IT9083548A1 - Dispositivo controllo temperatura dei profili metallici estrusi in fase di estrusione. - Google Patents

Description

Descrizione del trovato avente per titolo:

"DISPOSITIVO CONTROLLO TEMPERATURA DEI PROFILI ME-TALLICI ESTRUSI IN FASE DI ESTRUSIONE"

CAMPO DI APPLICAZIONE

Forma oggetto del presente trovato un dispositivo per il controllo della temperatura dei profili metallici estrusi in fase di estrusione, come espresso nella rivendicazione principale.

Scopo del dispositivo secondo il trovato è rilevare la temperatura dei profilati in uscita da una pressa di estrusione con il fine di regolare la velocità di estrusione in funzione della temperatura dell'estruso, permettendo così di realizzare una "estrusione isotermica" e cioè ottenendo una temperatura costante dell'estruso in alluminio variando la velocità di estrusione della pressa.

Il riuscire ad ottenere un'estrusione isotermica, comporta vantaggi in termini di minori tempi di estrusione e maggior qualità del prodotto.

Per capire questi fatti basta osservare (vedere fig. 1) il grafico tipico della curva della temperatura di un profilo medio in alluminio ottenuta con velocità di estrusione costante di 30 m/min.

Dal grafico si nota che la temperatura massima raggiunta dall'estruso in alluminio è di 540°C partendo da una temperatura minima di 410°C.

Il valore di 540°C rappresenta la massima temperatura raggiungibile dal profilo, poiché al di sopra di tale soglia si innesca il fenomeno delle microfusioni superficiali.

Per evitare tale fenomeno la velocità della pressa viene regolata in maniera tale da non superare mai tale temperatura.

Se, al contrario, si volesse ottenere una temperatura costante sull'estruso (vedere fig. 2), la velocità della pressa dovrebbe variare in base ad una curva a velocità decrescente confrontata con la velocità costante.

Dal confronto dei due grafici risulta evidente come nel secondo caso venga ottimizzata la velocità di estrusione, permettendo di aumentare notevolmente tale velocità soprattutto nella prima parte dell'estrusione e ciò quando la temperatura del profilo è più bassa.

Tutto ciò consente una diminuzione del tempo medio di estrusione valutabile nell'ordine del 10-20%, a seconda del tipo di estruso.

L'estrusione a temperatura costante consente inoltre di valutare con maggior precisione gli effetti della dilatazione termica sulla sezione dell'estruso, proprio per il fatto che tale parametro rimane costante su tutta la lunghezza del profilo e rende pertanto possibile un calcolo esatto delle opportune compensazioni.

Tutto ciò si traduce in una maggiore qualità del prodotto.

STATO DELLA TECNICA

A conoscenza della richiedente è noto cercare di asservire la velocità di estrusione alla temperatura dell'estruso.

I sistemi fino ad ora noti non permettono però di ottenere delle informazioni precise stando la riflettenza della superficie degli estrusi.

Riflettenza tanto maggiore quando si tratta di alluminio o di ottone.

Per tale motivo i sistemi noti sono generalmente allo stato sperimentale e non danno i risultati sperati sì che una corretta correlazione tra temperatura estrusa e velocità di estrusione non è stata ancora industrialmente concretizzata.

Il presente trovato tende a superare gli inconvenienti della tecnica nota ed a realizzare un dispositivo che permetta di ottenere informazioni affidabili su qualsivoglia tipo di estruso.

ESPOSIZIONE DEL TROVATO

II dispositivo di controllo temperatura secondo il trovato è espresso e caratterizzato nella rivendicazione principale.

Le rivendicazioni derivate esprimono varianti all'idea di soluzione.

Secondo il trovato, il dispositivo di controllo temperatura effettua il rilevamento della temperatura per mezzo di un pirometro ottico ad infrarossi munito di fibra ottica.

II sistema si basa sul principio che un corpo emette una intensità di radiazione sulla lunghezza d'onda dell'infrarosso proporzionale alla propria temperatura.

II sensore misura l'intensità di radiazione infrarossa e la converte in un segnale elettrico il quale viene poi adeguatamente filtrato e amplificato.

Un filtro ottico interierenziale ad alta selettività posto a valle del pirometro ottico, opportunamente tarato per il tipo di materiale da rilevare, filtra tutte le lunghezze d'onda non desiderate e lascia transitare verso il sensore soltanto la lunghezza d'onda significativa.

Nel caso, ad esempio, che il materiale da rilevare sia alluminio o sue leghe, il sistema viene predisposto per lavorare nella zona del medio infrarosso e più precisamente a circa 1,5 micron.

La fibra ottica di cui è dotato il sistema consente di decentrare il sensore e l’elettronica di amplificazione dalla zona di rilevamento per evitare che l’apparecchiatura venga danneggiata dalle elevate temperature, ottenendo altresì un minore ingombro nella zona di rilevamento.

All'estremità della fibra ottica è incorporato il sistema ottico di focalizzazione, che permette di tenere sotto controllo un’area che può essere di circa 8 min ad una distanza di circa 150 mm.

La dimensione di tale area può variare in funzione dell'estruso, della velocità di estrusione e di altri fattori che incidono sulla rilevazione e sulla qualità dello stesso.

Sia la fibra ottica che le lenti sono realizzate in vetro ottico a bassissima attenuazione.

Il sensore impiegato, vantaggiosamente presenterà tempi di risposta molto veloci e tale caratteristica è molto importante in quanto consente dei tempi di scansione molto brevi.

Vantaggiosamente, il tempo di risposta dell'ordine di circa 3 m/sec, ma detto tempo è comunque dipendente dalla velocità di estrusione.

