ITMI20082156A1 - Metodo e pressa per lo stampaggio a caldo di pezzi metallici aventi una o piu' cavita' - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un metodo ed una pressa per lo stampaggio a caldo di billette di materiale metallico, ad esempio acciaio, ottone o bronzo.

Più in dettaglio l’invenzione riguarda un metodo ed una pressa per lo stampaggio a caldo di pezzi metallici dotati di una o più cavità, quali ad esempio i raccordi a T per le tubazioni.

I pezzi metallici del tipo sopra citato possono essere realizzati mediante la deformazione plastica di una billetta metallica in presse verticali.

Le presse per lo stampaggio a caldo di tipo noto sono generalmente costituite da uno stampo chiudibile formato da un semistampo superiore ed uno inferiore.

I due semistampi, in posizione chiusa, esercitano una forza su una billetta metallica riscaldata posta tra di essi, causandone a volte una parte di deformazione plastica o meglio predeformazione.

Almeno uno dei due semistampi à ̈ mobile in direzione verticale guidato lungo una pluralità di guide .

II semistampo superiore à ̈ solitamente azionato mediante un attuatore di tipo a biella, mentre invece il semistampo inferiore à ̈ fissato in corrispondenza della base della pressa ad un cuscino che può' essere di tipo pneumatico o idraulico, per esempio. Il moto verticale del semistampo superiore, determinato dall’attuatore di tipo a biella, consente la chiusura dello stampo.

Conseguentemente la billetta à ̈ costretta entro un volume prestabilito, determinato dallo stampo in posizione chiusa, avente la forma del pezzo che si desidera realizzare.

La realizzazione delle cavità dei pezzi avviene mediante una o più spine mobili che possono essere poste in una posizione di impegno con la billetta metanica, durante ie fasi in cui i semistampi si awicinano in posizione chiusa.

Le spine vengono inserite all’interno del corpo della billetta per determinarne un'ulteriore deformazione all'interno dello stampo.

I due semistampi, infatti, sono generalmente dotati di guide, opportunamente predisposte, per consentire il passaggio delle spine e quindi rendere possibile il raggiungimento della posizione di impegno con la billetta.

La realizzazione di pezzi comprendenti più parti, e quindi una corrispondente pluralità di cavità, determina la necessità di disporre un numero corrispondente di spine mobili.

Nelle presse verticali per stampaggio note nella tecnica, le spine sono generalmente movibili in direzione perpendicolare rispetto a quella di movimentazione dei semistampi.

In altre parole, il semistampo superiore mobile viene spostato lungo le guide in direzione verticale fino al contatto con il semistampo inferiore, solitamente fisso e posto in corrispondenza della base della pressa, e le spine possono essere disposte su un piano orizzontale corrispondente a quello in cui avviene l'unione dei due semistampi.

II movimento delle spine à ̈ di solito generato convertendo il moto verticale del semistampo, azionato dal corrispondente attuatore a biella , attraverso complesse catene cinematiche.

In questo tipo di macchine il movimento delle spine à ̈ determinato dal moto verticale della pressa e oltre a soffrire di problemi legati alla complessità dei cinematismi di collegamento e di conversione del moto, determina la necessità di un altrettanto complesso sistema di controllo delle spine.

Infatti, le spine vengono movimentate dall’attuatore a biella attraverso compiessi leverismi che non consentono, o rendono eccessivamente complesso e costoso, il loro controllo in termini di spostamento, velocità e forza.

Altre presse per lo stampaggio di billette metalliche, note nella tecnica, prevedono l’utilizzo di un attuatore idraulico per la chiusura dei semistampi, semistampo mobile e semistampo fisso nella parte inferiore della pressa, e di un attuatore idraulico per ogni singola spina, in modo tale da consentirne un azionamento diretto ed indipendente.

Ad esempio la privativa britannica GB 1197470 descrive un metodo ed una pressa per la realizzazione a freddo di pezzi metallici, ad esempio a forma di T, a partire da una billetta metallica solida.

La pressa include uno stampo, costituito da due parti separabili, per la deformazione plastica della billetta.

