ITMI20110903A1 - Impianto e metodo per l'iniezione in stampo di alluminio semisolido - Google Patents

Description

“Impianto e metodo per l’iniezione in stampo di alluminio semisolidoâ€

DESCRIZIONE

[0001]. La presente invenzione si riferisce ad un impianto e ad un metodo per l’iniezione in stampo di metallo, ad esempio alluminio, in stato semisolido.

[0002]. Come noto, in ambito automobilistico, à ̈ particolarmente sentita l’esigenza di alleggerire i veicoli. Questa esigenza deve essere conciliata con la contrastante esigenza di avere prodotti di alta qualità ed a costi competitivi. Tuttavia, l’alleggerimento strutturale dei veicoli à ̈ in parte reso vano dalla continua introduzione di componenti, installati sul veicolo per aumentarne la sicurezza ed il comfort.

[0003]. Come noto, per ridurre gli agenti inquinanti à ̈ fortemente sentita l’esigenza di ridurre i consumi dei veicoli. Questa esigenza à ̈ ottenuta migliorando l’efficienza della combustione del motore ed anche, soprattutto, introducendo materiali leggeri per la realizzazione dei componenti principali e strutturali del veicolo.

[0004]. Le leghe di alluminio rappresentano una soluzione ottimale grazie al loro basso valore di densità, un’adeguata caratteristica strutturale e una loro completa riciclabilità. Tuttavia, anche se i processi di trasformazione dell’alluminio, in particolare quelli fusori, si avvalgono di raffinate metodologie di simulazione e di controllo di processo, di fatto non sono presenti soluzioni risolutive per conciliare la leggerezza del componente e le sue alte prestazioni meccaniche. Soluzioni note, ad esempio per la trasformazione dell’alluminio, sono ad esempio la pressocolata, la fusione in gravità e la fusione a bassa pressione.

[0005]. In particolare, la pressocolata permette di avere sezioni sottili nei componenti, pur non garantendo caratteristiche strutturali che generalmente rimangono raggiungibili solo con fusioni in gravità. Tuttavia, la qualità dei getti pressocolati non sempre raggiunge i livelli desiderati, a causa dell’inglobamento di aria all’interno del pezzo così ottenuto ed anche a causa dei ritiri dovuti alla solidificazione, che risultano particolarmente incidenti a causa della solidificazione del getto e l’impossibilità di ulteriormente alimentare materiale in fase di sua solidificazione.

[0006]. Il documento US 3,954,455, a nome Massachussettes Institute of Technology (M.I.T.) descrive un metodo per avere alluminio in stato semisolido, dove si ottiene una microstruttura di tipo globulare nella fase solida solo nel caso in cui venga mantenuto il bagno in una vigorosa agitazione nel corso della solidificazione, impedendo l’accrescimento delle dendriti. Questa lega a struttura globulare possiede, a temperature comprese nell’intervallo di solidificazione, proprietà pseudoplastiche e tixotropiche in cui la viscosità diminuisce con l’aumentare dell’agitazione e con il tempo di agitazione o mescolatura. Tale soluzione permette una formatura mediante convenzionali processi di deformazione, permettendo di ottenere una riduzione dei pesi e degli spessori dei getti.

[0007]. Tuttavia, seppur soddisfacente sotto alcuni punti di vista, tale soluzione comporta una serie di passaggi del metallo dal forno fusorio al crogiuolo di miscelazione e raffreddamento, quindi nel contenitore di iniezione e, infine, nello stampo di formatura, comportando la formazione di ossidi anche in forma di pellicole nonché l’intrappolamento di impurità che deteriorano drasticamente la qualità dei getti.

[0008]. Il documento US 6,808,004, a nome THT Press Inc., descrive il raffreddamento del metallo fuso disposto nel cilindro di iniezione, senza che venga agitato, ma introducendo degli additivi che favoriscono la germinazione dei nuclei di solidificazione e quindi la formazione di globuli anziché rami lunghi dendritici.

[0009]. Anche questa soluzione, non risolve il problema della formazione di ossidi ed in particolar modo di pellicole superficiali del metallo che resta fermo durante il suo parziale raffreddamento, pellicole che iniettate nello stampo si ripiegano formando porzioni del getto aventi una forte discontinuità strutturale.

[0010]. Il documento US 6,901,991, a nome THT Press Inc., descrive una soluzione in cui à ̈ previsto un dispositivo che, inserito all’interno del metallo fuso, velocizza il suo raffreddamento nel tentativo di formare i globuli in tempi contenuti e tali da limitare l’accrescimento di una pellicola di ossido sulla superficie del metallo, pellicola che tuttavia inevitabilmente viene a formarsi.

[0011]. Anche questa soluzione risulta particolarmente complessa nella sua realizzazione e incapace di risolvere completamente il problema.

[0012]. Il documento US 7,441,584 a nome THT Press Inc., insegna a disporre il metallo fuso in una camera di un gruppo cilindro pistone e, per ulteriormente abbreviare i tempi di formatura del semisolido, prevedere l’inserimento di un agitatore posto in prossimità della parete del cilindro e del fondo o cielo del pistone.

[0013]. Tale soluzione, porta all’introduzione di una più alta probabilità di inserimento di impurità all’interno del metallo fuso e necessita, come chiaramente indicato nella descrizione, di tempi ciclo che di fatto risultano molto lunghi ed inadatti ad impianti industriali (ad esempio US 7,441,584 indica chiaramente periodi ciclo ottimali di circa 25 secondi).

[0014]. È obiettivo della presente invenzione quello di predisporre un impianto ed un metodo per l’iniezione in stampo di alluminio semisolido, il quale presenti caratteristiche strutturali e funzionali tali da soddisfare le suddette esigenze e da ovviare, nel contempo, gli inconvenienti citati con riferimento alla tecnica nota.

[0015]. Tale problema à ̈ risolto da un impianto secondo la rivendicazione 1, nonché da un metodo secondo la rivendicazione 11.

[0016]. Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’impianto del metodo secondo l’invenzione appariranno dalla descrizione di seguito riportata di suoi esempi preferiti di realizzazione, dati a titolo indicativo e non limitativo, con riferimento alle annesse figure, nelle quali:

[0017]. la figura 1 rappresenta schematicamente in vista assonometrica un impianto secondo una prima forma di realizzazione;

[0018]. la figura 2 rappresenta in vista assonometrica un impianto secondo una seconda forma di realizzazione;

[0019]. la figura 3 rappresenta, parzialmente in sezione trasversale alla camera di iniezione, un particolare dell’impianto di figura 1;

[0020]. la figura 4 rappresenta in vista assonometrica un particolare dell’impianto di figura 2, in particolare in una sua fase di utilizzo che prevede il versamento del metallo fuso nella camera di iniezione;

[0021]. la figura 5 rappresenta in vista assonometrica un particolare dell’impianto di figura 2, in particolare nella fase di chiusura della camera di iniezione;

[0022]. la figura 6 rappresenta in sezione trasversale alla camera di iniezione un ulteriore particolare dell’impianto in cui la camera di iniezione à ̈ in posizione accoppiata ad uno stampo per iniettare il metallo semisolido in una camera di stampo;

[0023]. la figura 7 rappresenta in vista assonometrica un particolare ingrandito della fase operativa di figura 4;

[0024]. la figura 8 rappresenta in vista assonometrica un’altra fase operativa dell’impianto di figura 2, in cui la camera di iniezione viene chiusa da un coperchio immergendo contemporaneamente un agitatore o mescolatore;

[0025]. la figura 9 rappresenta in vista assonometrica un particolare di un’ulteriore fase operativa dell’impianto di figura 2, in cui si misura la temperatura del metallo semisolido prima, durante o dopo il suo raffreddamento e uniformazione/miscelazione;

[0026]. la figura 10 rappresenta in vista assonometrica un particolare di un’ulteriore fase operativa dell’impianto di figura 2, in cui si mescola il metallo fuso, si raffredda e si inietta gas inerte;

[0027]. la figura 11 rappresenta in vista assonometrica un particolare di un’ulteriore fase operativa dell’impianto di figura 2, in cui si solleva il coperchio dalla camera di iniezione;

[0028]. la figura 12 e la figura 13 rappresentano in vista laterale ed assonometrica alcuni particolari del dispositivo di mescolamento del metallo fuso o semisolido posto nella camera di iniezione;

[0029]. la figura 14 rappresenta in vista assonometrica un particolare secondo una ulteriore forma di realizzazione del dispositivo di mescolamento del metallo fuso o semisolido posto nella camera di iniezione e chiusura della stessa;

[0030]. la figura 15 rappresenta in una vista assonometrica un ancora ulteriore particolare di una fase operativa dell’impianto di figura 2 in cui si avvicina la camera di iniezione ad uno stampo per iniettare il metallo semisolido;

[0031]. le figure 16, 17 e 18 rappresentano in sezione alcuni particolari delle fasi operative di iniezione del metallo semisolido in uno stampo;

[0032]. la figura 19 rappresenta in un diagramma cartesiano riportante la temperatura del metallo semisolido in ascisse e la frazione solida del metallo in ordinate una curva in cui sono evidenziate due condizioni ottimali di utilizzo dell’impianto;

[0033]. le figure 20 e 21 rappresentano delle microfotografie dello stato del materiale ottenuto con il processo qui descritto, con solidificazione globulare la figura 20, e ottenuto con raffreddamento in stampo secondo lo stato della tecnica, con solidificazioni dendritiche la figura 21.

