ITMI20092155A1 - Processo per la produzione di un estrattore a cannocchiale ed estrattore ottenuto con detto processo - Google Patents

Description

“PROCESSO PER LA PRODUZIONE DI UN ESTRATTORE A CANNOCCHIALE ED ESTRATTORE OTTENUTO CON DETTO PROCESSOâ€

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un processo per produrre un estrattore a cannocchiale metallico da utilizzarsi per l’espulsione dallo stampo di oggetti in plastica ottenuti per stampaggio.

Gli estrattori a cannocchiale sono oggetti generalmente realizzati in acciai speciali, principalmente acciaio 1.2516 e acciaio 1.2343, e si presentano come cilindri cavi tubolari con una testa o spallamento in cui la parte tubolare vicina alla testa ha un diametro interno maggiore rispetto al diametro interno della restante parte che à ̈ situata lontana dalla testa. Nella parte tubolare a diametro maggiore va ad inserirsi un espulsore atto a rimuovere il pezzo in plastica una volta stampato.

La preparazione di detti stampi metallici avviene mediante una serie di lavorazioni meccaniche a partire da una barra o tondo pieno in metallo secondo la seguente sequenza di fasi: 1) ricalcatura a caldo della testa; 2) normalizzazione del pezzo con aria calda; 3) foratura della testa e di una zona sottostante ad essa per ricavare il foro a diametro maggiore (foro di scarico); 4) ottenimento del foro più piccolo (detto anche foro guida) mediante foratura della parte opposta alla testa.

In questo modo si ottiene un pezzo forato longitudinalmente che verrà poi sottoposto alle fasi di 5) tempra, 6) raddrizzatura e 7) rettifica.

La fase 1) di ricalcatura a caldo consiste nell'addensare il metallo in una delle due estremità del tondino riducendo la dimensione longitudinale poiché si à ̈ “concentrato†il metallo nel punto prescelto.

Per permettere al pezzo di essere ulteriormente lavorato meccanicamente, occorre sottoporre detto pezzo al processo di normalizzazione (fase 2 sopramenzionata) che consiste in un riscaldamento in campo austenitico ad una temperatura di poco superiore a quella di austenizzazione (maggiore di circa 50-70 °C), per un tempo di circa 15 minuti, e ad un successivo raffreddamento aH’aria. La normalizzazione viene utilizzata per annullare qualsiasi trattamento termico o meccanico precedente: essa costituisce il rimedio ad un surriscaldamento della grana e può attenuare l'estensione di bande stratificate di fasi differenti, struttura che rischia di sottolineare il comportamento della fase più debole. Con la normalizzazione si dà origine a cristalli più minuti (a causa del raffreddamento più veloce), da cui consegue un miglioramento della resistenza e uno spostamento della transizione duttile - fragile.

Analogamente alla fase 2), anche la fase termica di tempra 5), che à ̈ caratterizzata però da un brusco raffreddamento, viene effettuata per conferire una maggiore resistenza meccanica al pezzo metallico in modo da poterlo lavorare nelle successive fasi di raddrizzatura e rettifica senza incorrere in eventuali rotture.

La fase 6) di raddrizzatura viene effettuata per ripristinare eventuali deformazioni a flessione del tondino durante la foratura mentre la fase 7) di rettifica viene effettuata al fine di ottenere una superficie esterna con un alto grado di finitura, eliminando i residui o il materiale in eccesso.

Il processo noto sopra descritto presenta alcuni svantaggi. Le fasi termiche 2) e 5) devono essere effettuate al di fuori dell’ officina meccanica in cui viene preparato Γ estrattore, in specifici impianti metallurgici esterni. Ciò determina un prolungamento dei tempi di realizzazione del pezzo, che può essere anche di alcune settimane, poiché i tempi di consegna dipendono dal carico di lavoro di detti impianti esterni. Le due fasi termiche rappresentano quindi due lunghe fermate del processo di lavorazione meccanica rappresentato dalla fasi 1), 3), 4), 6), 7) le quali sono invece automatizzate e con tempi brevi di realizzazione. Di fatto P utilizzo di fasi termiche determina un forte rallentamento produttivo rappresentando uno svantaggio anche se necessario ad ottenere pezzi meccanici integrali. Inoltre un ulteriore svantaggio à ̈ rappresentato dal fatto che occorre trasportare più volte i pezzi dall’officina all’ impianto metallurgico esterno con notevoli costi anche di trasporto.

