltre, ciascuna colonna orizzontale 110 presenta, in posizione intermedia fra la prima estremit? 110? e la seconda estremit? 110??, un tratto sagomato 114 sul quale si stringono forzatamente le ganasce di bloccaggio 122 per la chiusura dello stampo tramite un bloccaggio radiale.
Ciascun tratto sagomato 114 comprende una pluralit? di costole circonferenziali 116 in risalto, spaziate longitudinalmente, in modo da formare rispettive gole circonferenziali 118.
Secondo l?invenzione, il tratto sagomato 114, ossia le costole 116 e le gole 118, ? ottenuto tramite una lavorazione di tornitura che porta alla realizzazione di un profilo provvisorio e una successiva lavorazione di rullatura eseguita sul profilo provvisorio, che porta alla realizzazione di un profilo finale, secondo quanto descritto sopra per la filettatura 14.
Analogamente a quanto descritto sopra, tale metodo di realizzazione del tratto sagomato 114 consente di ottenere colonne orizzontali particolarmente affidabili, in quanto il fondo delle gole presenta uno stato di tensioni residue di compressione, dovute alla rullatura. E? chiaro che un tecnico del settore, al fine di soddisfare esigenze specifiche, potrebbe apportare modifiche al metodo sopra descritto, tutte contenute nell?ambito di tutela come definito dalle rivendicazioni seguenti.

Claims (14)

RIVENDICAZIONI
1. Metodo di realizzazione di una colonna orizzontale (10) di una macchina per pressofusione con ginocchiera (1) a partire da un cilindro semilavorato (40), in cui detta colonna orizzontale (10) presenta almeno un tratto filettato (12) comprendente una filettatura (14) per il collegamento con un piano fisso (4,6) della macchina, comprendente le fasi di eseguire sul cilindro semilavorato (40) una lavorazione per asportazione di truciolo che porta alla realizzazione di un profilo provvisorio di almeno una porzione della filettatura (14) e, successivamente, di eseguire sul profilo provvisorio una lavorazione per deformazione plastica per ottenere un profilo finale di detta porzione della filettatura (14).
2. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui la lavorazione per asportazione di truciolo ? una tornitura.
3. Metodo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui la lavorazione per deformazione plastica ? una rullatura.
4. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la lavorazione per asportazione di truciolo porta alla realizzazione del profilo provvisorio (44) avente un sovrametallo (45) rispetto al profilo finale (46), almeno in corrispondenza di gole della filettatura (14).
5. Metodo secondo la rivendicazione 4, in cui il sovrametallo (45) ha uno spessore compreso fra 0,5 ? 4 millimetri, preferibilmente compreso fra 1,8 ? 3,5 millimetri, pi? preferibilmente compreso fra 2 ? 3 millimetri.
6. Macchina per pressofusione con ginocchiera (1) comprendente almeno una colonna orizzontale (10) realizzata secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti.
7. Macchina secondo la rivendicazione 6, in cui la colonna orizzontale (10) comprende un tratto filettato (12) avente una profondit? (H) della filettatura (14) maggiore o uguale a 6 millimetri, in cui almeno il fondo delle gole del tratto filettato presenta uno stato tensionale residuo di compressione.
8. Metodo di realizzazione di una colonna orizzontale (110) di una macchina per pressofusione senza ginocchiera (100) a partire da un cilindro semilavorato (40), in cui detta colonna orizzontale (110) presenta almeno un tratto sagomato (114) per l?impegno con ganasce di bloccaggio (122) della macchina (100) e provvisto di una pluralit? di costole circonferenziali (116) in risalto, spaziate longitudinalmente, in modo da formare rispettive gole circonferenziali (118), comprendente le fasi di eseguire sul cilindro semilavorato (40) una lavorazione per asportazione di truciolo che porta alla realizzazione di un profilo provvisorio di almeno una porzione del tratto sagomato (114) e, successivamente, di eseguire sul profilo provvisorio una lavorazione per deformazione plastica per ottenere un profilo finale di detta porzione del tratto sagomato (114).
9. Metodo secondo la rivendicazione 8, in cui la lavorazione per asportazione di truciolo ? una tornitura.
10. Metodo secondo la rivendicazione 8 o 9, in cui la lavorazione per deformazione plastica ? una rullatura.
11. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 8 a 10, in cui la lavorazione per asportazione di truciolo porta alla realizzazione del profilo provvisorio (44) avente un sovrametallo (45) rispetto al profilo finale (46), almeno in corrispondenza delle gole (118).
12. Metodo secondo la rivendicazione 11, in cui il sovrametallo (45) ha uno spessore compreso fra 0,5 ? 4 millimetri, preferibilmente compreso fra 1,8 ? 3,5 millimetri, pi? preferibilmente compreso fra 2 ? 3 millimetri.
13. Macchina per pressofusione senza ginocchiera (100) comprendente almeno una colonna orizzontale (110) realizzata secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 8 a 12.
14. Macchina secondo la rivendicazione 13, in cui la colonna orizzontale (110) comprende un tratto sagomato (114) con gole (118) aventi una profondit? (H) maggiore o uguale a 6 millimetri, in cui almeno il fondo delle gole presenta uno stato tensionale residuo di compressione.
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