ITMI20002197A1 - Metodo e dipositivo per l'ottenimento di provette sagomate in acciaiorichieste in prove di tensocorrosione - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell "invenzione industriale dal titolo:

“METODO E DISPOSITIVO PER L’OTTENIMENTO DI PROVETTE SAGOMATE IN ACCIAIO RICHIESTE IN PROVE DI TENSOCORROSIONE ”

La presente invenzione riguarda un metodo di lavorazione per la preparazione di provette di acciaio utilizzate in prove di resistenza a tenso corrosione, nonché il dispositivo per la realizzazione di tale metodo.

E<3 >noto che le prove cui vengono sottoposti i materiali per verificare la loro resistenza alle varie e più pesanti condizioni di esercizio, sono codificate da precise norme che determinano in ogni aspetto le condizioni fisiche alle quali le prove devono essere effettuate. In particolare, per determinare con prove di laboratorio la resistenza dei metalli a particolari forme di rottura in ambienti in cui è presente H3⁄4S, sono previste prove di tensocorrosione dettate dalle norme intemazionali EFC e NACE, in particolare quella denominata NACE TM 0177-96. Vengono descritti vari metodi di prova, sempre in ambiente corrosivo, a seconda . delle sollecitazioni meccaniche cui viene sottoposta la provetta di materiale. Particolarmente importanti sono le prove relative al cosiddetto “metodo A” secondo il quale la provetta di materiale è sottoposta a sollecitazioni di trazione fino a rottura. Naturalmente la provetta è definita in tutte le sue caratteristiche dimensionali, come pure vengono definite tutte le condizioni di prova e gli apparecchi utilizzati a questo riguardo.

La provetta, come mostrata (sostanzialmente in scala) in Fig. 5, è di forma cilindrica nella parte centrale allungata la, che presenta un diametro ridotto rispetto al diametro delle due zone cilindriche terminali Ib, essendo anche fissato il raggio di curvatura minimo (R-15 mm) della zona di raccordo tra la parte cilindrica centrale la a diametro ridotto e le due zone di estremità lb.

E’ noto che una delle caratteristiche più critiche che deve presentare la provetta per questo tipo di test è il grado di rugosità che deve essere inferiore a 0,81 pm. Per avere un così elevato grado di finitura, si rende pertanto necessario sottoporre le provette, già tornite alle dimensioni richieste, a successive operazioni di lucidatura e tappatura finale prevedendo più passaggi successivi di finitura longitudinale con dischi ricavati da carta abrasiva a grana da 80 a 250 GRIT (grani per pollice quadrato), quindi lucidatura a mano in senso longitudinale sotto acqua con quattro carte abrasive in successione a grana differente 250-400-600-1000 ed infine tappatura a mano sempre in senso longitudinale, con panno e pasta diamantata a tre gradazioni 6-3-1 pm.

Naturalmente tali operazioni manuali sono estremamente delicate e richiedono un notevole impiego di tempo e manodopera che rende particolarmente costosa la preparazione di tali provette destinate a prove distruttive in laboratorio. Inoltre, l’accuratezza richiesta per l’esecuzione di tali operazioni di lucidatura è tale da comportare un elevato grado di esperienza e specializzazione da parte degli operatori addetti in quanto eventuali imprecisioni riscontrate in sede di controllo finale danno luogo a provette non conformi alle norme, che quindi devono essere inevitabilmente scartate e distrutte per essere sostituite da altre da sottoporre ad una nuova lavorazione.

E’ pertanto imo scopo della presente invenzione quello di fornire un metodo di preparazione delle provette metalliche come sopra definite con il quale si possano ridurre i tempi di lavorazione e l’impiego di manodopera, con una minore incidenza di rilavorazioni.

E’ anche uno scopo della presente invenzione quello di fornire un dispositivo atto ad eseguire meccanicamente la finitura superficiale delle provette metalliche di cui sopra, realizzando il metodo summenzionato mediante l’utilizzo di un sistema computerizzato.