[0034]. Con riferimento alle suddette figure, con 1 Ã ̈ genericamente indicato un impianto.

[0035]. In accordo con una forma di realizzazione, l’impianto 1 à ̈ un impianto per l’iniezione in uno stampo 2 di metallo semisolido 3.

[0036]. In accordo con una forma di realizzazione, detto stampo 2 comprende una camera di stampo 16 adatta a ricevere il metallo attraverso una bocca di iniezione di stampo 17.

[0037]. In accordo con una forma di realizzazione, detto impianto comprende almeno un dispositivo a pressa 4 per l’iniezione a pressione di metallo 3 in detto stampo 2.

[0038]. In accordo con una forma di realizzazione, detto almeno un dispositivo a pressa comprende un cilindro 5 avente asse X-X sostanzialmente verticale ed una bocca di accoppiamento 15 alla bocca di iniezione 17 di detto stampo 2, nonché un pistone di spinta 6 accolto in detto cilindro, definendo con detto cilindro una camera di iniezione 7 adatta a contenere metallo fuso 10.

[0039]. In accordo con una forma di realizzazione, detto cilindro 5 presenta passaggi 8, o condotti interni o un circuito di condotti, per ricevere fluido di raffreddamento 9 capace a raffreddare detto metallo fuso 10 versato in detta camera di iniezione 7, trasformandolo in metallo semisolido 3.

[0040]. In accordo con una forma di realizzazione, una tazza 18 di prelevamento del metallo fuso 10 Ã ̈ adatta a prelevare del metallo e versalo in detta camera di iniezione 7.

[0041]. In accordo con una forma di realizzazione, detto impianto comprende un dispositivo di posizionamento 11.

[0042]. In accordo con una forma di realizzazione, detto dispositivo di posizionamento 11 supporta un dispositivo di mescolamento 12, e detto dispositivo di mescolamento 12 presenta una porzione attiva 14 ed à ̈ associato ad una cappa o coperchio 13 adatta a chiudere detta camera di iniezione 7.

[0043]. In accordo con una forma di realizzazione, detto dispositivo di posizionamento 11 Ã ̈ adatto a posizionare selettivamente detto dispositivo di mescolamento 12 con detta porzione attiva 14 in detta camera di iniezione 7 e uniformare la temperatura del metallo semisolido 3 e contemporaneamente per posizionare detta cappa o coperchio 13 a temporanea chiusura di detta bocca 15 di accoppiamento del dispositivo a pressa 4 allo stampo 2.

[0044]. In accordo con una forma di realizzazione, un dispositivo attuatore 19 selettivamente agisce su detto pistone di spinta 6 per iniettare detto metallo semisolido 3 in detto stampo 2 quando la bocca di accoppiamento 15 della camera di iniezione 7 Ã ̈ riaperta e collegata alla bocca di iniezione 17 di detto stampo 2.

[0045]. In accordo con una forma di realizzazione, in detto impianto à ̈ compreso un dispositivo di rilevamento della temperatura del metallo 21 avente una sua porzione attiva 22. In accordo con una forma di realizzazione, detto dispositivo di rilevamento della temperatura del metallo 21 à ̈ associato a detta cappa o coperchio 13 per immergere selettivamente la sua porzione attiva 22 nel metallo fuso o semisolido 10, 3 quando la cappa o coperchio 13 à ̈ posta a chiusura della bocca di accoppiamento del cilindro allo stampo 15.

[0046]. In accordo con una forma di realizzazione, detto dispositivo di rilevamento della temperatura del metallo 21 essendo collegato ad un dispositivo di controllo 23 dell’impianto 1. In accordo con una forma di realizzazione, detto dispositivo di rilevamento della temperatura del metallo 21 à ̈ collegato ad un dispositivo di azionamento 24 di movimentazione della sonda in inserimento del dispositivo di temperatura 21 nella camera di iniezione 7 ed estrazione del dispositivo di temperatura 21 dalla camera di iniezione 7.

[0047]. In accordo con una forma di realizzazione, detto pistone di spinta 6 comprende passaggi 25 per ricevere fluido di raffreddamento 9 per il raffreddamento di detto metallo fuso 10.

[0048]. In accordo con una forma di realizzazione, detti passaggi 8, 25 di detto cilindro e detto pistone sono in collegamento fluidico con un circuito di raffreddamento collegato ad un dispositivo di regolazione del flusso di fluido di raffreddamento 9 ed ad un serbatoio del fluido di raffreddamento 54.

[0049]. In accordo con una forma di realizzazione, detto dispositivo di regolazione del flusso di fluido di raffreddamento 9 Ã ̈ azionato in modo controllato.

[0050]. In accordo con una forma di realizzazione, in detto impianto à ̈ compreso un dispositivo di rilevamento temperatura 20 del fluido di raffreddamento 9 presente nei passaggi di raffreddamento 8, 25 del cilindro 5 e/o del pistone di spinta 6, preferibilmente ma non necessariamente a valle del cilindro e del pistone.

[0051]. In accordo con una forma di realizzazione, detto dispositivo di rilevamento temperatura del fluido di raffreddamento 20 à ̈ operativamente collegato con un dispositivo di controllo 23 dell’impianto.

[0052]. In accordo con una forma di realizzazione, detto dispositivo di regolazione del flusso di fluido di raffreddamento 9 Ã ̈ azionato in modo controllato retroazionato con detto dispositivo di rilevamento temperatura del fluido di raffreddamento 20.

[0053]. In accordo con una forma di realizzazione, a detta cappa o coperchio 13 Ã ̈ associato un dispositivo di immissione 26 nella camera di iniezione 7 di gas inerte 27, come ad esempio ma non necessariamente azoto.

[0054]. In accordo con una forma di realizzazione, detto dispositivo di immissione di gas inerte 26 comprende un dispositivo di regolazione del flusso di gas 28 da immettere nella camera di iniezione 7, preferibilmente ma non necessariamente comandato in modo controllato.

[0055]. In accordo con una forma di realizzazione, detto dispositivo di mescolamento 12 comprende una girante 29 avente albero di rotazione 33 sostanzialmente verticale X-X e comandato da un azionamento controllato 30 operativamente collegato ad un dispositivo di controllo dell’impianto 23, preferibilmente ma non necessariamente in modo retroazionato.

[0056]. In accordo con una forma di realizzazione, detta girante 29 comprende almeno una pala 31, preferibilmente ma non necessariamente due pale 31. In accordo con una forma di realizzazione, ciascuna pala 31 comprende una estensione 32 sostanzialmente radiale all’albero 33 ed estremità libera arrotondata. In accordo con una forma di realizzazione, detta girante 29 comprende pale sagomate ad elica. In accordo con una forma di realizzazione, in cui detta girante 29 presenta un trattamento superficiale che limita l’adesione del metallo fuso 10. In accordo con una forma di realizzazione, detta girante 29 à ̈ in materiale che limita l’adesione del metallo fuso, ad esempio ma non necessariamente in materiale ceramico.

[0057]. In accordo con una forma di realizzazione, in detto impianto à ̈ compreso un filtro 35 per impurità o ossidi presenti nel metallo fuso 10. Detto filtro 35 à ̈ disposto tra la tazza di prelevamento e versamento del metallo 18 e la camera di iniezione 7. In accordo con una forma di realizzazione, detto filtro 35 comprende un condotto di adduzione del metallo fuso, ad esempio un canale di adduzione 36, disposto in modo da ricevere il metallo fuso dalla tazza 18 e munito di una estremità di versamento 37 affacciata alla camera di iniezione 7 per far fluire il metallo fuso nella camera 7. In accordo con una forma di realizzazione, detto filtro 35 presenta in prossimità della sua estremità di versamento 37 una porzione di filtro 38 munita di passaggi atti a trattenere impurità e/o ossidi e far fluire il metallo fuso, ad esempio ma non necessariamente una porzione di filtro 38 in materiale ceramico e/o comprendente carburi di silicio. In accordo con una forma di realizzazione, detto filtro 35 à ̈ un componente usa e getta sostituibile ogni una o ogni numero limitato di versamenti di metallo fuso 10 nella camera di iniezione7. In accordo con una forma di realizzazione, detto filtro à ̈ posizionato in prossimità della camera di iniezione in modo che la tazza possa in questa versale il metallo fuso attraverso il filtro stesso da un dispositivo di posizionamento 55, ad esempio un robot.

[0058]. In accordo con una forma di realizzazione, un azionamento controllato 30, ad esempio ma non necessariamente retroazionato con un segnale di temperatura e/o un timer, comanda i movimenti del dispositivo di mescolamento 12.

[0059]. In accordo con una forma di realizzazione, un azionamento controllato 24, ad esempio ma non necessariamente retroazionato con un interruttore di chiusura della cappa o coperchio e/o un interruttore di cambio delle condizioni operative dell’impianto e/o un controllore dell’impianto, comanda i movimenti del dispositivo di rilevamento della temperatura del metallo 21. In accordo con una forma di realizzazione, un azionamento controllato 39, ad esempio ma non necessariamente retroazionato con un interruttore di chiusura e apertura della cappa o coperchio, comanda il dispositivo di immissione di gas inerte nella camera di iniezione 26, ad esempio, ma non necessariamente, comanda la regolazione di una elettrovalvola di intercettazione 40 del flusso di adduzione di gas inerte 27.