Lo stampo superiore à ̈ azionato mediante un attuatore di tipo idraulico.

Le estremità delle due parti dello stampo che entrano a contatto sono opportunamente rastremate, in modo corrispondente, al fine di costituire dei fori passanti per il raggiungimento della billetta dall’esterno, a seguito della chiusura dello stampo stesso.

I fori sono disposti in modo corrispondente alle cavità del pezzo che si intende realizzare.

Ciascun foro à ̈ atto ad accogliere una boccola mobile, all’interno della quale scorre, a sua volta, una spina.

Ciascuna spina può così entrare in contatto con la billetta ed imprimere ad essa un’ulteriore forza che consente di determinare la deformazione plastica delle cavità desiderate nel pezzo in formazione.

Ogni singola spina à ̈ movimentata da un attuatore di tipo idraulico e ulteriori attuatori, del medesimo tipo, sono previsti per il bloccaggio di ciascuna boccola.

La realizzazione appena descritta, pur consentendo lo spostamento delle singole spine, non consente un controllo dei (oro spostamenti per quanto riguarda l’estensione degli stessi, i tempi di intervento, le velocità e così via, per cui si ha in pratica un azionamento idraulico delie spine in luogo del convenzionale azionamento con leverismi associati al movimento di chiusura del semistampo.

In definitiva, nello stato dell’arte non risulta alcun documento che insegni o suggerisca di controllare gli spostamenti dei componenti mobili della pressa in relazione al pezzo da ottenere, al fine di ottimizzare la sua realizzazione. In altre parole, fino ad ora ci si basa unicamente sull’esperienza e sensibilità degli operatori, nonché su un eccesso di potenza, per realizzare quanto sopra.

Ciò premesso, à ̈ ora scopo della presente invenzione quello di fornire un metodo ed una pressa per lo stampaggio a caldo di pezzi metallici aventi una o più cavità che superi gli svantaggi della tecnica nota e che consenta in particolare il controllo indipendente dei movimenti delle spine e del semistampo mobile in modo preciso ed in relazione al pezzo finale da realizzare.

Ulteriore scopo della presente invenzione à ̈ quello di fornire un metodo ed una pressa per lo stampaggio a caldo di pezzi metallici che presenti un sistema di controllo di facile automazione, eventualmente anche per mezzo di software.

Questi ed altri scopi sono raggiunti mediante un metodo per la realizzazione di pezzi metallici aventi una o più cavità, mediante stampaggio a caldo di billette, nel quale ogni singola billetta à ̈ disposta in uno stampo chiudibile ed una o più spine sono inserite nel corpo della billetta per deformarla in corrispondenza dello stampo.

Il movimento di inserzione di ogni singola spina à ̈ controllato nella lunghezza della sua corsa, nella velocità e forza di avanzamento e nei tempi di intervento, individualmente ed in modo coordinato con il movimento della o delle altre spine e con il movimento di chiusura dello stampo, in relazione alla configurazione finale del pezzo.

In accordo con un secondo aspetto della presente invenzione viene descritta una pressa per lo stampaggio di pezzi metallici aventi una o più cavità, comprendente uno stampo chiudibile per la deformazione di almeno una billetta metallica.

Lo stampo à ̈ formato da almeno un primo semistampo mobile traslabile in verticale lungo una pluralità di guide verso un secondo semistampo preferibilmente fisso.

La pressa comprende, inoltre, almeno una spina inseribile, almeno in parte, in detto almeno un primo semistampo mobile e detto secondo semistampo, per raggiungere una posizione di impegno con detta billetta.

Detta almeno una spina à ̈ azionata individualmente mediante un asse indipendente di tipo controllato.

Controllando ciascun asse ìndipendente, la spina corrispondente à ̈ azionata nel modo desiderato in relazione al pezzo da realizzare.

Inoltre, durante le fasi di stampaggio, il rilevamento dei parametri di funzionamento degli assi controllati, mediante opportuni mezzi, consente l'immediata valutazione di indesiderati malfunzionamenti.

