ITBS20130148A1 - Assieme, precursore e procedimento per la formatura di corpi cavi - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un assieme ed un procedimento per la formatura di corpi cavi, ed un precursore impiegabile nel suddetto assieme oppure procedimento.

È noto l’impiego di valvole a sfera in numerosissimi campi della tecnica, al fine di intercettare il transito di fluidi al loro interno in maniera reversibile.

La forgiatura – lavorazione meccanica ad elevata temperatura – oppure la lavorazione da barra metallica sono i metodi tradizionalmente impiegati per la fabbricazione delle sfere per le suddette valvole.

Tali tecniche note comportano tuttavia gli svantaggi di un elevato consumo energetico e di svariate fasi di post-trattamento, in particolare operazioni meccaniche di asportazione di truciolo, per ottenere una sfera montabile nel corpo valvola.

La presente invenzione si colloca quindi nel precedente contesto, proponendosi di fornire un’apparecchiatura ed un metodo marcatamente semplificati rispetto ai sistemi della tecnica nota, in modo da rendere la fabbricazione dei suddetti componenti riproducibile su larga scala.

Tale obiettivo è raggiunto grazie ad un assieme secondo la rivendicazione 1, tramite un procedimento secondo la rivendicazione 15, e tramite un precursore secondo la rivendicazione 19. Le rivendicazioni da queste dipendenti mostrano forme di realizzazione vantaggiose o preferite.

L’oggetto della presente invenzione verrà ora descritto nel dettaglio, con l’ausilio delle tavole allegate, in cui:

- le figure 1, 2 e 10 mostrano tre assieme oggetto della presente invenzione, in accordo a distinte forme di realizzazione;

- le figure 3 e 4 rappresentano due ingrandimenti rispettivamente dei semi-stampi mostrati nelle figure 1 e 2;

- la figura 5 illustra un precursore secondo una variante, mentre le figure 5a, 5b, 5c rappresentano diverse forme realizzative della porzione terminale di tale precursore;

- la figura 6 mostra una schematizzazione dell’azione della pressione tra i semi-stampi chiusi del dispositivo di formatura, mentre la figura 6a rappresenta un ingrandimento della zona evidenziata in figura 6;

- le figure 7, 8 rappresentano una vista laterale ed una vista in sezione di un corpo metallico cavo secondo una possibile forma di realizzazione, mentre la figura 8a illustra un ingrandimento della zona evidenziata nella figura 8; e

- la figura 9 mostra un diagramma dell’andamento della pressione interna al precursore in funzione della corsa (c) del semi-stampo mobile;

- la figura 11 mostra un semi-lavorato di corpo metallico cavo ottenibile tramite la strumentazione di figura 10.

Con riferimento alle tavole suddette, con i numeri di riferimento 1, 1’, 1” si è contraddistinto, nella sua totalità, un assieme per la formatura di un corpo metallico cavo 2. Tale assieme è particolarmente adatto alla formatura di sfere per valvole a sfera, ma è utilizzabile anche per una serie di ulteriori corpi metallici cavi.

Tale assieme 1, 1’, 1” comprende un precursore 4 del corpo metallico 2 che comprende una parete sostanzialmente tubolare 6, che si sviluppa attorno ad un asse centrale X per delimitare un vano di corpo 8. Ad esempio, il suddetto precursore 4 consiste esclusivamente nella parete tubolare 6.

Preferibilmente, il precursore 4 è almeno parzialmente realizzato in acciaio inossidabile secondo la normativa EN 10216-5, preferibilmente sottoposto ad un trattamento termico di ricottura. A puro titolo esemplificativo, un acciaio AISI 316L si è rivelato adatto a questo scopo.

A meno che ciò non sia diversamente specificato, nella presente descrizione i termini “assiale” e “radiale” saranno riferiti all’asse centrale X.

Vantaggiosamente, il vano di corpo 8 è aperto da ambo le estremità assiali 4’, 4” del precursore 4 tramite opposte aperture di accesso 42, 44.

Con riferimento alle forme di realizzazione mostrate nelle figure 3, 4 e 5, il precursore 4 si può caratterizzare per diverse lunghezze assiali L0 (che sono le lunghezze della parete tubolare 6 parallelamente all’asse centrale X), per diversi spessori di parete s e per diverse sezioni di transito del vano di corpo 8.

Preferibilmente, la parete tubolare 6 delimita un vano di corpo 8 con una sezione di trasversale (vale a dire ortogonale all’asse centrale X) sostanzialmente circolare.