[0060]. In accordo con una forma di realizzazione, un azionamento controllato 41, ad esempio ma non necessariamente retroazionato con un interruttore o timer di completato riempimento della camera di iniezione 7 e/o di termine di versamento del metallo fuso dalla tazza 18 e/o di posizione del dispositivo a pressa 4 nell’impianto, comanda il posizionamento della cappa o coperchio 13 a chiusura o apertura della bocca di accoppiamento del cilindro allo stampo 15.

[0061]. In accordo con una forma di realizzazione, un azionamento controllato 42, ad esempio ma non necessariamente retroazionato con un interruttore o timer di completata miscelazione del metallo nella camera di iniezione 7 e/o di apertura della cappa o coperchio 13 e/o di posizione del dispositivo a pressa 4 nell’impianto, comanda il posizionamento del dispositivo a pressa 4 con la sua bocca di accoppiamento del cilindro 15 accoppiata alla bocca di iniezione 17 dello stampo 2. In accordo con una forma di realizzazione, un azionamento controllato 43, ad esempio ma non necessariamente retroazionato con un dispositivo di rilevazione della pressione esercitata dal pistone di spinta 44, comanda l’avanzamento del pistone di spinta 6 per iniettare il metallo semisolido 3 nella camera di stampo 16 e mantenere la pressione sino a solidificazione del metallo. In accordo con una forma di realizzazione, detto stampo 2 comprende più porzioni di stampo apribili 46, 47 per estrarre il pezzo solidificato 48. In accordo con una forma di realizzazione, un azionamento controllato 45, 56, ad esempio ma non necessariamente retroazionato con un interruttore o timer di termine di spinta del pistone 6, comanda la chiusura o apertura delle porzioni apribili di stampo 46, 47 per la chiusura a formare la camera di stampo 16 o l’apertura per l’estrazione del pezzo solidificato 48. In accordo con una forma di realizzazione, un azionamento controllato 49, ad esempio ma non necessariamente retroazionato con un dispositivo di rilevamento della temperatura del fluido di raffreddamento del cilindro e/o del pistone, preferibilmente ma non necessariamente posto a valle del cilindro e/o del pistone di spinta, comanda la parzializzazione di una elettrovalvola di regolazione 50 del flusso di fluido di raffreddamento del cilindro 5 e/o del pistone 6, e/o comanda una pompa di afflusso 51 del flusso di fluido di raffreddamento del cilindro 5 e/o del pistone 6. In accordo con una forma di realizzazione, un azionamento controllato 30 del dispositivo di mescolamento 12 retroazionato sulla misura continua o a campione o al cambiare delle condizioni operative dell’impianto della temperatura del metallo.

[0062]. In accordo con una forma di realizzazione, à ̈ compreso un carosello 52 di supporto di una pluralità di dispositivi a pressa 4 con relative camere di iniezione 7 formate dai relativi cilindri 5 pistone 6. In accordo con una forma di realizzazione, dette stazioni sono equidistanziate e permettono contemporaneamente di permettere un carico di metallo fuso, chiudere cappa o coperchio, raffreddare e mescolare il metallo portandolo a semisolido e accostare lo stampo per iniettare il metallo semisolido.

[0063]. In accordo con una forma di realizzazione, una cappa o coperchio 13 per un impianto 1 per l’iniezione in uno stampo 2 di metallo semisolido 3, in cui detto stampo 2 comprende una camera di stampo 16 adatta a ricevere il metallo attraverso una bocca di iniezione di stampo 17 e detto impianto comprende almeno un dispositivo a pressa 4 di iniezione a pressione di metallo 3 in detto stampo 2, in cui detto almeno un dispositivo a pressa 4 comprendendo un cilindro 5 avente asse X-X sostanzialmente verticale ed una bocca di accoppiamento 15 alla bocca di iniezione 17 di detto stampo 2 ed un pistone di spinta 6 accolto in detto cilindro, definendo con detto cilindro una camera di iniezione 7 adatta a contenere metallo fuso 10, detta cappa o coperchio 13 essendo supportata da un dispositivo di posizionamento 11, in cui detto dispositivo di posizionamento 11 supporta inoltre un dispositivo di mescolamento 12, detto dispositivo di mescolamento 12 avendo una porzione attiva 14 ed essendo associato a detta cappa o coperchio 13 ed in cui detto dispositivo di posizionamento 11 essendo disposto per posizionare selettivamente detto dispositivo di mescolamento 12 con detta porzione attiva 14 in detta camera di iniezione 7 e uniformare la temperatura del metallo semisolido 3, contemporaneamente posiziona detta cappa o coperchio 13 a temporanea chiusura di detta bocca 15 di accoppiamento del dispositivo a pressa 4 allo stampo 2.

[0064]. Di seguito vengono descritti alcuni esempi di metodi di utilizzo di un impianto per l’iniezione in uno stampo 2 di metallo semisolido 3 in cui detto stampo 2 comprende una camera di stampo 16 adatta a ricevere il metallo attraverso una bocca di iniezione di stampo 17.

[0065]. In accordo con una forma generale di realizzazione, questo impianto vene utilizzato per processare metallo semisolido, ad esempio alluminio o lega di alluminio.

[0066]. In accordo con una forma di realizzazione, in detto impianto à ̈ previsto almeno un dispositivo a pressa 4 associabile a detto stampo per l’iniezione a pressione di metallo 3 in detto stampo 2.

[0067]. In accordo con una forma di realizzazione, detto almeno un dispositivo a pressa comprendendo un cilindro 5 avente asse X-X sostanzialmente verticale ed una bocca di accoppiamento 15 alla bocca di iniezione 17 di detto stampo 2 ed un pistone di spinta 6 accolto in detto cilindro, definendo con detto cilindro una camera di iniezione 7 adatta a contenere metallo fuso 10.

[0068]. Detto metodo comprende, in accordo con una forma di realizzazione, le fasi di:

[0069]. - prelevare con una tazza di prelevamento 18 metallo fuso 10 e versare detto metallo fuso in detta camera di iniezione 7;

[0070]. - supportare mediante un dispositivo di posizionamento 11 una cappa o coperchio 13 e un dispositivo di mescolamento 12 associato a detta cappa,

[0071]. - posizionare una porzione attiva 14 di detto dispositivo di mescolamento 12 in detta camera di iniezione 7

[0072]. e contemporaneamente

[0073]. - posizionare detta cappa o coperchio 13 a temporanea chiusura di detta bocca 15 di accoppiamento del dispositivo a pressa 4 allo stampo 2;

[0074]. - raffreddare detto metallo fuso 10 posto in detta camera di iniezione mediante fluido di raffreddamento 9 presente in passaggi 8 per ricevere il fluido di raffreddamento previsti in detto cilindro 5

[0075]. e contemporaneamente

[0076]. - mescolare detto metallo fuso 10 versato in detta camera di iniezione 7 con detta porzione attiva 14 di detto dispositivo di mescolamento 12, mentre detta cappa o coperchio 13 chiude detta bocca 15 di accoppiamento del dispositivo a pressa 4

[0077]. - trasformare detto metallo in metallo semisolido 3 e uniformare la temperatura del metallo semisolido 3.

[0078]. Quindi successivamente

[0079]. - iniettare con un dispositivo attuatore 19 che selettivamente agisce su detto pistone di spinta 6 detto metallo semisolido 3 in detto stampo quando la bocca di accoppiamento 15 della camera di iniezione 7 Ã ̈ aperta e collegata alla bocca di iniezione 17 di detto stampo 2.

[0080]. In accordo con una forma di realizzazione, à ̈ prevista l’ulteriore fase di rilevare la temperatura del metallo contenuto nella camera di iniezione 7. In accordo con una forma di realizzazione, si prevede l’utilizzo di un dispositivo di rilevamento della temperatura del metallo 21 munito di una porzione attiva 22 e si immerge la porzione attiva 22 del dispositivo nel metallo fuso o semisolido 10, 3 mentre la cappa o coperchio 13 à ̈ posta a chiusura della bocca di accoppiamento del cilindro allo stampo 15.

[0081]. In accordo con una forma di realizzazione, si utilizza la temperatura rilevata del metallo contenuto nella camera di iniezione 7 per controllare le fasi operative dell’impianto 1. In accordo con una forma di realizzazione, la misura della temperatura del metallo contenuto nella camera di iniezione 7 viene utilizzata per stabilire, al raggiungimento di una temperatura predefinita o ottimale, l’interruzione della fase di mescolamento del metallo ed apertura della camera di iniezione con estrazione del dispositivo di mescolamento 12.

[0082]. In accordo con una forma di realizzazione, si rileva la temperatura del metallo e si controlla che la temperatura raggiunga un valore predefinito o ottimale rilevando il tempo utilizzato per mescolare il metallo e raffreddare il metallo sino alla condizione ottimale e immagazzinare l’informazione del tempo necessario per mescolare e raffreddare, in modo da poter utilizzare questa informazione in cicli di utilizzo dell’impianto successivi, evitando l’utilizzo della fase di rilevazione della temperatura del metallo contenuto nella camera di iniezione per ogni ciclo di lavoro.