Questi ed altri scopi vengono ottenuti attraverso le caratteristiche delle rispettive rivendicazioni indipendenti di metodo e di dispositivo.

Ulteriori scopi, vantaggi e caratteristiche del dispositivo secondo la presente invenzione e del metodo così realizzato risulteranno maggiormente evidenti dalla seguente dettagliata descrizione di una forma realizzativa preferita, riportata a titolo esemplificativo ma non limitativo con riferimento ai disegni annessi in cui:

la Figura 1 mostra una vista in pianta dall’alto di una forma realizzativa del dispositivo secondo la presente invenzione;

la Figura 2 mostra una vista in sezione lungo la linea Π-ΙΙ di figura 1;

la Figura 3 mostra ima vista in sezione lungo la linea Π1-ΙΠ di figura l; e la Figura 4 mostra una vista parziale dello stesso dispositivo, in parte sezionata, presa nel senso della freccia A di figura 2.

la Figura 5 mostra una vista in scala di una provetta in contatto con un disco abrasivo in una posizione di lavoro secondo il metodo dell’invenzione.

Il metodo della presente invenzione prevede di sottoporre la provetta di acciaio da utilizzare nelle prove di tensocorrosione, come sopra descritto, già.preparata in dimensioni leggermente superiori a quelle prescritte (qualche decimo di mm in più) all’azione di dischi di carta abrasiva portati successivamente a contatto, avendo grana sempre più fine, con la zona mediana, a diametro minore, della provetta stessa, posta in rotazione intorno al suo asse longitudinale, mentre anche il disco abrasivo ruota intorno al suo asse, ortogonale all’asse di rotazione della provetta.

Questa appoggia preferibilmente sul disco di carta abrasiva sotto l’azione del suo peso in modo preferibilmente regolabile mediante opportuni contrappesi.

La posizione di lavoro preferita (come rappresentata in Fig. 5) è quella in cui la provetta in lavorazione 1, in giacitura orizzontale, appoggia sul disco abrasivo 10, pure orizzontale, con un grado di interferenza tale per cui il profilo del disco entra in contatto con le zone di raccordo alle estremità della parte cilindrica centrale la a diametro ridotto della provetta stessa.

Un dispositivo preferito atto a realizzare il metodo della presente invenzione è quello rappresentato nei disegni qui allegati in cui la provetta 1 da lavorare è montata girevole all’estremità di un braccio oscillante 2 imperniato in 3 su un supporto 4. La provetta 1 è azionabile in rotazione intorno al suo asse longitudinale mediante un apposito motorino 5 ed un sistema di trasmissione a cinghia o a catena 5’.

Il supporto 4 ed il motore 5 sono montati entrambi su una tavola centrale 6 del dispositivo intorno alla quale, a guisa di corona circolare, è montato girevole un supporto 7 dei dischi di carta abrasiva 10, 10’, . Cuscinetti 8 sono preferibilmente previsti lungo la parete interna del supporto 7 a corona girevole per ridurre il più possibile gli attriti durante la rotazione del supporto esterno 7 rispetto alla tavola centrale 6. Naturalmente il perno 3 è disposto, come si vede meglio in figura 1, in posizione centrale del dispositivo, lungo un diametro del supporto 7 a corona circolare, in modo che il braccio oscillante 2 termini in corrispondenza di detto supporto, più all’interno della linea circolare mediana C lungo la quale sono montati, equamente distanziati in sedi opportune 14, un certo numero (in fig. 1 ne sono stati rappresentati otto) di alberini di supporto 9 dei dischi abrasivi 10. In tal modo la provetta 1 (non rappresentata in scala in figura 1, ma con una snellezza molto inferiore al suo valore reale) verrà ad appoggiarsi parzialmente sul disco di carta abrasiva 10 che in quel momento si trova nella stazione di lavorazione, coincidente con il diametro della linea C ortogonale al perno 3, e quindi all’asse longitudinale di rotazione della provetta 1. Come detto in precedenza, in tale posizione il profilo esterno del disco 10 verrà preferibilmente a “copiare” le due zone di raccordo tra parte centrale a diametro minore e zone terminali cilindriche della provetta stessa.