Secondo la presente descrizione, con il termine “asse controllato†si intende la misurazione e il controllo, per esempio tramite computer, di un dato movimento della pressa effettuato attraverso un motore, in modo tale che sia possibile posizionare con precisione l’elemento spostato in un punto arbitrario della sua corsa disponibile. Viene usato anche il termine “asse controllato ad anello chiuso" per indicare che ogni posizione dell<’>elemento spostato à ̈ acquisita e verificata tramite un trasduttore di posizione, ad esempio un encoder.

Nella presente invenzione, inoltre, il controllo non si limita al posizionamento dell’elemento mobile, ma si estende anche alla velocità di movimento ed alla forza esercitata. Inoltre, il controllo del movimento di un elemento mobile, nel caso presente il semistampo e le spine, à ̈ effettuato in relazione biunivoca con i controlli degli altri elementi mobili, come detto in funzione del pezzo da realizzare.

Vantaggiosamente, l’assenza di cinematismi di controllo delle spine consente la riduzione dell’usura delle parti meccaniche con la conseguente riduzione della probabilità di incorrere in rotture.

Inoltre, azionando in modo indipendente le spine mediante assi controllati à ̈ possibile migliorare la precisione del controllo in termini di corsa, velocità, forza trasmessa e tempi di intervento.

La presenza di un asse controllato per ogni singola spina consente di realizzare tale controlio in modo automatico ed economico, anche mediante software.

Migliorate possibilità di controllo indipendente dei singoli assi controllati delle spine garantiscono maggiore qualità di finitura del pezzo.

Questi ed altri vantaggi saranno evidenti dalla seguente descrizione e dai disegni allegati, qui riportati a titolo illustrativo e non limitativo, in cui:

• la fig. 1 à ̈ una vista frontale della pressa secondo la presente invenzione;

• la fig. 2 à ̈ una vista in pianta della pressa secondo la sezione A-A di figura 1 . Con riferimento alla figura 1 , la pressa verticale per lo stampaggio a caldo di pezzi metallici dotati di una o più cavità secondo la presente invenzione, nella sua realizzazione preferita qui illustrata, comprende un piano fisso 1 , posto alla base della pressa, un piano di reazione 3 e un piano mobile 2 trasiabile in verticale lungo quattro guide 5.

Il piano di reazione 3 à ̈ bloccato in corrispondenza dell’estremità superiore delle guide 5 mentre il piano fisso 1 à ̈ posto alla base di queste.

Le guide 5 passano attraverso il piano mobile 2 che à ̈ traslabile in direzione verticale tra il piano di reazione 3 ed il piano fìsso 1.

Il piano fisso 1 , il piano mobile 2 e quello di reazione 3 hanno preferibilmente la stessa forma di base, ad esempio quadrata o rettangolare, e le guide 5 sono poste in corrispondenza dei vertici della figura di base (Figura 2).

Con riferimento alla figura 1 , al dì sopra del piano di reazione 3 à ̈ montato , per esempio ,un motore 10 atto alla movimentazione, in direzione verticale, del piano mobile 2.

Il motore 10 Ã ̈ preferibilmente di tipo elettrico e controllato.

La vite 11 , azionata dal motore 10, determina la traslazione del piano mobile 2 per mezzo della chiocciola 12.

Sul piano mobile 2, in corrispondenza di ogni guida 5, sono disposti opportuni mezzi per il bloccaggio del piano mobile 2 nella posizione desiderata lungo le guide 5.

La piastra 14 vincolata al piano mobile 2, traslabile in verticale con esso, Ã ̈ predisposta per vincolare diversi tipi di stampi (non mostrati nelle figure).

Lo stampo, non mostrato, Ã ̈ formato da un primo semistampo vincolato alla piastra 14 del piano mobile 2.

Il primo semistampo à ̈ traslabile in verticale lungo le guide 5 verso un secondo semistampo fisso, posto in corrispondenza del piano di base 1.

Quando i due semistampi sono a contatto, lo stampo à ̈ in posizione chiusa e determina la deformazione della billetta metallica, posta tra di essi.

La billetta di materiale metallico, necessaria per realizzazione del pezzo, Ã ̈ disposta in corrispondenza del secondo semistampo fisso in attesa della traslazione verticale del semistampo mobile 2 attuata preferibilmente dal motore 10.