L’assieme 1, 1’, 1” comprende ulteriormente un dispositivo di formatura 10, 10’, 10” che comprende almeno un primo 14 ed un secondo 16 semi-stampo, che congiuntamente delimitano una camera di stampo 18, laddove quest’ultima accoglie il precursore 4 di preferenza in modo reversibile.

Infatti, il precursore 4 viene inserito nella camera di stampo 18 dopodiché, dopo che tale precursore è stato tramutato nel corpo metallico attraverso le operazioni descritte a seguire, tale corpo 2 viene estratto dalla camera che può quindi accogliere un nuovo precursore da sottoporre ad una nuova formatura.

Il dispositivo di formatura 10, 10’, 10” individua uno o più passaggi di iniezione 12, 12’ di un liquido in pressione nel vano di corpo 8 per indurre un’espansione di quest’ultimo. Ad esempio, il liquido utilizzato è acqua oppure olio.

Vantaggiosamente, il passaggio di iniezione 12, 12’ è individuato almeno in parte da uno dei semi-stampi 14, 16; secondo una forma di realizzazione, entrambi i semi-stampi individuano un separato passaggio di iniezione. Ad esempio, tale passaggio 12, 12’ attraversa almeno parzialmente lo spessore di una parete di stampo 46, 48.

Preferibilmente, il passaggio di iniezione 12, 12’ comunica a monte con almeno una sorgente di pressurizzazione 38, 40 del liquido in pressione, solo schematizzata nelle tavole, e comunica a valle con la camera di stampo 18. Siccome il precursore giace all’interno di tale camera 18, ed in virtù del fatto che la parete tubolare 6 realizza preferibilmente una tenuta con una superficie interna 30, 30’ di almeno uno dei semi-stampi 14, 16, il passaggio di iniezione 12, 12’ termina a valle all’interno del vano di corpo 8. Più in particolare, almeno uno sbocco 20, 20’ del passaggio di iniezione 12, 12’ nella camera di stampo 18 termina in corrispondenza di una delle aperture di accesso 42, 44 al vano di corpo 8.

In tale contesto, i termini “a monte” e “a valle” sono riferiti alla direzione di transito del liquido in pressione.

In almeno una loro condizione di funzionamento, i suddetti semi-stampi 14, 16 sono configurati per contenere le deformazioni plastiche della parete tubolare 6 conseguenti all’espansione del vano di corpo. Infatti, la parete tubolare 6 viene deformata verso l’esterno dal liquido in pressione, al fine di aderire progressivamente alle superfici interne 30, 30’ delimitate dai semi-stampi.

Con riferimento alla variante schematizzata nella figura 1, il dispositivo di formatura 10 comprende una coppia di sorgenti di pressurizzazione 38, 40, laddove la prima sorgente 38 agisce di preferenza per retroazione alla seconda sorgente 40. Ad esempio, la seconda sorgente di pressurizzazione 40 comprende un moltiplicatore di pressione.

Il dispositivo di formatura 10, 10’, 10” comprende inoltre mezzi di compressione assiale 14, 16, 80, 80’ del precursore 4 per deformare la parete tubolare 6 radialmente esternamente ed ottenere il corpo metallico 2.

Secondo una prima variante preferita, i mezzi di compressione assiale comprendono almeno un organo di spinta 80, 80’, associato ad almeno un semi-stampo 14, 16 e traslabile verso la camera di stampo 18 per comprimere il suddetto precursore. Nello specifico, tale traslazione avviene in maniera svincolata rispetto ai semi-stampi. Preferibilmente, il passaggio di iniezione 12, 12’ è ricavato almeno in parte all’interno dell’organo di spinta 80, 80’, come ad esempio schematizzato nella figura 10, che potrebbe quindi essere realizzato in forma genericamente tubolare.

In accordo ad una seconda variante preferita, i mezzi di compressione assiale comprendono almeno uno dei suddetti semi-stampi (14 oppure 16), che risulta movibile rispetto all’altro semi-stampo (16 oppure 14) tra una configurazione di apertura della camera di stampo 18, ed una configurazione di compressione, in cui il semi-stampo mobile 14, 16 comprime assialmente il precursore 4.