[0083]. In accordo con una forma di realizzazione, à ̈ prevista l’ulteriore fase di:

[0084]. - raffreddare il pistone di spinta 6 che delimita la camera di iniezione 7, in modo da raffreddare detto metallo fuso 10.

[0085]. In accordo con una forma di realizzazione, si regola un flusso di fluido di raffreddamento 9 previsto in passaggi 8, 25 previsti nel cilindro e/o nel pistone di spinta. In accordo con una forma di realizzazione, detta regolazione avviene in modo controllato rilevando la temperatura del metallo contenuto nella camera di iniezione 7. In accordo con una forma di realizzazione, viene regolato il flusso del fluido di raffreddamento in modo che la temperatura del metallo fuso contenuta nella camera di iniezione 7 raggiunga un valore di temperatura predefinito o ottimale entro un tempo ciclo predefinito o limite.

[0086]. In accordo con una forma di realizzazione, la regolazione del flusso di fluido di raffreddamento 9 avviene rilevando la temperatura del fluido di raffreddamento 9 presente nei passaggi di raffreddamento 8, 25 del cilindro 5 e/o del pistone di spinta 6.

[0087]. In accordo con una forma di realizzazione, à ̈ prevista l’ulteriore fase di:

[0088]. - immettere nella camera di iniezione 7 temporaneamente chiusa dalla cappa o coperchio 13 gas inerte 27. Vantaggiosamente, il gas inerte 27 immesso nella camera di iniezione 7 Ã ̈ azoto.

[0089]. In accordo con una forma di realizzazione, si regola il flusso di gas 28 da immettere nella camera di iniezione 7, preferibilmente ma non necessariamente, in modo da raggiungere un flusso predefinito o ottimale.

[0090]. In accordo con una forma di realizzazione, à ̈ prevista l’ulteriore fase di comandare con un azionamento controllato 30 il dispositivo di mescolamento 12 comprendente una girante 29 in modo da regolare la rotazione di detta girante, preferibilmente ma non necessariamente in modo retroazionato ad esempio sulla velocità di rotazione della girante. In accordo con una forma di realizzazione, si mescola il metallo fuso contenuto nella camera di iniezione 7 sostanzialmente in direzione circonferenziale utilizzando elementi trasversali alle pareti del cilindro 5, preferibilmente ma non necessariamente mescolando lungo due percorsi circonferenziali trasversali alle pareti del cilindro e posti a due altezze diverse rispetto al fondo della camera di iniezione 7 o cielo del pistone di spinta 6.

[0091]. In accordo con una forma di realizzazione, si mescola il metallo lungo percorsi circonferenziali sostanzialmente trasversali al cilindro 5 lasciando un predefinito spazio tra detta parete del cilindro 5 ed il dispositivo di mescolamento 12, e/o un predefinito spazio tra il dispositivo di mescolamento 12 e il pistone di spinta 6.

[0092]. In accordo con una forma di realizzazione, sono previste le ulteriori fasi di definire una temperatura ottimale del metallo semisolido 3 contenuto nella camera di iniezione 7, ad esempio ma non necessariamente utilizzando alluminio ad una temperatura compresa tra i 580° e 600°C, preferibilmente circa 590°C, si procede alla taratura dell’impianto 1 in modo da avere un tempo ciclo di raffreddamento ed uniformazione della temperatura del metallo semisolido 3 inferiore ad un tempo ciclo limite. In queste condizioni si misura la temperatura del metallo; la velocità di rotazione del dispositivo di mescolamento 12; il flusso ottimale del gas inerte iniettato nella camera di iniezione 7; la temperatura ottimale del fluido di raffreddamento circolante all’interno del cilindro 5 ed eventualmente del pistone di spinta 6; e/o una valutazione della portata del fluido di raffreddamento.

[0093]. Detto tempo ciclo viene impostato per l’impianto per successive fasi di lavorazione.

[0094]. In accordo con una forma di realizzazione, il tempo ciclo della fase di mescolamento e raffreddamento viene ricalcolato soltanto al cambiare dei parametri dell’impianto ad esempio, ma non necessariamente, utilizzando la temperatura del metallo contenuta nella camera di iniezione e di conseguenza modificando i parametri di velocità di movimentazione del dispositivo di mescolamento, del flusso di gas inerte, della temperatura o del flusso del fluido di raffreddamento contenuto nel cilindro e/o nel pistone di spinta.

[0095]. In accordo con una forma di realizzazione, durante la fase di versamento del metallo fuso 10 dalla tazza 18 alla camera di iniezione 7, il metallo fuso 10 viene filtrato in modo da eliminare le impurità e/o gli ossidi presenti eventualmente nel metallo.

[0096]. In accordo con una forma di realizzazione, si filtra il metallo versato dalla tazza alla camera di iniezione mediante un filtro del tipo usa e getta, sostituendo detto filtro 35 ogni una o ogni numero limitato di versamenti del metallo fuso 10 nella camera di iniezione 7.

[0097]. In accordo con una forma di realizzazione, si mescola il metallo fuso comandando il dispositivo di mescolamento 12 in modo retroazionato utilizzando un segnale di temperatura del metallo fuso e/o un segnale di tempo di durata della fase di mescolatura. In accordo con una forma di realizzazione, si movimenta la cappa o coperchio azionando il dispositivo di posizionamento in funzione delle condizioni operative dell’impianto ad esempio, ma non necessariamente, retroazionando in funzione del segnale di temperatura del metallo presente nella camera di iniezione. In accordo con una forma di realizzazione, si controlla l’immissione di gas inerte nella camera di iniezione comandando un dispositivo di parzializzazione del flusso del gas inerte mediante un segnale di posizione della cappa e/o coperchio.

[0098]. In accordo con una forma di realizzazione, à ̈ prevista una movimentazione dell’impianto a passi o stazioni o fasi, in cui:

[0099]. - Ã ̈ prevista una prima fase di carico del metallo fuso nella camera di iniezione.

[00100]. In accordo con una forma di realizzazione, Ã ̈ prevista una fase di rotazione e/o traslazione che sposta la camera di iniezione ad una seconda stazione.

[00101]. In accordo con una forma di realizzazione:

[00102]. - Ã ̈ prevista una seconda fase di chiusura con la cappa o coperchio della camera di iniezione ed avvio della contemporanea miscelazione e raffreddamento del metallo contenuto nella camera di iniezione.

[00103]. In accordo con una forma di realizzazione, à ̈ prevista l’ulteriore fase di iniezione di gas inerte nella camera di iniezione chiusa dalla cappa o coperchio.

[00104]. In accordo con una forma di realizzazione, Ã ̈ prevista la fase di misurazione della temperatura del metallo contenuto nella camera di iniezione.

[00105]. Successivamente à ̈ prevista la fase di rotazione e/o traslazione della camera di iniezione in un’ulteriore stazione;

[00106]. - à ̈ quindi prevista l’azione di iniezione movimentando il pistone di spinta della camera di iniezione quando questa à ̈ accoppiata allo stampo.

[00107]. In accordo con una forma di realizzazione, dette stazioni sono previste in una macchina a carosello ed à ̈ prevista la fase di movimentazione di detta macchina a carosello in modo controllato, preferibilmente ma non necessariamente retroazionato.

[00108]. Di seguito si riportano alcune forme di funzionamento dell’impianto secondo l’invenzione.

[00109]. In accordo con una forma di utilizzo, il processo si divide in due macro fasi:

[00110]. - preparazione della lega madre in un forno di attesa 53 e

[00111]. - formatura del pezzo, ad esempio un corpo di una pinza freno, mediante iniezione ad alta pressione, dopo creazione del materiale semi solido.

[00112]. 1. Preparazione della lega madre in un forno di attesa.

[00113]. a) La lega viene preparata in un forno, ad esempio a gas, nel quale vengono versati gli elementi chimici secondo proporzioni ponderali prestabilite e rispondenti a determinate procedure (o ricette).

[00114]. b) Vantaggiosamente, ma non necessariamente, dalla lega vengono prelevati alcuni campioni di materiale che vengono sottoposti ad analisi chimica di verifica.

[00115]. c) Una certa quantità prestabilita di materiale viene versato in un forno, detto forno di attesa 53, nei pressi della postazione di formatura finale; nel predetto forno di attesa viene successivamente calato un dispositivo che, mediante insufflaggio di gas inerte che passa attraverso una girante metallica, favorisce la separazione delle impurità e delle bolle di idrogeno contenuto nella lega fusa proveniente dal forno di fusione.

[00116]. d) Il materiale nel forno di attesa a bordo macchina viene pulito mediante appositi attrezzi da fonderia, distaccando la superficie esposta all’aria e per questo sporca delle impurità portate a galla dal precedente processo di degasaggio.

[00117]. e) Il materiale contenuto nel forno di attesa, se giudicato idoneo a quanto richiesto da specifiche di controllo in termini di densità e composizione chimica, à ̈ pronto per essere utilizzato nella successiva fase di formatura.

[00118]. 2. Formatura del pezzo, ad esempio del corpo della pinza freno, mediante iniezione ad alta pressione, dopo creazione del materiale semi solido.