Sempre con riferimento alle figure, con 11 è stato rappresentato il motorino che comanda la rotazione di ciascun alberino 9 e del corrispondente disco abrasivo 10 allorché il supporto a corona circolare 7 è stato posizionato in modo da porre il suddetto alberino 9 di fronte, alla provetta 1, esattamente nella posizione indicata con 10 in figura 1. La rotazione di detto supporto girevole 7 dei dischi abrasivi 10 è assicurata da un motorino 12 montato in posizione fissa, che agisce sulla periferia del supporto a corona mediante una trasmissione 12’, per esempio a cinghia.

Per assicurare tutte le altre regolazioni che garantiscono l’esatto posizionamento della provetta 1 da preparare rispetto al disco abrasivo 10 nella stazione di lavorazione, è previsto un martinetto meccanico 13 che, passando con il suo stelo 13’ attraverso due piastre di base sovrapposte 17 e 18 con gioco intermedio 26 determina 11 corretto posizionamento della tavola di supporto 6 per la sua registrazione in orizzontale intorno all’asse diametrale del dispositivo definito dal piano verticale passante per l’asse mediano del braccio oscillante 2. A questo scopo è previsto che la piastra superiore 17, sulla quale è montata la tavola di supporto 6, sia imperniata in 17’ su una piastra 19 fissata sulla piastra inferiore 18 in modo da consentire, grazie al gioco o intercapedine 26, movimenti relativi tra le due piastre secondo le frecce F, F’ ed un immediato adattamento dei vari elementi di supporto tra di loro, in particolare della tavola 6 e quindi del perno di oscillazione 3 del braccio porta-provetta 2, anche per mezzo di una coppia di molle 16 e 16’.

Per la regolazione nel piano orizzontale, con possibilità di rotazione intorno ad un asse centrale verticale passante attraverso il perno 3 ed ortogonale a questo, così da definire l’esatta registrazione dell’asse mediano del braccio oscillante 2, e quindi della provetta 1 con l’asse dell’alberino 9 (o sede 14) in corrispondenza della stazione di lavorazione, è prevista una coppia di viti di registrazione 15 e 15’ atte ad impartire piccoli angoli di rotazione nel piano orizzontale, in senso rispettivamente orario od antiorario, al braccio oscillante porta-provetta, cosi che quest 'ultima, già posizionata su un piano orizzontale o comunque perfettamente parallelo a quello della corona di supporto 7, e quindi del disco abrasivo 10 con cui deve venire a contatto, venga a trovarsi nella corretta posizione per iniziare l’operazione di finitura superficiale. Un contrappeso 20, previsto all’estremità opposta del braccio oscillante 2, rispetto a quella porta-provetta, può essere regolato per variare il peso, e quindi la forza dovuta a gravità, applicata nella zona di contatto tra provetta e disco abrasivo.

La trasmissione del moto di rotazione dal motore 11 all’alberino 9, su cui è fissato in modo tradizionale il disco abrasivo 10, avviene preferibilmente, come illustrato nelle figure 2 e 3, nel modo descritto qui di seguito.

Una volta completate le regolazioni sopra descritte, con le viti di registrazione 15 e 15’ che portano la provetta 1 esattamente nella posizione voluta, ed avere ottenuto il preciso orientamento in orizzontale della tavola 6 tramite il martinetto 13, con il motore 11 già in rotazione vengono azionati contemporaneamente il motore 5 per la rotazione della provetta 1, appoggiata sul disco 10 a causa del peso proprio, ed un cilindretto di comando 21 che con la sua asta imperniata all’estremità di una leva 22, a sua volta imperniata in 22’, ne provoca la rotazione (in senso antiorario, all’arretramento dell’asta, come rappresentato nelle figure 2 e 3). Una sua parte sporgente lateralmente 23 può vantaggiosamente inserirsi in un apposito incavo della parete esterna del supporto a corona 7 per bloccarlo in posizione durante la lavorazione. Allo stesso tempo l’estremità opposta 24 della leva 22 spinge verso l’alto un perno 25 messo in rotazione dal motore 11, portandolo in presa con restremità inferiore dell’ alberino 9 che così viene portato in rotazione. In tal modo il motorino 11 può ruotare in continuazione, trascinando con sé il perno folle 25, che è in grado di trasmettere il moto alTalberino 9 soltanto allorché viene azionato il cilindretto 21. Questo come visto più sopra, determina contemporaneamente anche il bloccaggio, nella posizione correttamente registrata, del supporto a corona 7 e quindi della provetta 1 rispetto al disco 10 montato sull’ alberino 9.