Ad esempio, nella configurazione di apertura i due semi-stampi sono tra loro distanziati, nello specifico sufficientemente distanziati da permettere l’introduzione di un precursore nella camera di stampo 18. Invece, nella configurazione di compressione, il semi-stampo mobile 14, 16 comprime assialmente il precursore 4 – in particolare contro l’altro semistampo - per deformare la parete tubolare 6 radialmente esternamente ed ottenere in tal modo il corpo metallico 2.

In altre parole, nella configurazione di compressione, la distanza tra le superfici interne 30 30’ che si affacciano assialmente al precursore 4 risulta inferiore rispetto alla rispettiva lunghezza assiale L0, e da ciò deriva la suddetta compressione assiale. Per tale motivo, la lunghezza assiale L0 è un parametro critico per garantire il completo riempimento dello stampo.

Pertanto, innovativamente, il corpo metallico 2 è ottenuto tramite l’azione combinata della pressione interna del liquido in pressione e della deformazione meccanica del semi-stampo mobile oppure dell’organo di spinta sul precursore 4. Ne consegue che il corpo metallico risulta almeno parzialmente espanso verso l’esterno, nel senso che almeno una sezione trasversale del vano di corpo risulta aumentata rispetto alla condizione iniziale del precursore.

Nella forma di realizzazione mostrata nella figura 1, il semi-stampo contraddistinto dal numero 14 è fisso, mentre l’altro semi-stampo 16 è mobile in avvicinamento/allontanamento.

Nella variante mostrata nella figura 2, entrambi i semi-stampi 14, 16 sono reciprocamente mobili, ad esempio in maniera simmetrica rispetto ad un piano mediano Z.

Nella variante mostrata nella figura 10, indipendentemente dalla presenza di uno o due semistampi mobili – che sono entrambe soluzioni tecniche implementabili secondo questa forma di realizzazione – almeno un organo di spinta 80, 80’ è accolto in modo traslabile in almeno un semi-stampo 14, 16. Preferibilmente, ciascun semi-stampo comprende un siffatto organo di spinta.

Per le forme di realizzazione del dispositivo di formatura 10” che prevedono un organo di spinta 80, 80’, potrebbe ulteriormente essere previsto un sistema di chiusura 82 che agisce almeno sul semi-stampo mobile per assicurare la chiusura della camera di stampo 18 durante l’iniezione del liquido.

Preferibilmente, il semi-stampo mobile e/o l’organo di spinta 80, 80’ è movimentabile parallelamente oppure coassialmente all’asse centrale X della parete tubolare 6.

Per la movimentazione dello stampo, il dispositivo di formatura 10, 10’, 10” potrebbe comprendere uno o più attuatori lineari 32, 34, ad esempio di tipo elettrico oppure oleodinamico.

In accordo alla variante di figura 1, il dispositivo di formatura 10 comprende un solo attuatore lineare 32 per movimentare il semi-stampo mobile tramite un cinematismo a gomito 36. In accordo alla variante di figura 2, il dispositivo di formatura 10’ potrebbe comprendere due semi-stampi mobili, ciascuno dei quali spinto da un proprio attuatore lineare 32, 34. Di preferenza, un primo attuatore lineare 32 lavora in contrapposizione all’azione dell’altro attuatore 34. Secondo la variante di figura 10, l’organo di spinta 80, 80’ ed il semi-stampo mobile 14, 16 potrebbero essere movimentati da un diverso attuatore lineare.

Secondo una forma realizzativa, almeno uno sbocco 20, 20’ del passaggio di iniezione 12, 12’ (o della pluralità di essi) è ricavato su un tratto 22 di semistampo 14, 16 sporgente nella camera di stampo 18.

Secondo tale variante, quando il semi-stampo mobile 14, 16 è in una configurazione di chiusura della camera di stampo 18 (vale a dire in una configurazione in cui i semi-stampi sono reciprocamente a riscontro), il corpo metallico 2 giace a riscontro di detto tratto 22, oppure della coppia di tratti 22 come ad esempio schematizzato nella figura 6.

Più nello specifico, siccome il tratto sporgente 22 delimita una gola anulare 50 con la rispettiva superfice interna 30, 30’, in corrispondenza della base del suddetto tratto 22, nella configurazione di chiusura il corpo metallico 2 si incunea in tale gola 50. A tal proposito, la superfice interna 30, 30’ potrebbe essere parzialmente concava per guidare il corpo metallico durante tale inserimento nella gola 50. Come si può ad esempio osservare dalla schematizzazione di figura 6, dove le frecce 52 schematizzano l’azione della pressione interna sul precursore che si è già tramutato in corpo metallico 2, entrambe le estremità del suddetto corpo 2 risultano inserite in rispettive gole anulari 50.