[00119]. f) Il braccio di un manipolatore 57 comandato elettronicamente, recante al suo estremo una tazza 18 di materiale metallico rivestito di vernice protettiva o di materiale ceramico, si avvicina alla bocca del forno di attesa, si abbassa di una distanza predefinita e si immerge nel materiale 10 contenuto nel forno di attesa.

[00120]. g) Una quantità predefinita di metallo entra nella tazza immersa nel forno di attesa.

[00121]. h) Il manipolatore 57 si solleva ed estendendo un suo braccio e/o correndo su una binario aereo, si avvicina al filtro 35 o dispositivo di versamento del materiale nella postazione di preparazione del materiale semisolido. Tale dispositivo à ̈ costituito da un canale 36 che permette il passaggio dalla tazza di versamento alla camera di iniezione 7 o postazione di utilizzo; alla sua estremità finale à ̈ creata una postazione di alloggiamento di un filtro di materiale predefinito, che con la sua presenza intercetta il flusso del materiale liquido e ne trattiene le eventuali impurità. La postazione di alloggiamento del filtro à ̈ conformata in modo tale da permettere una agevole sostituzione del filtro che, dopo ogni ciclo o alcuni cicli, esaurisce la sua funzione e deve essere cambiato; la sostituzione del filtro può essere fatta da un operatore o da un sistema di avanzamento elettromeccanico 55.

[00122]. i) Dopo che il metallo à ̈ stato versato dalla tazza nel canale di afflusso e poi nella postazione di preparazione, il canale viene fatto allontanare da un meccanismo predisposto 55.

[00123]. j) La postazione di preparazione del metallo (denominata contenitore di iniezione o camera di iniezione 7) à ̈ costituita da un cilindro metallico 5 le cui pareti sono raffreddate mediante circolazione di acqua termoregolata la cui temperatura viene visualizzata da una unità elettronica centrale per eventuali verifiche. Il fondo del contenitore à ̈ costituito dal cielo di un pistone 6 idraulico che verrà utilizzato per la formatura della pinza, come verrà descritto più avanti; anche il pistone di iniezione à ̈ raffreddato da un liquido a temperatura predefinita e visualizzata. In accordo con una forma di realizzazione, il contenitore à ̈ montato con altri due contenitori su una piastra metallica (denominata carosello 52) in posizioni che formano angoli di 120°.

[00124]. k) Un secondo manipolatore 11 o robot si avvicina alla postazione di preparazione del metallo semisolido; all’estremità del suo braccio à ̈ montato il dispositivo di mescolamento o miscelazione 12 solidale ad una cappa o coperchio metallico 13, con una postazione in cui à ̈ alloggiata una termocoppia retrattile 21. Alla cappa metallica à ̈ collegato dispositivo di immissione di gas inerte nella camera di iniezione 26, ad esmepio un tubo, con un flussimetro e un secondo tubo fino ad un sistema di distribuzione di gas inerte: durante il ciclo di preparazione del metallo semisolido, il gas inerte viene iniettato nello spazio compreso tra la cappa e il metallo che deve essere processato. Questo implica la formazione di una atmosfera di gas inerte che previene il contatto della lega contenuta nel dispositivo con l’ambiente esterno.

[00125]. l) Alla cappa à ̈ solidale un dispositivo di alloggiamento di un sistema di rilevamento della temperatura 21 (denominato termocoppia) la cui estremità 22 (giunto caldo) può essere immersa nel materiale contenuto nella postazione di miscelazione. La termocoppia à ̈ quindi retrattile e può essere immersa nel materiale ogni ciclo di formatura oppure ogni un dato numero di cicli prestabilito; essendo collegata alla postazione elettronica centrale 23, i valori di temperatura sono memorizzati per successive analisi o controlli.

[00126]. m) Alla cappa à ̈ solidale un dispositivo di alloggiamento di un sistema di mescolamento 12 del metallo contenuto nella postazione, azionato da un robot 11 che lo fa ruotare su sé stesso ad una velocità predefinita, controllata dall’unità centrale 23. L’azione meccanica di miscelazione e il raffreddamento indotto dal contenitore favoriscono la formazione dello stato semisolido del metallo mediante la formazione di una moltitudine di nuclei di solidificazione che si accrescono con morfologia globulare anche per effetto del gradiente di scorrimento indotto dal dispositivo di miscelazione.

[00127]. n) Il sistema di miscelazione 14, in materiale ceramico o metallico pre-rivestito, à ̈ costituito da un dispositivo cilindrico, o albero 33, di fissaggio al robot di rotazione, cui sono fissati due dispositivi metallici piatti, o pale 31, sviluppati in senso orizzontale rispetto alle pareti del contenitore che sono verticali. L’estremità dei due dispositivi orizzontali (denominati palette 31) sono raggiati con raggio uguale alla metà dell’altezza delle stesse; le due palette sono solidalmente collegate al fusto o albero centrale 33, montante dal lato opposto e ad altezza differenziata.

[00128]. o) In alternativa à ̈ utilizzabile una dispositivo di miscelazione ad elica (propeller).

[00129]. p) Dopo la creazione del metallo semi solido, il carosello 52 ruota di 120° ed il contenitore con il metallo si posiziona sotto la macchina di iniezione su cui à ̈ montato lo stampo 2; un sistema di asservimento fa alzare il contenitore ed il pistone ad esso solidale, garantendo il perfetto contatto con la parte inferiore dello stampo.

[00130]. q) Successivamente, il pistone di spinta o iniezione 6 viene attivato ed alzato di una distanza tale da favorire l’iniezione del metallo semisolido 3 nella cavità 16 contenuta nello stampo 2; tutte le operazioni e le relative grandezze fisiche sono comandate e registrate dalla unita elettronica centrale 23, per successive analisi e verifiche.

[00131]. r) Passato un lasso di tempo predeterminato, che favorisce la completa solidificazione del metallo iniettato e nel quale viene mantenuta la pressione al massimo valore compatibile con le potenzialità della macchina, lo stampo superiore 46 si alza, trascinando con sé la pinza così formatasi (Figura 18). La parte inferiore del getto (la pinza), che lo collega al metallo rimasto nel contenitore, à ̈ stata progettata con una geometria tale da presentare una sezione minima, che durante lo spostamento del getto trascinato dallo stampo viene lacerata e permette la separazione tra pinza e canale di ingresso o bocca di iniezione dello stampo 17. La parte di metallo che rimane nel contenitore rimane agganciata grazie alla conformazione del cielo del pistone: un’opportuna progettazione prevede che l’interfaccia materialepistone abbia una geometria tipo “coda di rondine†, cioà ̈ presenti delle parti in sottosquadro che blocchino il materiale nel pistone. Quando il pistone si ritrae, trascina con sé il materiale “agganciato†, la pinza à ̈ solidale allo stampo superiore che si alza e la già citata sezione minima si lacera, separando la pinza dal canale.

[00132]. s) Il getto rimasto solidale con lo stampo superiore viene staccato grazie all’intervento degli espulsori dello stampo; l’operatore o in alternativa un sistema robotizzato afferra la pinza e la posiziona in una zona precedentemente individuata.

[00133]. t) La fase finale del ciclo di stampaggio prevedere la rotazione di 120° del carosello 52 con il contenitore nell’ultima posizione del carosello, dove avviene l’espulsione automatica della parte di metallo staccatasi dalla pinza secondo quanto descritto nel paragrafo r).

[00134]. u) Il ciclo di formatura riprende dal punto f).

[00135]. Grazie all’impianto ed al metodo proposto à ̈ possibile ottenere getti esenti da ossidi e pellicole o impurità che creano discontinuità strutturali.

[00136]. Inoltre, grazie all’impianto ed al metodo secondo una qualsiasi delle forme di realizzazione sopra descritte à ̈ possibile ottenere getti sia con minimi ritiri di solidificazione (grazie alla formatura in fase semisolida) sia privi di inclusioni di aria (grazie al riempimento in regime laminare dello stampo) in modo tale da permettere su di essi l’esecuzione del trattamenti termico di bonifica (senza l’insorgenza di blisters superficiali) in grado di conferire ai getti stessi elevate caratteristiche meccaniche.

[00137]. In sostanza, grazie all’impianto ed al metodo secondo una qualsiasi delle forme di realizzazione sopra descritte à ̈ possibile ottenere pezzi strutturali aventi una elevata o elevatissima qualità metallurgica.

[00138]. In particolare, grazie alla previsione della cappa o coperchio a chiusura della camera di iniezione durante il raffreddamento e la miscelazione, à ̈ possibile garantire l’esclusione di inclusione di impurità. Vantaggiosamente, l’iniezione o lavaggio dell’atmosfera della camera di iniezione chiusa dal coperchio con gas inerte in sovrappressione, permette ancor più di garantire l’esclusione non solo di impurità ma anche di ossidi nel metallo semisolido e quindi nel getto durante la miscelazione del metallo in metallo semisolido, evitando altresì la formazione di pericolose pellicole.

[00139]. In accordo con una forma di realizzazione, si à ̈ sperimentato che una portata di 22 litri/min à ̈ risultata ottimale per il lavaggio di una camera di iniezione avente dimensioni 180 mm di diametro e 150 mm di profondità in cui circa il volume di 1/3 à ̈ rimasto come atmosfera libera.

[00140]. Grazie in particolare alla previsione di un filtro tra la tazza e la camera di iniezione, ad esempio preferibilmente un filtro del tipo usa e getta, à ̈ possibile garantire l’assenza di films/pellicole di ossidi che nella camera e nel getto si ripiegherebbero su loro stessi creando dannosissime discontinuità strutturali.

[00141]. Grazie alla previsione di un coperchio a chiusura della camera di iniezione ed eventualmente del lavaggio dell’atmosfera residua della camera con gas inerte à ̈ possibile aumentare la velocità della miscelazione evitando l’inclusione di aria nel metallo e la formazione di ossidi e riducendo di molto i tempi di formazione del semisolido e quindi i tempi ciclo del processo. Ad esempio, in una camera di iniezione avente dimensioni 180 mm di diametro e 150 mm di profondità in cui circa il volume di 1/3 à ̈ rimasto come atmosfera libera, si sono ottenuti tempi ciclo di circa 10 secondi mantenendo un’ottima qualità metallurgica del getto.

[00142]. Grazie alla misurazione della temperatura del metallo nella camera di iniezione à ̈ possibile controllare il processo di formazione del metallo semisolido adattando i tempi ciclo o altri parametri di funzionamento dell’impianto al fine di ottenere un metallo avente condizioni ottimali.

[00143]. Ad esempio il controllo della temperatura del metallo semisolido, anche saltuariamente, ad esempio al cambiare delle condizioni operative dell’impianto, permette di riempire in modo totale le cavità dello stampo permettendo di usare questo metodo anche per getti di forme molto complesse, e/o permette di massimizzare la frazione solida presente nel metallo ad esempio raggiungendo anche il 40%-50% in volume e/o permette di cambiare i tempi di miscelazione del metallo semisolido in funzione ad esempio della lega garantendo comunque un getto di qualità metallurgica ottimale.

[00144]. Ad esempio, ma non necessariamente, la temperatura della lega di alluminio può essere fissata a 590°C e di conseguenza calcolare i tempi ciclo di miscelazione e la portata del fluido di raffreddamento, ottimizzando i tempi ciclo in modo che risultino inferiori ad un tempo limite prestabilito (ad esempio 12 secondi).

[00145]. Grazie agli impianti e metodi sopra descritti à ̈ possibile ottenere vantaggiosamente una ottimale uniformità della temperatura nella massa di metallo semisolido presente nella camera di iniezione, garantendo una ottimale uniformità nel getto.

[00146]. Grazie agli impianti e metodi sopra descritti à ̈ possibile ottenere vantaggiosamente una particolare promozione dei nuclei di solidificazione nel metallo fuso, rendendo il metallo semisolido provvisto di una maggiore quantità di globuli solidificati e di dimensioni più uniformi e più piccole rispetto ai noti metodi dello stato della tecnica.

[00147]. Ovviamente, un tecnico del ramo, allo scopo di soddisfare esigenze contingenti e specifiche, potrà apportare numerose modifiche e varianti, tutte peraltro contenute nell'ambito di protezione dell'invenzione quale definito dalle seguenti rivendicazioni.

RIFERIMENTI 

impianto  28  dispositivo di regolazione del flusso di gas  stampo  29  girante 

metallo semisolido  30  azionamento di controllo della girante  dispositivo a pressa  31  pala 

cilindro  32  estensione radiale pala  pistone di spinta  33  albero della girante  camera di iniezione  34  trattamento superficiale girante  passaggi di raffreddamento  35  filtro per impurità metallo fuso  fluido di raffreddamento  36  canale di adduzione metallo fuso  metallo fuso  37  estremità di versamento <dispositivo di >porzione di filtro con passaggi per metallo 

38 

posizionamento fuso 

<dispositivo di >azionamento controllato elettrovalvola di 

39 

mescolamento regolazione flusso gas inerte  cappa o coperchio  40  elettrovalvola 

<porzione attiva dispositivo >

di mescolamento 41  azionamento controllato coperchio 

<bocca di accoppiamento del >azionamento controllato accostamento 

42 

cilindro allo stampo dispositivo a pressa a stampo 

camera di stampo  43  azionamento controllato spinta pistone 

<bocca di iniezione dello >

stampo 44  sensore di pressione esercitata da pistone  <tazza di prelevamento e >

versamento metallo 45  azionamento apertura chiusura stampo <dispositivo attuatore del >

pistone di spinta 46  porzioni di stampo apribili  dispositivo di rilevamento 

temperatura fluido di  47  porzioni di stampo apribili  raffreddamento 

dispositivo di rilevamento 

della temperatura del  48  pezzo solidificato 

metallo 

<porzione attiva sonda di >azionamento controllato elettrovalvola di temperatura 49  regolazione flusso di fluido di 

raffreddamento cilindro e/o pistone <dispositivo di controllo >elettrovalvola di parzializzazione flusso dell'impianto 50 

fluido raffreddamento 

dispositivo di azionamento 

e movimentazione della 

24  51  pompa afflusso fluido raffreddamento  sonda di temperatura da e 

verso la camera di iniezione 

passaggi per fluido di 

<carosello di supporto di una pluralità di >25  raffreddamento previsti in  52  pistone stazioni di dispositivi a pressa dispositivo di immissione di    

26  gas inerte nella camera di  forno di attesa metallo fuso  iniezione 53   

  

27  gas inerte al metallo fuso  54  Serbatoio fluido raffreddamento 

 

  

<asse verticale della camera >

X†X  55  

di iniezione dispositivo di posizionamento filtro 

 

56 azionamento apertura chiusura stampo 

57 dispositivo di manipolazione tazza 

Claims (19)

1. RIVENDICAZIONI 1. Impianto (1) per l’iniezione in uno stampo (2) di metallo semisolido (3), comprendente: - detto stampo (2) comprendendo una camera di stampo (16) adatta a ricevere il metallo attraverso una bocca di iniezione di stampo (17); - almeno un dispositivo a pressa (4) di iniezione a pressione di metallo (3) in detto stampo (2); - detto almeno un dispositivo a pressa comprendendo un cilindro (5) avente asse (X-X) sostanzialmente verticale ed una bocca di accoppiamento (15) alla bocca di iniezione (17) di detto stampo (2) ed un pistone di spinta (6) accolto in detto cilindro, definendo con detto cilindro una camera di iniezione (7) adatta a contenere metallo fuso (10); - detto cilindro (5) avendo passaggi (8) per ricevere fluido di raffreddamento (9) di detto metallo fuso (10) versato in detta camera di iniezione (7) in metallo semisolido (3); - una tazza (18) di prelevamento del metallo fuso (10) e versamento in detta camera di iniezione (7); - un dispositivo di posizionamento (11); - detto dispositivo di posizionamento (11) supportando un dispositivo di mescolamento (12), detto dispositivo di mescolamento (12) avente una porzione attiva (14) ed essendo associato ad una cappa o coperchio (13); - detto dispositivo di posizionamento (11) essendo disposto per posizionare selettivamente detto dispositivo di mescolamento (12) con detta porzione attiva (14) in detta camera di iniezione (7) e uniformare la temperatura del metallo semisolido (3) e contemporaneamente per posizionare detta cappa o coperchio (13) a temporanea chiusura di detta bocca (15) di accoppiamento del dispositivo a pressa (4) allo stampo (2); - un dispositivo attuatore (19) che selettivamente agisce su detto pistone di spinta (6) per iniettare detto metallo semisolido (3) in detto stampo (2) quando la bocca di accoppiamento (15) della camera di iniezione (7) à ̈ aperta e collegata alla bocca di iniezione (17) di detto stampo (2).
2. 2. Impianto (1), secondo la rivendicazione 1, in cui à ̈ compreso un dispositivo di rilevamento della temperatura del metallo (21) avente una sua porzione attiva (22), detto dispositivo di rilevamento della temperatura del metallo (21) essendo associato a detta cappa o coperchio (13) per immergere selettivamente la sua porzione attiva (22) nel metallo fuso o semisolido (10, 3) quando la cappa o coperchio (13) à ̈ posta a chiusura della bocca di accoppiamento del cilindro allo stampo (15) e/o in cui detto dispositivo di rilevamento della temperatura del metallo (21) essendo collegato ad un dispositivo di controllo (23) dell’impianto (1) e/o in cui detto dispositivo di rilevamento della temperatura del metallo (21) à ̈ collegato ad un dispositivo di azionamento (24) di movimentazione della sonda in inserimento del dispositivo di temperatura (21) nella camera di iniezione (7) ed estrazione del dispositivo di temperatura (21) dalla camera di iniezione (7).
3. 3. Impianto, secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detto pistone di spinta (6) comprende passaggi (25) per ricevere fluido di raffreddamento (9) per il raffreddamento di detto metallo fuso (10) e/o in cui detti passaggi (8, 25) di detto cilindro e detto pistone sono in collegamento fluidico con un circuito di raffreddamento collegato ad un dispositivo di regolazione del flusso di fluido di raffreddamento (9) e/o in cui detto dispositivo di regolazione del flusso di fluido di raffreddamento (9) Ã ̈ azionato in modo controllato; .
4. 4. Impianto, secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui à ̈ compreso un dispositivo di rilevamento temperatura (20) del fluido di raffreddamento (9) presente nei passaggi di raffreddamento (8, 25) del cilindro (5) e/o del pistone di spinta (6), preferibilmente ma non necessariamente a valle del cilindro e del pistone; e/o in cui detto dispositivo di rilevamento temperatura del fluido di raffreddamento (20) à ̈ operativamente collegato con un dispositivo di controllo (23); e/o in cui detto dispositivo di regolazione del flusso di fluido di raffreddamento (9) à ̈ azionato in modo controllato retroazionato con detto dispositivo di rilevamento temperatura del fluido di raffreddamento (20).
5. 5. Impianto, secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui a detta cappa o coperchio (13) Ã ̈ associato un dispositivo di immissione (26) nella camera di iniezione (7) di gas inerte (27), come ad esempio ma non necessariamente azoto e/o in cui detto dispositivo di immissione di gas inerte (26) comprende un dispositivo di regolazione del flusso di gas (28) da immettere nella camera di iniezione (7), preferibilmente ma non necessariamente comandato in modo controllato.
6. 6. Impianto, secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto dispositivo di mescolamento (12) comprende una girante (29) avente albero di rotazione (33) sostanzialmente verticale (XX) e comandato da un azionamento controllato (30) operativamente collegato ad un dispositivo di controllo dell’impianto (23) preferibilmente ma non necessariamente in modo retroazionato; e/o in cui detta girante (29) comprende almeno una pala (31), preferibilmente ma non necessariamente due pale (31), e/o in cui ciascuna pala (31) comprende una estensione (32) sostanzialmente radiale all’albero (33) ed estremità libera arrotondata; e/o in cui detta girante (29) comprende pale ad elica; e/o in cui detta girante (29) presenta un trattamento superficiale (34) che limita l’adesione del metallo fuso (10); e/o in cui detta girante (29) à ̈ in materiale che limita l’adesione del metallo fuso ad esempio ma non necessariamente in materiale ceramico.
7. 7. Impianto, secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui à ̈ compreso un filtro (35) per impurità o ossidi presenti nel metallo fuso (10) disposto tra la tazza di prelevamento e versamento del metallo (18) e la camera di iniezione (7); e/o in cui detto filtro (35) comprende un condotto di adduzione del metallo fuso, ad esempio un canale di adduzione (36), disposto in modo da ricevere il metallo fuso dalla tazza (18) e munito di una estremità di versamento (37) affacciata alla camera di iniezione (7) per far fluire il metallo fuso nella camera (7); e/o in cui detto filtro (35) presenta in prossimità della sua estremità di versamento (37) una porzione di filtro (38) munita di passaggi atti a trattenere impurità e/o ossidi e far fluire il metallo fuso, ad esempio ma non necessariamente una porzione di filtro (38) in materiale ceramico e/o comprendente carburi di silicio; e/o in cui detto filtro (35) à ̈ un componente usa e getta sostituibile ogni una o ogni numero limitato di versamenti di metallo fuso (10) nella camera di iniezione(7).
8. 8. Impianto, secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui un azionamento controllato (30), ad esempio ma non necessariamente retroazionato con un segnale di temperatura e/o un timer, comanda i movimenti del dispositivo di mescolamento (12); e/o in cui un azionamento controllato (24), ad esempio ma non necessariamente retroazionato con un interruttore di chiusura della cappa o coperchio e/o un interruttore di cambio delle condizioni operative dell’impianto, comanda i movimenti del dispositivo di rilevamento della temperatura del metallo (21); e/o in cui un azionamento controllato (39), ad esempio ma non necessariamente retroazionato con un interruttore di chiusura e apertura della cappa o coperchio, comanda il dispositivo di immissione di gas inerte nella camera di iniezione (26) ad esempio, ma non necessariamente, comanda la regolazione di una elettrovalvola di intercettazione (40) del flusso di adduzione di gas inerte (27); e/o in cui un azionamento controllato (41), ad esempio ma non necessariamente retroazionato con un interruttore o timer di completato riempimento della camera di iniezione (7) e/o di termine di versamento della tazza (18) e/o di posizione del dispositivo a pressa (4) nell’impianto, comanda il posizionamento della cappa o coperchio (13) a chiusura o apertura della bocca di accoppiamento del cilindro allo stampo (15); e/o in cui un azionamento controllato (42), ad esempio ma non necessariamente retroazionato con un interruttore o timer di completata miscelazione del metallo nella camera di iniezione (7) e/o di apertura della cappa o coperchio (13) e/o di posizione del dispositivo a pressa (4) nell’impianto, comanda il posizionamento del dispositivo a pressa (4) con la sua bocca di accoppiamento del cilindro (15) accoppiata alla bocca di iniezione (17) dello stampo (2); e/o in cui un azionamento controllato (43), ad esempio ma non necessariamente retroazionato con un dispositivo di rilevazione della pressione esercitata dal pistone di spinta (44), comanda l’avanzamento del pistone di spinta (6) per iniettare il metallo semisolido (3) nella camera di stampo (16) e mantenere la pressione sino a solidificazione del metallo; e/o in cui detto stampo (2) comprende più porzioni di stampo apribili (46, 47) per estrarre il pezzo solidificato (48) e/o in cui un azionamento controllato (45), ad esempio ma non necessariamente retroazionato con un interruttore o timer di termine di spinta del pistone (6), comanda la chiusura o apertura delle porzioni apribili di stampo (46, 47) per la chiusura a formare la camera di stampo (16) o l’apertura per l’estrazione del pezzo solidificato (48); e/o in cui un azionamento controllato (49), ad esempio ma non necessariamente retroazionato con un dispositivo di rilevamento della temperatura del fluido di raffreddamento del cilindro e/o del pistone preferibilmente ma non necessariamente posto a valle del cilindro e/o del pistone di spinta, comanda la parzializzazione di una elettrovalvola di regolazione (50) del flusso di fluido di raffreddamento del cilindro (5) e/o del pistone (6), e/o comanda una pompa di afflusso (51) del flusso di fluido di raffreddamento del cilindro (5) e/o del pistone (6); e/o in cui azionamento controllato (30) del dispositivo di mescolamento (12) retroazionato sulla misura continua o a campione o al cambiare delle condizioni operative dell’impianto della temperatura del metallo.
9. 9. Impianto, secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui à ̈ compreso un carosello (52) di supporto di una pluralità di dispositivi a pressa (4) con relative camere di iniezione (7) formate dai relativi cilindri (5) pistone (6); e/o in cui dette stazioni sono equidistanziate e permettono contemporaneamente un carico di metallo fuso, chiudere cappa o coperchio raffreddare e mescolare metallo portandolo a semisolido e accostare stampo per iniettare metallo semisolido.
10. 10. Cappa o coperchio (13) per un impianto (1) per l’iniezione in uno stampo (2) di metallo semisolido (3), - detto stampo (2) comprendendo una camera di stampo (16) adatta a ricevere il metallo attraverso una bocca di iniezione di stampo (17); - detto impianto comprendendo almeno un dispositivo a pressa (4) di iniezione a pressione di metallo (3) in detto stampo (2); - detto almeno un dispositivo a pressa (4) comprendendo un cilindro (5) avente asse (X-X) sostanzialmente verticale ed una bocca di accoppiamento (15) alla bocca di iniezione (17) di detto stampo (2) ed un pistone di spinta (6) accolto in detto cilindro, definendo con detto cilindro una camera di iniezione (7) adatta a contenere metallo fuso (10); - detta cappa o coperchio (13) essendo supportata da un dispositivo di posizionamento (11); - detto dispositivo di posizionamento (11) supportando inoltre un dispositivo di mescolamento (12), detto dispositivo di mescolamento (12) avente una porzione attiva (14) ed essendo associato ad una cappa o coperchio (13); - detto dispositivo di posizionamento (11) essendo disposto per posizionare selettivamente detto dispositivo di mescolamento (12) con detta porzione attiva (14) in detta camera di iniezione (7) e uniformare la temperatura del metallo semisolido (3) e contemporaneamente per posizionare detta cappa o coperchio (13) a temporanea chiusura di detta bocca (15) di accoppiamento del dispositivo a pressa (4) allo stampo (2).
11. 11. Metodo per l’iniezione in uno stampo (2) di metallo semisolido (3), in cui: - detto stampo (2) comprende una camera di stampo (16) adatta a ricevere il metallo attraverso una bocca di iniezione di stampo (17); - à ̈ previsto almeno un dispositivo a pressa (4) associabile a detto stampo per l’iniezione a pressione di metallo (3) in detto stampo (2); - detto almeno un dispositivo a pressa comprendendo un cilindro (5) avente asse (X-X) sostanzialmente verticale ed una bocca di accoppiamento (15) alla bocca di iniezione (17) di detto stampo (2) ed un pistone di spinta (6) accolto in detto cilindro, definendo con detto cilindro una camera di iniezione (7) adatta a contenere metallo fuso (10); detto metodo comprendendo le fasi di: - prelevare con una tazza di prelevamento (18) metallo fuso (10) e versare detto metallo fuso in detta camera di iniezione (7); - supportare mediante un dispositivo di posizionamento (11) una cappa o coperchio (13) e un dispositivo di mescolamento (12) associato a detta cappa, - posizionare una porzione attiva (14) di detto dispositivo di mescolamento (12) in detta camera di iniezione (7) e contemporaneamente - posizionare detta cappa o coperchio (13) a temporanea chiusura di detta bocca (15) di accoppiamento del dispositivo a pressa (4) allo stampo (2); - raffreddare detto metallo fuso (10) posto in detta camera di iniezione mediante fluido di raffreddamento (9) presente in passaggi (8) per ricevere il fluido di raffreddamento previsto in detto cilindro (5) e contemporaneamente - mescolare detto metallo fuso (10) versato in detta camera di iniezione (7) con detta porzione attiva (14) di detto dispositivo di mescolamento (12), mentre detta cappa o coperchio (13) chiude detta bocca (15) di accoppiamento del dispositivo a pressa (4) - trasformare detto metallo in metallo semisolido (3) e uniformare la temperatura del metallo semisolido (3) quindi successivamente - iniettare con un dispositivo attuatore (19) che selettivamente agisce su detto pistone di spinta (6) detto metallo semisolido (3) in detto stampo (2) quando la bocca di accoppiamento (15) della camera di iniezione (7) à ̈ aperta e collegata alla bocca di iniezione (17) di detto stampo (2).
12. 12. Metodo, secondo la rivendicazione 11, in cui à ̈ prevista l’ulteriore fase di: - rilevare la temperatura del metallo contenuto nella camera di iniezione (7); e/o in cui si prevede l’utilizzo di un dispositivo di rilevamento della temperatura del metallo (21) munito di una porzione attiva (22) e si immerge la porzione attiva (22) del dispositivo nel metallo fuso o semisolido (10, 3) mentre la cappa o coperchio (13) à ̈ posta a chiusura della bocca di accoppiamento del cilindro allo stampo (15); e/o in cui si utilizza la temperatura rilevata del metallo contenuto nella camera di iniezione (7) per controllare le fasi operative dell’impianto (1); e/o in cui la misura della temperatura del metallo contenuto nella camera di iniezione (7) viene utilizzata per stabilire, al raggiungimento di una temperatura predefinita o ottimale, l’interruzione della fase di mescolamento del metallo ed apertura della camera di iniezione con estrazione del dispositivo di mescolamento (12) e/o in cui si rileva la temperatura del metallo e si controlla che la temperatura raggiunga una temperatura predefinita o ottimale rilevando il tempo utilizzato per mescolare il metallo e raffreddare il metallo sino alla condizione ottimale e immagazzinare l’informazione del tempo necessario per mescolare e raffreddare in modo da poter utilizzare questa informazione in cicli di utilizzo dell’impianto successivi evitando l’utilizzo della fase di rilevazione della temperatura del metallo contenuto nella camera di iniezione per ogni ciclo di lavoro.
13. 13. Metodo, secondo la rivendicazione 11 o 12, in cui à ̈ prevista l’ulteriore fase di: - raffreddare il pistone di spinta (6) che delimita la camera di iniezione (7), in modo da raffreddare detto metallo fuso (10); e/o in cui si regola un flusso di fluido di raffreddamento (9) previsto in passaggi (8, 25) previsti nel cilindro e nel pistone di spinta; e/o in cui detta regolazione avviene in modo controllato rilevando la temperatura del metallo contenuto nella camera di iniezione (7); e/o in cui viene regolato il flusso del fluido di raffreddamento in modo che la temperatura del metallo fuso contenuto nella camera di iniezione (7) raggiunga un valore di temperatura predefinito o ottimale entro un tempo ciclo predefinito o limite; e/o in cui la regolazione del flusso di fluido di raffreddamento (9) avviene rilevando la temperatura del fluido di raffreddamento (9) presente nei passaggi di raffreddamento (8, 25) del cilindro (5) e/o del pistone di spinta (6).
14. 14. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 11 a 13, in cui à ̈ prevista l’ulteriore fase di: - immettere nella camera di iniezione (7) temporaneamente chiusa dalla cappa o coperchio (13) gas inerte (27), come ad esempio ma non necessariamente azoto; e/o in cui si regola il flusso di gas (28) da immettere nella camera di iniezione (7), preferibilmente ma non necessariamente, in modo da raggiungere un flusso predefinito o ottimale.
15. 15. Metodo, secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 11 a 14, in cui à ̈ prevista l’ulteriore fase di: - comandare con un azionamento controllato (30) il dispositivo di mescolamento (12) comprendente una girante (29) in modo da regolare la rotazione di detta girante, preferibilmente ma non necessariamente in modo retro azionato ad esempio sulla velocità di rotazione della girante e/o in cui si mescola il metallo fuso contenuto nella camera di iniezione (7) sostanzialmente in direzione circonferenziale utilizzando elementi trasversali alle pareti del cilindro (5), preferibilmente ma non necessariamente mescolando lungo due percorsi circonferenziali trasversali alle pareti del cilindro e posti a due altezze diverse rispetto al fondo della camera di iniezione (7) o cielo del pistone di spinta (6); e/o in cui si mescola il metallo lungo percorsi circonferenziali sostanzialmente trasversali al cilindro (5) lasciando un predefinito spazio tra detta parete del cilindro (5) ed il dispositivo di mescolamento (12), e/o un predefinito spazio tra il dispositivo di mescolamento (12) e il pistone di spinta (6).
16. 16. Metodo, secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 11 a 15, in cui sono previste le ulteriori fasi di: - viene definita una temperatura ottimale del metallo semisolido (3) contenuto nella camera di iniezione (7), ad esempio ma non necessariamente utilizzando alluminio ad una temperatura compresa tra i 580° e 600°C, preferibilmente ma non necessariamente 590°C, - si procede alla taratura dell’impianto (1) in modo da avere un tempo ciclo di raffreddamento ed uniformità della temperatura del metallo semisolido (3) inferiore ad un tempo ciclo limite; - in queste condizioni si misura la temperatura del metallo; la velocità di rotazione del dispositivo di mescolamento (12); il flusso ottimale del gas inerte iniettato nella camera di iniezione (7); la temperatura ottimale del fluido di raffreddamento circolante all’interno del cilindro (5) ed eventualmente del pistone di spinta (6); e/o una valutazione della portata del fluido di raffreddamento; - tale tempo ciclo viene impostato per l’impianto per successive fasi di lavorazione; e/o in cui il tempo ciclo della fase di mescolamento e raffreddamento viene ricalcolato soltanto al cambiare dei parametri dell’impianto ad esempio, ma non necessariamente, utilizzando la temperatura del metallo contenuta nella camera di iniezione e di conseguenza modificando i parametri di velocità di movimentazione del dispositivo di mescolamento, del flusso di gas inerte, della temperatura o del flusso del fluido di raffreddamento contenuto nel cilindro e/o nel pistone di spinta.
17. 17. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 11 a 16, in cui durante la fase di versamento del metallo fuso (10) dalla tazza (18) alla camera di iniezione (7), il metallo fuso (10) viene filtrato in modo da eliminare le impurità e/o gli ossidi presenti eventualmente nel metallo; e/o in cui si filtra il metallo versato dalla tazza alla camera di iniezione mediante un filtro del tipo usa e getta, sostituendo detto filtro (35) ogni una o ogni numero limitato di versamenti del metallo fuso (10) nella camera di iniezione (7).
18. 18. Metodo, secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 11 a 17, in cui: - si mescola il metallo fuso comandando il dispositivo di mescolamento (12) in modo retroazionato utilizzando un segnale di temperatura del metallo fuso e/o un segnale di tempo di durata della fase di mescolatura; e/o in cui si movimenta la cappa o coperchio azionando il dispositivo di posizionamento in funzione delle condizioni operative dell’impianto ad esempio, ma non necessariamente, retro azionando in funzione del segnale di temperatura del metallo presente nella camera di iniezione; e/o in cui si controlla l’immissione di gas inerte nella camera di iniezione comandando un dispositivo di parzializzazione del flusso del gas inerte mediante un segnale di posizione della cappa e/o coperchio.
19. 19. Metodo, secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 11 a 18, in cui à ̈ prevista una movimentazione dell’impianto a passi o stazioni o fasi, in cui: - à ̈ prevista una prima fase di carico del metallo fuso nella camera di iniezione; - à ̈ prevista una fase di rotazione e/o traslazione che sposta la camera di iniezione ad una seconda stazione; - à ̈ prevista una seconda fase di chiusura con il coperchio cappa o coperchio della camera di iniezione ed avvio della contemporanea miscelazione e raffreddamento del metallo contenuto nella camera di iniezione; e/o in cui à ̈ prevista l’ulteriore fase di iniezione di gas inerte nella camera di iniezione chiusa dalla cappa e/o coperchio e/o misurazione della temperatura del metallo contenuto nella camera di iniezione; - successivamente à ̈ prevista la fase di rotazione e/o traslazione della camera di iniezione in un’ulteriore stazione; - à ̈ quindi prevista l’azione di iniezione movimentando il pistone di spinta della camera di iniezione quando questa à ̈ accoppiata allo stampo; e/o in cui dette stazioni sono previste in una macchina a carosello ed à ̈ prevista la fase di movimentazione di detta macchina a carosello in modo controllato, preferibilmente ma non necessariamente retro azionato.