Si noti che all’inizio della lavorazione di una nuova provetta 1, il contrappeso 20 è minimo per non contrastare la forza di contatto dovuta al peso della provetta e rendere più efficace la finitura superficiale con il primo disco abrasivo 10, avente grana maggiore, come già nella lavorazione manuale della tecnica nota. Successivamente vengono portati in corrispondenza della provetta 1, nella stazione di lavorazione, dischi di grana più fine, eventualmente aumentando il contrappeso in 20 per ridurre la forza abrasiva esercitata e l’asportazione di materiale, raggiungendo man mano la rugosità minima desiderata. Verso il termine della lavorazione, in corrispondenza dei dischi abrasivi di minima rugosità, allorché sostanzialmente tutto il materiale in eccesso è stato asportato e la zona centrale utile di cilindro a diametro ridotto è diventata più lunga a spese delle . parti terminali a diametro maggiore, potranno essere utilizzati dischi abrasivi di maggior diametro per mantenere l’accoppiamento con le zone terminali di raccordo.

Le necessarie temporizzazioni, regolazioni delle velocità di rotazione della provetta e/o dei dischi abrasivi, nonché gli spostamenti del supporto a corona 7 per portare un disco successivo 10’ nella stazione di lavorazione sono preferibilmente comandati tramite un programma computerizzato preimpostabile.

Eventuali aggiunte e/o modifiche potranno essere apportate dagli esperti del ramo alle caratteristiche sopra descritte del metodo secondo la presente invenzione, che potrà essere completato con fasi di misurazione finale della rugosità ottenuta (fino a 0,1 pm nonché alle forme realizzative del dispositivo sopra descritto ed illustrato.

Claims (13)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo per l’ ottenimento di provette sagomate in acciaio, come richieste in prove di tensocorrosione, per sottoporle alle lavorazioni finali di finitura superficiale allo scopo di portarle ai valori minimi di rugosità richiesti, comprendente l’operazione di mettere in rotazione intorno al suo asse longitudinale la provetta di acciaio già tornita, nella sua parte centrale, a dimensioni leggermente superiori a quelle finali prescritte, ponendola a contatto di un disco di carta abrasiva rotante in un piano tangente alla superficie esterna del tratto centrale di detta provetta, il contatto essendo assicurato dal peso proprio di detta provetta.
2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il disco abrasivo usato è centrato rispetto al tratto mediano cilindrico, di diametro inferiore, della provetta con il profilo a contatto delle zone terminali di raccordo di detto tratto centrale con le zone terminali cilindriche di diametro maggiore della provetta stessa.
3. 3. Metodo secondo la rivendicazione 1 o 2, comprendente in successione ulteriori fasi di finitura superficiale con dischi abrasivi a grana sempre più fine.
4. 4. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la prima azione di finitura superficiale viene effettuata con disco di carta abrasiva avente grana da 80 a 250 GRTT, mentre per le successive fasi di lavorazione vengono utilizzati dischi di carta abrasiva con grana da 250 a 1000 GR1T fino a giungere a rugosità inferiori a 0,81 pm, preferibilmente fino a 0,1 pm.
5. 5. Dispositivo per la finitura superficiale delle provette in acciaio per prove di tensocorrosione comprendente un supporto (2) a braccio oscillante di una provetta (1) trattenuta alle estremità in modo girevole per ruotare intorno al proprio asse longitudinale, essendo previsto un motore (5) di azionamento di tale rotazione montato sullo stesso supporto del perno di rotazione (3) di detto braccio oscillante (2) la cui estremità porta-provetta (1) si estende, a braccio abbassato, fino ad una zona di contatto alTinterno di un supporto a corona circolare (7) con il centro su detto perno (3), sostanzialmente parallela all’asse longitudinale di rotazione della provetta (1), detta zona di contatto o stazione di lavorazione essendo situata tra la periferia interna di detto supporto a corona circolare (7) ed una circonferenza intermedia (C) tra detta periferia interna e quella esterna, su detta circonferenza (C) essendo uniformemente distanziate più sedi (14) verticali, atte a alloggiare ciascuna un alberino (9) porta-disco abrasivo (10), per cui si ha interferenza tra il profilo del disco (IO) nella stazione di lavorazione e detta provetta (1) sul suo supporto (2), con questo abbassato per la forza di gravità propria di detta provetta.
6. 6. Dispositivo secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di azionamento (12) per la rotazione, intomo ad un asse centrale verticale passante per il centro di detta circonferenza (C), di detto supporto (7) a corona circolare rispetto a detto perno (3) fisso su un supporto (4) montato su una tavola di supporto centrale (6) rispetto a detto supporto esterno a corona circolare (7), su detta tavola (6) essendo montato anche detto motore (5).
7. 7. Dispositivo secondo la rivendicazione 5 o 6, caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre mezzi di azionamento (11) della rotazione montati in posizione fissa in corrispondenza di detta stazione di lavorazione coincidente con una di dette sedi (14) portata, attraverso la rotazione di detto supporto (7), di fronte ad una provetta (1) sul suo supporto a braccio oscillante (2).
8. 8. Dispositivo secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che sono previsti mezzi (22, 25) azionabili mediante un organo attuatore (21) per trasmettere il moto di rotazione da detti mezzi di azionamento (11) ad un alberino (9) di supporto di un disco abrasivo (10), inserito in detta sede (14) nella stazione di lavorazione.
9. 9. Dispositivo secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che detto organo attuatore (21) è realizzato come un cilindretto il cui stelo aziona restremità di una leva (22) la cui estremità opposta è in grado di spingere un perno (25) messo in rotazione da detti mezzi di azionamento (11) per innestarlo su detto alberino (9) e trascinarlo in rotazione intorno al suo asse.
10. 10. Dispositivo secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre su detta leva (22) mezzi di fermo (23) atti a bloccare detto supporto a corona circolare (7) con detto alberino (9) nell’esatta posizione della stazione di lavorazione contemporaneamente all’azionamento di detto alberino (9) da parte di detto organo attuatore (21).
11. 11. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni 6-11, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi (15, 15’) atti a regolare la posizione, nel suo piano, di detta tavola di supporto (6) mediante piccole rotazioni di senso opposto intomo a detto asse verticale centrale.
12. 12. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni 6-11, caratterizzato dal fatto che detta tavola di supporto (6) è montata a sua volta su piastre di base (17, 18) sovrapposte con gioco intermedio (26), una delle quali (17) è capace di oscillare intorno ad un asse mediano orizzontale coincidente con il diametro di detta ciconferenza (C) passante attraverso detta stazione di lavorazione, essendo previsti mezzi a martinetto (13) atti ad indurre tale movimento di oscillazione ed un organo di impemiamento (19) tra date due piastre (17, 18), essendo inoltre previste molle (16, 16’) alloggiate all’ interno della piastra (17) a contatto con detta tavola di supporto (6) per adattare automaticamente il posizionamento di quest’ultima sulle piastre di base.
13. 13. Dispositivo secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che sull’estremità del supporto a braccio oscillante (2) opposta a quella su cui è montata girevole la provetta (1), è previsto un contrappeso (20) variabile.