Pertanto risulta agevole comprendere che il suddetto tratto sporgente 22 funge al mantenimento del passaggio fluidico 68 all’interno del corpo metallico in quanto, indipendentemente dal grado di deformazione del precursore, le aperture di accesso 70, 72 al passaggio fluidico verranno comunque mantenute aperte dal tratto 22.

Preferibilmente, la gola anulare 50 è delimitata inferiormente da una superficie sostanzialmente rettilinea 74, che si estende di preferenza dalla base del tratto sporgente, e da un’attigua superficie concava 76 che si sviluppa in allontanamento dal tratto 22. Ad esempio, tali superfici sono porzioni della superficie interna 30 30’ di almeno uno dei semistampi.

Ne consegue che, secondo una variante vantaggiosa, in corrispondenza delle aperture di accesso 70, 72 il corpo metallico potrebbe delimitare una superficie di raccordo esterna 66, in particolare di forma complementare alle superfici della gola anulare discusse in precedenza.

Secondo una forma di realizzazione vantaggiosa, la parete tubolare 6 comprende uno spessore di estremità s (che potrebbe essere uno spessore medio nel caso di una parete a spessore costante) ed almeno un assottigliamento terminale d di tale spessore s. Tale assottigliamento d è previsto per realizzare una tenuta fluidica con il rispettivo semi-stampo 14, 16.

Secondo una variante vantaggiosa ulteriore, il precursore 4 oppure la parete tubolare 6 delimita almeno una superficie conica di imbocco 24, inclinata con un angolo β rispetto all’asse centrale X per ottenere una superficie cilindrica piana 26 nel corpo metallico 2, a deformazione ultimata. Ad esempio, tale angolo β è compreso nell’intervallo 30°-70°, preferibilmente 40°-60°, vantaggiosamente 45°-55°, ad esempio sostanzialmente di 50°.

Preferibilmente, la superficie cilindrica piana 26 è collegata alla superficie di raccordo esterna 66 tramite una superficie anulare piana 78. Ad esempio la superficie cilindrica piana 26 e superficie anulare piana 78 si sviluppano reciprocamente ad angolo retto, come ad esempio schematizzato nella figura 8a oppure 6a.

Con riferimento alla forma di realizzazione di figura 5a, possono essere previste una prima 24 ed una seconda 58 superficie conica di imbocco, ricavate in corrispondenza di superfici opposte – rispettivamente una superficie interna ed una esterna - della parete tubolare 6. In tal modo, almeno un’estremità assiale 4” del precursore 4 risulta provvista di un bordo appuntito oppure affusolato 56.

Preferibilmente, il corpo metallico 2 è un corpo sferico con uno spessore di parete 54 sostanzialmente costante, ed in cui vigono le seguenti relazioni trigonometriche:

in cui:

- Lfinale(riportato come “Lf” nella figura 8) è la lunghezza finale del corpo sferico;

- Dintè il diametro interno del corpo sferico;

- α/2 è l’angolo medio sotteso alla lunghezza finale del corpo sferico;

- L0 è la lunghezza assiale del precursore 4 come definita in precedenza.

Secondo una variante, almeno un’estremità assiale 4’, 4” del precursore 4 è inclinata o deformata radialmente internamente in forma conica, in modo che una superficie esterna 28 di tale estremità realizzi una tenuta con la superficie interna 30 30’ di almeno uno dei semi-stampi 14, 16. Tale caratteristica è ben evidenziata nella figura 5c, dove la conicità 64 mostrata è precedente alla movimentazione del semistampo mobile.

In merito alla variante dell’assieme di figura 10, siccome una variante prevede che gli organi di spinta non penetrino all’interno della camera di stampo 18, l’ottenimento del corpo metallico cavo transita attraverso un semi-lavorato 84, che presenta almeno un’estensione genericamente cilindrica 86, 86’ in corrispondenza di una propria estremità assiale. Ad esempio, la figura 11 rappresenta una coppia di tali estensioni che si estendono reciprocamente in direzioni opposte. Preferibilmente, le suddette estensioni 86, 86’ andranno rimosse al fine di ottenere il corpo metallico per il relativo utilizzo.