Scopo della presente invenzione à ̈ quello di superare gli inconvenienti che la tecnica nota lamenta fornendo un processo per l’ottenimento di estrattori a cannocchiale in metallo, stabili e di ottime proprietà meccaniche, che presenti un numero di fasi termiche minore con tempi e costi di realizzazione minori.

Un ulteriore scopo à ̈ quello di fornire un tale processo che sia automatizzabile in quasi tutte le sue fasi per ottenere un risparmio di tempo ed una produttività migliorata e che sia realizzabile quasi completamente all’interno di una officina meccanica.

Questi scopi sono raggiunti da un metodo secondo Γ invenzione avente le caratteristiche elencate nella annessa rivendicazione indipendente 1.

Realizzazioni vantaggiose dell’invenzione appaiono dalle rivendicazioni dipendenti.

Il processo della presente invenzione à ̈ diretto a preparare un estrattore a cannocchiale metallico il quale à ̈ formato da un corpo tubolare forato longitudinalmente il quale termina, ad una estremità con una testa forata centralmente. Il foro di detta testa si estende fino ad una porzione del corpo tubolare mentre la porzione rimanente di detto corpo tubolare presenta un foro con diametro inferiore a quello del foro della testa. I due differenti fori generano due canali i quali sono in comunicazione tra loro.

Detto processo prevede di formare detta testa mediante ricalcatura a caldo di una barra metallica precedentemente forata uniformemente lungo la sua lunghezza, a dare un primo foro, utilizzando un punzone inserito in detto foro in una delle due estremità della barra forata.

Dopo la ricalcatura, una porzione della barra forata, dalla parte opposta alla testa, viene sottoposta a trafilatura in modo da restringere il diametro del foro formatosi in precedenza durante la foratura: in questo modo si genera, in corrispondenza di deta porzione rimanente sotoposta a trafilatura, un secondo foro di diametro inferiore a quello del primo foro, e conseguentemente si creano due canali, uno avente un diametro interno maggiore rispetto a quello dell’altro canale.

Successivamente il pezzo otenuto viene sottoposto a tratamento di tempra, raddrizzatura e rettifica, analogamente a quanto avviene nell’ arte durante la preparazione degli estrattori noti, senza però dover sotoporre deto pezzo ad alcun processo di normalizzazione.

Ulteriori caratteristiche dell’ invenzione appariranno più chiare dalla descrizione dettagliata che segue, riferita ad una sua forma di realizzazione puramente esemplificativa e quindi non limitativa, illustrata nei disegni annessi, in cui:

fig. 1 Ã ̈ una vista in prospettiva di un tondino pieno da lavorare;

fìg. 2 à ̈ una vista prospettica del tondino di fig. 1 forato longitudinalmente e parzialmente sezionato;

fig. 3 Ã ̈ una vista prospetica del tondino forato di fig. 2 dopo ricalcatura della testa;

fig. 4 à ̈ una vista in sezione dell’estratore a cannocchiale;

fig. 5 Ã ̈ un ingrandimento del dettaglio A di fig. 4 mostrante i due differenti canali a differenti diametri di foratura.

Con riferimento alle figure, la fase iniziale del processo della presente invenzione, identificata qui come fase (a), Ã ̈ rappresentata dalla foratura di una barra metallica piena 1 (fig. 1) per otenere un foro centrale passante 2 lungo tuta la barra avente un diametro prefissato.