Anche l'errore massimo di ripetibilità del sensore sarà ricercato entro valori molto contenuti, vantaggiosamente entro ± 0,2%.

L'impiego del solo pirometro non è però sufficiente a valutare con precisione la temperatura dell'estruso in quanto questa varia notevolmente a seconda del punto sulla sezione del profilo in cui viene rilevata.

Si è notato infatti che nelle zone nelle quali la sezione del profilo è di forma complessa la temperatura risulta più elevata con differenze rispetto alle sezioni piane che possono arrivare a 50°C e più .

Risulta pertanto evidente che il rilevamento della temperatura va fatto proprio nelle zone più calde.

Data la notevole varietà di forme e sezioni che un prodotto estruso può assumere, il trovato prevede un sistema di scansione che ricerca automaticamente la zona di profilo con maggiore emissività termica.

Il sistema di scansione si compone di un doppio movimento definito da due motori passo passo ad alta Il primo movimento agisce direttamente sul rilevamento facendo compiere all'ottica di focalizzazione un'oscillazione angolare di valore voluto, ad esempio ± 20 gradi, con un’ampiezza voluta che può essere, ad esempio, di circa 100 min.

Secondo una variante, il primo movimento può essere lineare.

La scansione viene attivata durante tutta la fase di estrusione e ad ogni ciclo viene memorizzato il valore di temperatura più elevato ed utilizzato come parametro di regolazione.

In ogni semiperiodo di scansione viene effettuato un numero elevato di misure.

Con circa trenta misure per semiperiodo il tempo di risposta del sistema risulta essere di 90 m/sec.

Il secondo movimento permette una rotazione circolare di almeno 120 gradi dell'intero sistema di rilevamento, compreso il primo movimento, attorno alla bocca di uscita dell'estruso dalla pressa.

Secondo una variante, può ruotare anche fino a 360°, ovvero può ruotare ad angolo giro continuo. Questa seconda scansione viene vantaggiosamente attivata soltanto una volta all'inizio di ogni produzione ed ha lo scopo di ricercare automaticamente, in base ad un apposito programma di autoapprendimento, l'angolazione più efficace dalla quale effettuare il rilevamento della temperatura dell'estruso.

L'intera procedura di autoapprendimento viene organizzata si da avere una breve durata, comunque vantaggiosamente non superiore a circa 5 sec.

Il sistema di rilevamento ed il sistema di scansione sono racchiusi in un adeguato contenitore metallico previsto per essere applicato sostanzialmente sulla detta bocca d'uscita della pressa.

DESCRIZIONE DEL TROVATO

Vediamo ora, con l'ausilio della fig. 3 allegata, una soluzione preferenziale ed esemplificativa.

Nella figura, si vede il dispositivo 10 che coopera con la bocca di uscita 11 dell'estruso 12 di qualsivoglia tipo e forma.

L'estruso 12 può essere in alluminio, rame, ottone o altro materiale.

Nel caso di specie il dispositivo 10 può ruotare attorno alla bocca 11, di 180 gradi in quanto la via di corsa 14 è abilitata per tale angolo.

Secondo una variante, la via di corsa 14 è sostanzialmente lineare.

Il dispositivo 10 secondo il trovato prevede un carrello 13 che può spostarsi lungo la via di corsa 14 in ragione degli asservimenti che gli pervengono dalla CPU 20 attraverso lo specifico mezzo motore 22.

Sul carrello 13 è presente un rilevatore 15 portante terminalmente l'ottica 23; detta ottica è di tipo sostituibile.

Detto rilevatore 15 è, nel caso di specie, mosso angolarmente (pendolarmente) da un gruppo di pendolazione 16 asservito al mezzo motore 21.

Il rilevatore 15 potrebbe anche muoversi linearmente o angolarmente, ma mantenendo lo stesso orientamento nei confronti del profilato 12 o del centro di rotazione della via di corsa 14.

Il rilevatore 15 è collegato a mezzo fibra ottica al pirometro 18 lontan disposto.

Il pirometro 18 trasmette il segnale ricevuto all’amplificatore 19 che a sua volta lo invia alla CPU 20.

La CPU 20 asserve i sistemi di regolazione della velocità di estrusione.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1 - Dispositivo di controllo della temperatura dei profili metallici estrusi in fase di estrusione da una pressa d'estrusione idoneo ad essere collegato ad un sistema di regolazione e controllo della velocità di estrusione, caratterizzato dal fatto che è posto nell'intorno dell'uscita dell'estruso dalla pressa e presenta un carrello (13) , mobile almeno parzialmente attorno all'estruso (12), portante un rilevatore (15) a fibra ottica (17) collegato ad un pirometro (18) lontan disposto. 2 - Dispositivo (10) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il movimento del carrello è lineare. 3 - Dispositivo (10) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il movimento del carrello è circolare per almeno 120 gradi. 4 - Dispositivo (10) secondo una o l'altra delle rivendicazioni precedenti fino a 3, caratterizzato dal fatto che il rilevatore (15) si muove pendolarmente sul carrello (13) in senso sostanzialmente trasversale all'asse dell'estruso. 5 - Dispositivo (10) secondo una o l'altra delle rivendicazioni precedenti fino a 3, caratterizzato dal fatto che il rilevatore (15) si muove sostanzialente in modo lineare sul carrello (13) in senso so stanzialmente trasversale all'asse dell'estruso. 6 - Dispositivo (10) secondo una o l'altra delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il rilevatore (15) presenta anteriormente un'ottica (23) sostituibile.