La deformazione della billetta avviene mediante la forza esercitata dallo stampo, congiuntamente all’azione di una pluralità di spine che entrano in contatto con la billetta metallica in modo controllato.

In particolare nella realizzazione di pezzi metallici , le cavità previste sono prodotte per mezzo delle spine.

Infatti, come visibile con particolare riferimento alla figura 2, in corrispondenza del piano fisso 1 sono predisposti quattro motori preferibilmente di tipo elettrico 15, ciascuno controllato in modo indipendente, per la movimentazione di quattro carri 16 corrispondenti.

Su ciascuno dei carri 16 Ã ̈ vincolata una spina, non mostrata, che consente ia deformazione controllata della billetta metallica.

Ogni singola spina à ̈ controllata in modo indipendente dalle altre attraverso il corrispondente motore elettrico 15, ed à ̈ traslabile in corrispondenza del piano fisso 1 in direzione perpendicolare a quella di movimentazione del piano mobile 2.

Sul piano fìsso 1 e sui semistampi, inferiore e superiore, sono opportunamente disposte delle guide che consentono il passaggio delle spine e rendono possibile il raggiungimento della posizione di contatto con la billetta, anche quando lo stampo à ̈ in posizione chiusa, vale a dire quando i due semistampj sono a contatto.

Nella pressa oggetto della presente invenzione, le spine risultano facilmente controllabili in termini di corsa, velocità, forza di avanzamento e nei tempi di intervento, essendo ciascuna di esse azionata da un proprio asse controllato, preferibilmente un motore elettrico 15, e non prevedendo l'utilizzo di fermi di tipo meccanico.

Va notato che le spine possono essere controllate in modo indipendente, ma tuttavia coordinato fra loro e con il semistampo mobile, anche rispetto al movimento verticale del piano mobile 2 che, come detto, Ã ̈ attuato da un asse controllato, preferibilmente un motore elettrico 10 .

Per questo motivo, le spine possono essere poste a contatto con la billetta metallica prima che lo stampo sia chiuso, e azionando contemporaneamente due spine contrapposte à ̈ possibile mantenere la billetta in posizione sollevata rispetto al semistampo fisso ed al piano fisso 1 , in attesa deN’abbassamento del semistampo mobile.

La sequenza con la quale le spine sono poste a contatto con la billetta metallica à ̈ determinata dalla forma del pezzo che si desidera realizzare, consentendo la deformazione controllata del materiale secondo una sequenza prestabilita.

Pur avendo fatto esplicito riferimento ad una configurazione in cui i motori elettrici 15 e le corrispondenti spine sono disposti in piani sfalsati tra loro di un angolo pari a novanta gradi, ulteriori posizioni in corrispondenza del piano fisso 1 , secondo differenti orientazioni e angoli relativi, possono essere adottate pur rimanendo nell’ambito di protezione della presente invenzione.

Verrà ora descritto il metodo, secondo la presente invenzione, per la realizzazione di pezzi metallici aventi una o più cavità, mediante stampaggio a caldo di billette.

La billetta metallica à ̈ disposta in corrispondenza di uno stampo chiudibile ed una o più spine sono poste a contatto con il corpo della billetta per determinarne un’ulteriore deformazione.

Il presente metodo comprende il controllo indipendente del movimento di inserzione di ogni singola spina in termini di lunghezza della sua corsa, della velocità e forza di avanzamento e dei tempi di intervento.

infatti, ciascuna spina à ̈ azionata da un proprio motore preferibilmente di tipo elettrico e la loro sequenza di azionamento à ̈ predeterminata secondo la forma del pezzo che si desidera realizzare.

L’azionamento di tipo elettrico consente, inoltre, di poter controllare le spine in modo automatico, anche per mezzo di un software, mediante il controllo dei parametri di funzionamento di ogni singolo motore elettrico.

Durante le operazioni di stampaggio à ̈ anche possibile analizzare e verificare il corretto sviluppo del processo di deformazione della billetta metallica all'interno dello stampo a seguito del contatto con le spine.

Infatti, rilevando e analizzando i parametri di funzionamento di ogni singolo asse controllato, che aziona la spina corrispondente, Ã ̈ possibile riscontrare immediatamente, anche in modo automatico per mezzo di un software, eventuali anomalie de! processo di deformazione del materiale.

La rivelazione dei parametri di funzionamento di ogni singolo asse controllato, ad esempio dello spettro della corrente nel caso di motore elettrico, Ã ̈ realizzata mediante adatti mezzi di rilevamento.

Un’inaspettata variazione del profilo della corrente può essere causata, ad esempio, dalla rottura della spina oppure da modificazioni dello stato e delle caratteristiche del materiale in corso di deformazione.

Lo spettro della corrente di ciascun asse controllato durante una stampata con risultati soddisfacenti in termini di pezzo finito, può essere facilmente confrontato con lo spettro delle correnti in stampaggi successivi per la rilevazione di anomalie nel processo.

Ne risulta un maggiore controllo sulla qualità dei pezzi prodotti, con la possibilità di rivelare immediatamente il malfunzionamento ed interrompere il processo senza inficiare gli stampaggi successivi.

Claims (12)

1. Rivendicazioni 1. Metodo per la realizzazione di pezzi metallici aventi una o più cavità, mediante stampaggio a caldo dì billette, nel quale ogni singola billetta à ̈ disposta in uno stampo chiudibile ed una o più spine sono inserite nel corpo della billetta per deformarla in corrispondenza dello stampo, caratterizzato dal fatto che il movimento di inserzione di una o più singole spine à ̈ controllato nella lunghezza della sua corsa, nella velocità e forza di avanzamento e nei tempi di intervento, individualmente ed in modo coordinato con il movimento della o delle altre spine e con il movimento di chiusura dello stampo, in relazione alla configurazione finale del pezzo.
2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il movimento di chiusura dello stampo à ̈ controllato nella lunghezza della sua corsa, nella velocità e forza di avanzamento e nei tempi di intervento, in modo coordinato con il movimento della o delle spine.
3. 3. Metodo secondo la rivendicazione 1 o 2 caratterizzato dal fatto che ogni singola spina à ̈ azionata per mezzo di un asse controllato indipendente.
4. 4. Metodo secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che ogni singola spina à ̈ azionata per mezzo di un indipendente asse controllato ad anello chiuso, tramite un trasduttore di posizione.
5. 5. Metodo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che i parametri di funzionamento di ogni asse controllato indipendente sono utilizzati per il controllo di detta spina.
6. 6. Metodo secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dalla rilevazione dei parametri di funzionamento di detto asse controllato e dall’utilizzazione degli stessi per il controllo del regolare svolgimento delle operazioni della pressa.
7. 7. Metodo secondo una delle rivendicazioni da 3 a 6, caratterizzato dal fatto che ogni asse controllato à ̈ azionato da un motore elettrico.
8. 8. Pressa per lo stampaggio di pezzi metallici aventi una o più cavità, comprendente uno stampo chiudibile per la deformazione di una billetta metallica, almeno una spina inseribile, almeno in parte, in detto stampo chiudibile per raggiungere una posizione di impegno con detta billetta e collaborare alla sua deformazione plastica, caratterizzata dal fatto che almeno una di dette spine à ̈ azionata individualmente mediante un asse controllato indipendente.
9. 9. Pressa secondo la rivendicazione 8, caratterizzata dal fatto di comprendere un ulteriore asse di tipo controllato per la chiusura di detto stampo chiudibile,
10. 10. Pressa secondo la rivendicazione 8 e 9, caratterizzata dal fatto di comprendere mezzi per il controllo dei parametri di funzionamento di ogni singolo asse controllato indipendente.
11. 11. Pressa secondo una delle rivendicazioni da 8 a 10, caratterizzata dal fatto di comprendere mezzi per il rilevamento, durante le operazioni di stampaggio, dei parametri di funzionamento di ogni singolo asse controllato indipendente.
12. 12, Pressa secondo una delle rivendicazioni da 8 a 11, caratterizzata dal fatto che ogni asse controllato à ̈ azionato da un motore elettrico.