Successivamente, la barra forata ottenuta 3 viene sotoposta ad una fase (b) di ricalcatura a caldo della testa 4 utilizzando un punzone (non illustrato) inserito nel foro 2 in una delle due estremità della barra forata 3 in modo da mantenere inalterato il diametro del foro 2 durante la formazione della testa 4 mediante ricalcatura a caldo. Alla fine di questa fase (b) si otiene un corpo tubolare 5 collegato ad una testa 4 dotata di foro centrale 2 il quale si estende uniformemente per tutta la lunghezza di detto corpo tubolare 5.

Successivamente il corpo tubolare 5 dotato di testa 4 forata viene sottoposto ad una fase (c) di trafilatura in corrispondenza di una porzione 6 (fig. 4) inferiore di detto corpo tubolare 5 e posizionata dalla parte opposta a detta testa 4. In questo modo si diminuisce il diametro interno di detta porzione inferiore 6 creando nel contempo un foro 7 (fig. 4) di guida di diametro minore e opposto rispetto a quello di un foro 2’ di scarico (fig.4) che mantiene il diametro di detto foro centrale 2. Detto foro 7 si estende lungo detta porzione inferiore 6 dando origine ad un primo canale 8 (fig.4) mentre detto foro a diametro maggiore 2<5>si estende dalla testa 4 fino all’ inizio di detta porzione inferiore 6 lungo la porzione 10 rimanente di detto corpo tubolare 5. In questo modo si origina anche un secondo canale 9 a diametro maggiore rispetto al primo canale 8. Successivamente il pezzo ottenuto alla fine della fase (c) di trafilatura viene sottoposto in sequenza alle fasi di: (d) tempra dell’ estrattore 100; (e) raddrizzatura e (f) rettifica dello stesso.

Si entrerà ora nel dettaglio delle singole fasi sopra citate. La fase (a) di foratura della barra piena avviene secondo tecniche note, ad esempio utilizzando isole di lavoro automatizzate provviste di unità di foratura che consentono la lavorazione del tondo o barra piena 1. In particolare à ̈ preferibile posizionare una serie di tondi pieni in una giostra rotante che presenta una serie di rispettive cavità per il loro alloggiamento e opportunamente distanziate tra loro. In questo modo la fase (a) viene velocizzata e completamente automatizzata.

La fase (b) di ricalcatura a caldo (upset forging) della testa 4 avviene secondo tecniche note normalmente utilizzate per ottenere bulloni, tiranti e viti, ad esempio utilizzando una pressa verticale, inserendo verticalmente il tondino forato 3 ottenuto dalla foratura del tondo 1 nella precedente fase (a), in un mandrino (non illustrato nelle figure) di lunghezza minore del tondino forato 3. Detto mandrino e detto tondino forato 3 sono circondati da una matrice sagomata come il pezzo finale da ottenere, in particolare con la stessa sagoma della testa 4 che si vuole ottenere. Detta matrice à ̈ inoltre dotata di serpentina riscaldante nella parte superiore in prossimità della sagoma della testa che si vuole ottenere. Quando si va a comprimere successivamente con una pressa o un martello la parte superiore del tondino forato 3 che à ̈ stata riscaldata, si ottiene la ricalcatura della testa 4. Detta pressa può essere una pressa idraulica o qualsiasi altro tipo di pressa comunemente utilizzata nei processi di ricalcatura a caldo.

E’ anche possibile effettuare la ricalcatura in automatico posizionando una serie di mandrini e le corrispondenti matrici, su un giostra rotante che presenta una serie di rispettive cavità per il loro alloggiamento e opportunamente distanziate tra loro. Preferibilmente la giostra rotante à ̈ la stessa utilizzata nella fase precedente (a). In questo modo anche la fase (b) viene velocizzata e completamente automatizzata.

Grazie alla presenza di un punzone (non illustrato nelle figure) inserito nel foro 2 prima dell’azionamento della pressa durante la fase di ricalcatura (b) à ̈ possibile ricavare la testa 4 o spallamento senza ovalizzare o alterare in alcun modo il foro 2 precedentemente ricavato e il corrispondente diametro. Il punzone à ̈ in un materiale a più alta temperatura di fusione rispetto al materiale utilizzato per realizzare l’estrattore.