Secondo una variante ulteriore, il dispositivo di formatura 10, 10’, 10” comprende la suddetta sorgente di pressurizzazione 38, 40 che può essere comandata in modo che:

a) quando i semi-stampi 14, 16 sono tra loro distanziati, la sorgente 38, 40 sia regolata per mantenere una prima pressione costante P0 nel vano di corpo 8; ed

b) al contatto tra i semi-stampi 14, 16, tale sorgente promuova un innalzamento della prima pressione P0 ad una seconda pressione P1.

Tale andamento della pressione è ben illustrato nel diagramma di figura 9, dove la curva superiore mostra la corsa dello stampo mobile, che al tempo t1 resta costante in virtù della chiusura della camera di stampo. La curva inferiore rappresenta invece l’andamento della pressione, che nell’intervallo di tempo t0-t1 (vale a dire durante la chiusura della suddetta camera) resta costante al valore P0 e che, successivamente, nell’intervallo di tempo t1-t2 cresce progressivamente fino a P1 per poi stabilizzarsi a tale valore costante fino al tempo t3. Opzionalmente, successivamente al tempo t3 e prima dell’inversione di corsa del semi-stampo mobile per aprire nuovamente la camera di stampo, la pressione può essere fatta decrescere nuovamente (ad esempio ad una pressione ambientale), in particolare per evitare deformazioni incontrollate del corpo metallico.

Ad esempio, le suddette pressioni P0, P1 potrebbero essere determinate secondo le seguenti equazioni:

in cui:

- Rp 1,0è il carico di snervamento necessario per ottenere una deformazione permanente del precursore 4 dell’1%;

- dintè il diametro interno della parete tubolare 6; - s è lo spessore medio della parete tubolare 6;

- k1è un coefficiente numericamente compreso tra 1 e 1,5, e risulta sensibile al fine di garantire la deformazione plastica del precursore ed il sostegno della parete tubolare durante la chiusura dei semistampi;

- k2è un coefficiente numericamente compreso tra 2 e 4, ed assume una particolare rilevanza al fine di garantire la calibrazione del pezzo e l’incrudimento del corpo metallico con il conseguente miglioramento delle proprietà meccaniche.

Il suddetto obiettivo è ulteriormente raggiunto tramite un procedimento per la formatura di un corpo metallico 2, in particolare di una sfera per valvole a sfera, comprendente le seguenti fasi:

- fornire un precursore 4 del corpo metallico 2 comprendente una parete sostanzialmente tubolare 6, che si sviluppa attorno ad un asse centrale X per delimitare un vano di corpo 8;

- iniettare un liquido in pressione nel vano di corpo 8 per indurre un’espansione di quest’ultimo;

- contenere le deformazioni plastiche della parete tubolare 6 conseguenti tale espansione;

- comprimere assialmente il precursore 4 per deformare la parete tubolare 6 radialmente esternamente ed ottenere il corpo metallico 2.

Siccome tale procedimento è vantaggiosamente implementabile tramite il dispositivo e l’assieme suddetti, forme di realizzazione vantaggiose o preferite del metodo comprendono qualsiasi fase implicitamente descritta attraverso le caratteristiche strutturali che precedono.

In accordo ad una forma di realizzazione, la fase di fornire il precursore comprende una o più fasi di separazione di una barra tubolare in porzioni di lunghezza assiale L0 circa corrispondenti a quelle del suddetto precursore.

In altre parole, i precursori utilizzabili nel metodo e nell’assieme possono essere separati da un’unica barra tubolare di dimensioni desiderate, ad esempio tramite operazioni di taglio.

Secondo una variante vantaggiosa, le fasi di iniettare e di comprimere sono almeno parzialmente contestuali. Secondo una variante vantaggiosa ulteriore, la fase di iniettare e/o la fase di comprimere sono condotte a freddo, ovvero in assenza di riscaldamento. Ad esempio una oppure entrambe tali fasi potrebbero essere condotte a temperatura ambientale. Infatti, in virtù di tale lavorazione a freddo il corpo metallico risulta rafforzato in virtù dell’incrudimento che ne consegue. Opzionalmente, la fase di iniettare comprende una prima sotto-fase di iniettare il liquido in pressione ad una prima pressione costante P0, e di innalzare la prima pressione P0 ad una seconda pressione P1 quando la fase di comprimere è completa. In merito alla determinazione dei valori di pressione P0, P1, si faccia riferimento alla descrizione che precede.

Secondo ulteriori forme di realizzazione, il procedimento potrebbe comprendere una o più lavorazioni di intestatura del precursore, e/o una fase di realizzazione di uno spacco esterno 60 sul corpo metallico.

Ad esempio, l’intestatura potrebbe essere utilizzata per creare l’assottigliamento terminale d, una o più superfici coniche di imbocco 24, 58 e/o per realizzare la forma conica dell’estremità assiale 4’, 4”.

In merito allo spacco esterno 60, esso potrebbe essere in particolare predisposto per accogliere un’astina di manovra (non illustrata) azionabile da una leva-utente per promuovere in rotazione il corpo metallico sferico all’interno di un corpo valvola, al fine di consentire/impedire il transito del fluido all’interno della valvola. A puro titolo esemplificativo, tale spacco esterno 60 potrebbe essere realizzato per asportazione meccanica di truciolo oppure per rimozione/taglio laser. Secondo una variante ulteriore (non illustrata), lo spacco esterno potrebbe essere realizzato tramite una fase di tranciatura eseguita da appositi mezzi funzionalmente interagenti con la camera di stampo 18. Secondo tale variante, la pressione interna al corpo metallico potrebbe ad esempio essere mantenuta al fine di opporre una resistenza interna alle forze meccaniche esterne esercitate dalla tranciatura.

Secondo varianti di realizzazione ulteriori, il corpo metallico potrebbe essere sottoposto ad almeno una tra una fase di rettifica della superficie esterna 62 del corpo metallico 2 (ad esempio finalizzata per ottenere una circolarità soddisfacente oppure un profilo/diametro esterno desiderato), e/o una fase di spazzolatura della superficie esterna del corpo metallico, in particolare per ricavare una finitura superficiale desiderata. Opzionalmente, potrebbe essere prevista una fase di almeno parziale rimozione delle estensioni cilindriche 86, 86’ (quando previste), ed eventualmente una fase di rettifica e/o una fase di spazzolatura delle parti residue di tale rimozione.

Ad esempio, la fase di rettifica potrebbe essere effettuata con una mola a tazza, oppure con una mola sagomata.

Vantaggiosamente, l’assieme ed il procedimento oggetto della presente invenzione permettono di conseguire importanti vantaggi di natura economica.

In particolare, a parità di numero di corpi metallici realizzati, la presente invenzione permette di ottenere un marcato risparmio di materia prima, in quanto le valvole a sfera non devo essere post-trattate per eliminare materiale in eccesso.

Oltre a ciò, uno spessore di parete sottile del corpo metallico e sostanzialmente costante per tutta la lunghezza permette di ridurre ulteriormente il materiale metallico necessario alla fabbricazione di tali corpi.

Infine, il dispositivo suddetto è costruttivamente semplice, in quanto permette di ridurre il numero e la complessità delle attrezzature impiegate. Nello specifico, rispetto ad una strumentazione a stampi passivi il dispositivo oggetto della presente invenzione consente di eliminare la componentistica associata agli spintori nei quali sono realizzati i passaggi fluidici. Inoltre è possibile rinunciare ad una pressa per tenere chiusi gli stampi.

Vantaggiosamente, il dispositivo ed il procedimento oggetto della presente invenzione permettono di ottenere corpi cavi in maniera estremamente ripetibile, nonché con ottime tolleranze dimensionali.

Vantaggiosamente, il dispositivo oggetto della presente invenzione è in grado di assicurare la tenuta durante tutto il ciclo di formatura sia prima della chiusura dei semi-stampi, sia dopo la relativa chiusura.

Vantaggiosamente, l’assieme oggetto della presente invenzione permette di ottenere, a parità di allestimento tecnico, forze di spinta maggiori e di avere una chiusura degli stampi garantita meccanicamente, svincolandosi dall’automazione della macchina.

Vantaggiosamente, tramite l’impiego di un motore elettrico è possibile ottenere delle precisioni elevate durante tutto il ciclo di lavoro.

Vantaggiosamente, l’assieme ed il procedimento oggetto della presente invenzione permettono di utilizzare materie prime alternative per la produzione di sfere per valvole, in particolare materie metalliche che non necessitano di trattamenti galvanici di rivestimento. Infatti, tra breve entrerà in vigore una direttiva nichel-free che imporrà ai costruttori una rinuncia responsabile al nichel nel tradizionale sistema di rivestimento nichel-cromo sulle sfere in ottone attualmente commercializzate.

Vantaggiosamente, i parametri termodinamici discussi in precedenza influenzano favorevolmente il costo del corpo metallico, in quanto tale componente garantisce le proprietà meccaniche richieste anche con spessori di parete inferiori rispetto ai corpi metallici tradizionali.

Vantaggiosamente, gli imbocchi al passaggio fluidico del corpo metallico sono stati progettati appositamente per evitare qualsiasi danneggiamento delle tenute fluidiche che cooperano esternamente a tale corpo. Ne consegue una vita utile di impiego della valvola aumentata rispetto alle sfere tradizionali.

Vantaggiosamente, il procedimento suddetto è stato progettato per lavorare sempre in condizioni di sicurezza, e per garantire un’elevata ripetibilità delle operazioni di formatura.

Alle forme di realizzazione dell’assieme, del procedimento e del precursore suddetti un tecnico del ramo, al fine di soddisfare esigenze specifiche, potrebbe apportare varianti o sostituzioni di elementi con altri funzionalmente equivalenti.

Anche tali varianti sono contenute nell’ambito di tutela come definito dalle seguenti rivendicazioni.

Inoltre, ciascuna variante descritta come appartenente ad una possibile forma di realizzazione è realizzabile indipendentemente dalle altre varianti descritte.

Claims (19)

1. RIVENDICAZIONI 1. Assieme (1, 1’, 1”) per la formatura di un corpo metallico cavo (2), in particolare per la formatura di una sfera per valvole a sfera, comprendente: i) un precursore (4) di detto corpo metallico (2) comprendente una parete sostanzialmente tubolare (6), che si sviluppa attorno ad un asse centrale (X) per delimitare un vano di corpo (8); ed ii) un dispositivo di formatura (10, 10’, 10”) che individua uno o più passaggi di iniezione (12, 12’) di un liquido in pressione nel vano di corpo (8) per indurre un’espansione di quest’ultimo, e che comprende almeno un primo (14) ed un secondo (16) semi-stampo, che congiuntamente delimitano una camera di stampo (18) accogliente detto precursore (4) e configurati per contenere le deformazioni plastiche della parete tubolare (6) conseguenti detta espansione; in cui detto dispositivo comprende mezzi di compressione assiale (14, 16; 80, 80’) del precursore (4) per deformare la parete tubolare (6) radialmente esternamente ed ottenere il corpo metallico (2).
2. 2. Assieme secondo la rivendicazione 1, in cui i mezzi di compressione assiale comprendono almeno uno di detti semi-stampi (14; 16), movibile rispetto all’altro semi-stampo tra una configurazione di apertura della camera di stampo (18), ed una configurazione di compressione in cui il semi-stampo mobile (14; 16) comprime assialmente il precursore (4).
3. 3. Assieme secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui almeno uno sbocco (20, 20’) del passaggio di iniezione (12, 12’) o della pluralità di essi è ricavato su un tratto (22) di semi-stampo (14, 16) sporgente nella camera di stampo (18) laddove, quando il semi-stampo mobile (14; 16) è in una configurazione di chiusura della camera di stampo (18), il corpo metallico giace a riscontro di detto tratto (22).
4. 4. Assieme secondo la rivendicazione 3, in cui detto tratto sporgente (22) delimita una gola anulare (50) con una superfice interna (30, 30’) del semi-stampo (14, 16), detta gola (50) essendo delimitata inferiormente da una superficie sostanzialmente rettilinea (74) e da un’attigua superficie concava (76) che si sviluppa in allontanamento dal tratto (22), il corpo metallico delimitando una superficie di raccordo esterna (66) di forma complementare a detta gola.
5. 5. Assieme secondo la rivendicazione 1, in cui i mezzi di compressione assiale comprendono almeno un organo di spinta (80, 80’), associato ad almeno un semi-stampo (14; 16) e traslabile verso la camera di stampo (18) per comprimere detto precursore.
6. 6. Assieme secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la parete tubolare (6) comprende uno spessore di estremità (s), oppure uno spessore medio, ed almeno un assottigliamento terminale (d) di detto spessore (s) per realizzare una tenuta fluidica con l’almeno un semi-stampo (14, 16) individuante il passaggio di iniezione (12, 12’).
7. 7. Assieme secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il precursore (4) oppure la parete tubolare (6) delimita almeno una superficie conica di imbocco (24), inclinata con un angolo (β) rispetto all’asse centrale (X) per ottenere una superficie cilindrica piana (26) nel corpo metallico (2).
8. 8. Assieme secondo la rivendicazione 7, in cui l’angolo (β) è compreso nell’intervallo 30°-70°, preferibilmente 40°-60°, vantaggiosamente 45°-55°, ad esempio sostanzialmente di 50°.
9. 9. Assieme secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il corpo metallico (2) è un corpo sferico con uno spessore di parete (54) sostanzialmente costante, ed in cui vigono le seguenti relazioni trigonometriche: in cui: - Lfinaleè la lunghezza finale del corpo sferico; - Dintè il diametro interno del corpo sferico; - α/2 è l’angolo medio sotteso alla lunghezza finale del corpo sferico; - L0 è la lunghezza assiale del precursore (4).
10. 10. Assieme secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui almeno un’estremità assiale (4’; 4”) del precursore (4) è inclinata o deformata radialmente internamente in forma conica in modo che una superficie esterna (28) di detta estremità realizzi una tenuta con la superficie interna (30; 30’) di almeno uno dei semi-stampi (14; 16).
11. 11. Assieme secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui: - il dispositivo di formatura (10) comprende un attuatore lineare (32) per movimentare il semi-stampo mobile (14; 16) tramite un cinematismo a gomito (36); - il dispositivo di formatura (10’) comprende due semistampi (14, 16) mobili, ciascuno dei quali essendo spinto da un proprio attuatore lineare (32, 34), elettrico oppure oleodinamico; oppure - il dispositivo di formatura (10”) comprende almeno un organo di spinta (80, 80’) accolto in modo traslabile in almeno un semi-stampo (14, 16), detto organo (80, 80’) ed il semi-stampo mobile (14; 16) essendo movimentati da un diverso attuatore lineare.
12. 12. Assieme secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il dispositivo di formatura (10, 10’, 10”) comprende almeno una sorgente di pressurizzazione (38, 40) del liquido in pressione ed in cui, quando i semi-stampi (14, 16) sono tra loro distanziati, detta sorgente (38, 40) è regolata per mantenere una prima pressione costante (P0) nel vano di corpo (8), ed in cui al contatto tra i due semi-stampi (14, 16), detta sorgente promuove un innalzamento della prima pressione (P0) ad una seconda pressione (P1).
13. 13. Assieme secondo la rivendicazione 12, in cui dette pressioni (P0, P1) sono determinate come segue: in cui: - Rp 1,0è il carico di snervamento necessario per ottenere una deformazione permanente del precursore (4) dell’1%; - dintè il diametro interno della parete tubolare (6); - s è lo spessore medio della parete tubolare (6); - k1è un coefficiente numericamente compreso tra 1 e 1,5; - k2è un coefficiente numericamente compreso tra 2 e 4.
14. 14. Assieme secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il precursore (4) è almeno parzialmente realizzato in acciaio inossidabile secondo la normativa EN 10216-5, ad esempio in un acciaio AISI 316L, sottoposto a trattamento termico di ricottura.
15. 15. Procedimento per la formatura di un corpo metallico cavo (2), in particolare per la formatura di una sfera per valvole a sfera, comprendente le fasi di: - fornire un precursore (4) di detto corpo metallico (2) comprendente una parete sostanzialmente tubolare (6), che si sviluppa attorno ad un asse centrale (X) per delimitare un vano di corpo (8); - iniettare un liquido in pressione nel vano di corpo (8) per indurre un’espansione di quest’ultimo; - contenere le deformazioni plastiche della parete tubolare (6) conseguenti detta espansione; - comprimere assialmente il precursore (4) per deformare la parete tubolare (6) radialmente esternamente ed ottenere il corpo metallico (2).
16. 16. Procedimento secondo la rivendicazione 15, in cui le fasi di iniettare e di comprimere sono almeno parzialmente contestuali.
17. 17. Procedimento secondo la rivendicazione 15 o 16, in cui la fase di iniettare e/o la fase di comprimere sono condotte in assenza di riscaldamento, ad esempio a temperatura ambientale.
18. 18. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 15-17, in cui la fase di iniettare comprende una prima sotto-fase di iniettare ad una prima pressione costante (P0), e di innalzare la prima pressione (P0) ad una seconda pressione (P1) quando la fase di comprimere è completa.
19. 19. Precursore (4) impiegabile nell’assieme (1, 1’, 1”) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-14, e/oppure nel procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 15-18, comprendente una o più caratteristiche secondo l’enunciato delle rivendicazioni 6-10 oppure 14.