La fase (c) di trafilatura à ̈ un processo di formatura che induce un cambiamento nella forma del materiale grezzo di partenza attraverso la deformazione plastica dovuta all'azione di forze impresse da attrezzature e matrici esternamente alla porzione inferiore 6 della barra forata 3 (qui indicata anche come tubo). Questa operazione può essere effettuata utilizzando macchine trafilatrici convenzionali: ad esempio, la trafilatrice può essere costituita da un supporto che reca la trafila ad un'estremità e sul quale scorre una slitta munita della pinza di trazione. Preferibilmente la trafilatura avviene utilizzando un’anima avente un diametro esterno sostanzialmente pari a quello del foro di guida che si vuole ottenere, su cui va infilata la porzione inferiore 6 del tubo 3. Intorno a tale porzione inferiore 6 del tubo 3 à ̈ posizionata una matrice esterna riscaldante che fa da trafila. Grazie a questo processo si ottengono pezzi caratterizzati da grande precisione dimensionale e notevole levigatezza superficiale.

A questo punto, si procede con la prima e unica fase termica del processo della presente invenzione rappresentata dalla fase (d) di tempra. Questa fase viene eseguita secondo tecnica nota. Anche nel processo della presente invenzione la tempra à ̈ necessaria per conferire al tubo 3 dotato di testa 4 la necessaria resistenza meccanica per poter subire le successive lavorazione meccaniche di raddrizzatura e rettifica.

Anche la fase (e) di raddrizzatura viene effettuata secondo tecnica nota: essa viene utilizzata per ottenere la rettilineità necessaria alla barra forata 3 per essere trasformata nell’estrattore a cannocchiale 100 (fig. 4). Inoltre la raddrizzatura à ̈ atta a ridurre le tensioni generatesi nelle fasi precedenti.

La fase (f) di rettifica interna viene eseguita con una macchina chiamata rettificatrice, che ha come utensile una mola a grana fine ed estremamente dura. La rettifica serve per portare una qualsiasi superficie cilindrica, conica o sagomata, interna o esterna, nello stato di forma o superfìcie ottimale di progetto. Di fatto la rettifica fa sì che tutti i residui o il materiale in eccesso vengano eliminati garantendo alla superficie lavorata un alto grado di finitura. Generalmente la rettifica in tondo si esegue montando il pezzo su un mandrino, che ruota lentamente nello stesso senso della mola.

Alla fine del processo della presente invenzione si ottiene un estrattore a cannocchiale 100 metallico formato da un corpo tubolare 5 forato longitudinalmente il quale termina, ad una estremità, con una testa 4 avente un foro centrale 2’ che si estende fino ad una porzione 10 di detto corpo tubolare 5 mentre la porzione rimanente 6 di detto corpo tubolare 5 ha un foro 7 con diametro interno inferiore a quello del foro T di detta testa 4. 1 fori 2’ e 7 inoltre determinano due rispettivi canali 9, 8 ottenuti a seguito della fase di foratura e di trafilatura.

Il presente processo presenta il vantaggio di non richiedere più la fase di normalizzazione; inoltre non à ̈ più necessario effettuare due fasi differenti di foratura del tondo per ricavare due fori di diametro differente: quello di scarico a diametro maggiore e quello guida a diametro minore.

Ciò comporta un notevole risparmio di tempo perchà ̈ fino alla tempra le fasi del processo attuale sono tutte lavorazioni meccaniche realizzabili in officina in macchine automatiche ad alta produttività.

Una volta eseguita la fase (d) di tempra al di fuori dell’ officina meccanica, le fasi di raddrizzatura e rettifica avvengono anch’esse in officina in maniera automatica su giostre rotanti analogamente alle fasi meccaniche (a), (b).

L’estrattore a cannocchiale 100 così ottenuto viene poi utilizzato come gli estrattori a cannocchiale noti nell’arte in combinazione con espulsori, o aste di espulsione per stampi, allo scopo di espellere il prodotto in plastica stampato o parte di esso.

I diametri del foro guida 7 e del foro di scarico 2’ non sono vincolanti ai fini della presente invenzione ma dipendono dall’applicazione finale dell’estrattore. In una realizzazione preferita il diametro interno del foro guida 7 dell’estrattore può variare da 1/2" a 1 1/4".

Anche gli spessori degli estrattori a cannocchiale non sono vincolanti ai fini della presente invenzione. In una realizzazione preferita possono essere compresi tra 0,5 mm a 5 mm.

Generalmente il materiale metallico utilizzato nella realizzazione del presente estrattore a cannocchiale à ̈ un acciaio speciale, principalmente acciaio 1.2516 e acciaio 1.2343, anche se il presente processo può essere utilizzato nella realizzazione di estrattori a cannocchiale in altri metalli su specifica richiesta del cliente in base all’applicazione.

Alla forma di realizzazione dell’ invenzione sopra descritta possono essere apportate numerose modifiche e variazioni di dettaglio alla portata di un tecnico del ramo, rientranti comunque entro l’ambito dell’invenzione espresso dalle rivendicazioni annesse.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Processo per produrre un estratore a cannocchiale (100) metallico formato da un corpo tubolare (5) forato longitudinalmente il quale termina, ad una delle due estremità, con una testa (4) con un foro centrale (2’) estendentesi fino ad una porzione (10) di deto corpo tubolare (5), la porzione rimanente (6) di deto corpo tubolare (5) avente un foro (7) con diametro interno inferiore a quello del foro (2’) di detta testa (4), deti fori (2’, 7) determinando rispetivi canali (9, 8), deto processo comprendendo le seguenti fasi: - foratura di una barra metallica piena (1) per creare un foro passante (2) estendentesi per tutta la lunghezza della barra (1) e avente un diametro uguale a quello di deto foro (2’); - formazione di detta testa (4) mediante ricalcatura a caldo di deta barra forata; - successiva trafilatura di deta porzione (6) di detta barra forata dotata di detta testa (4) per otenere detto foro (7) di minor diametro e deti canali (9,8); - esecuzione di trattamenti di tempra, raddrizzatura e retifica.
2. 2. Processo secondo la rivendicazione 1 in cui deta foratura della barra metallica piena (1) genera il foro di scarico (2’) dell’estrattore a cannocchiale (100).
3. 3. Processo secondo la rivendicazione 1 o 2 in cui deta fase di ricalcatura a caldo della testa (4) avviene utilizzando un punzone inserito in deto foro (2) in una delle estremità di detta barra forata.
4. 4. Processo secondo la rivendicazione 1 o 2 in cui dopo la fase di ricalcatura a caldo della testa (4) si ottiene una barra forata (3) dotata di testa (4) avente una foratura uniforme lungo tuta la sua lunghezza corrispondente al diametro del foro (2’).
5. 5. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui la trafilatura di detta porzione inferiore (6) della barra forata (3) dalla parte opposta alla testa (4) crea il foro (7) di guida avente un diametro minore rispetto a quello del foro di scarico (2) e il corrispondente canale (8).
6. 6. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui la foratura à ̈ automatizzata e le barre piene (1) sono posizionate in una giostra rotante avente una pluralità di cavità atte all’alloggiamento di dette barre (1) opportunamente distanziate tra loro.
7. 7. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui la fase di ricalcatura della testa (4) Ã ̈ automatizzata e le barre forate (3) sono posizionate su una serie di mandrini e circondate da rispettive matrici, detti mandrini e/o matrici essendo alloggiati su una giostra rotante.
8. 8. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui il trattamento di tempra à ̈ effettuato mediante riscaldamento e rapido raffreddamento.
9. 9. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui la fase di raddrizzatura e/o rettifica à ̈ automatizzata con l’impiego di giostre rotanti.
10. 10. Estrattore a cannocchiale metallico (100), preferibilmente in acciaio 1.2516 o acciaio 1.2343, ottenibile dal processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti.