ITMI20120032A1 - Metodo ed impianto per il trattamento di trucioli metallici - Google Patents

Description

METODO ED IMPIANTO PER IL TRATTAMENTO DI TRUCIOLI

METALLICI

La presente invenzione riguarda un metodo ed un impianto per il trattamento di trucioli metallici ed in particolare trucioli metallici derivanti da lavorazioni di taglio in vista del loro recupero nella fabbricazione di leghe metalliche.

Nelle lavorazioni di taglio di pezzi in materiali metallici su macchine utensili come, ad esempio, torni e frese, è uso raccogliere i trucioli metallici progressivamente asportati dagli utensili. La raccolta dei trucioli metallici ha lo scopo principale di evitare l' intasamento e lo sporcamente delle zone di lavoro dei pezzi, degli scarichi per il ricircolo dei lubrificanti normalmente utilizzati nelle lavorazioni di taglio, nonché degli spazi per gli operatori circostanti alle macchine utensili.

La raccolta dei trucioli metallici consente inoltre di incrementare la quantità dei lubrificanti di taglio recuperata, che, come noto, sono assai costosi.

I trucioli metallici possono essere raccolti direttamente a bordo macchina utilizzando contenitori disposti in prossimità dei piani di lavoro e provvisti di apposite tramogge, o in modo remoto mediante sistemi di aspirazione e convogliamento collegati a più di una macchina utensile, a valle dei quali sono disposti uno o più contenitori di raccolta.

La raccolta dei trucioli metallici ha inoltre lo scopo di consentirne il riutilizzo come materia prima per la produzione di leghe metalliche. Questa esigenza è sempre più sentita nella produzione di leghe metalliche per impieghi speciali, ad esempio nel settore aerospaziale, che hanno costi di produzione molto elevati e sono inoltre soggette a normative estremamente severe e dunque richiedono la massima cura nella selezione delle materie prime.

Per favorire il riutilizzo dei trucioli metallici come materia prima nella fabbricazione di leghe metalliche, la loro pezzatura deve essere generalmente ridotta ed omogeneizzata e devono essere eliminati i residui dei lubrificanti di taglio e d’acqua.

Sono noti apparati di trattamento di trucioli metallici comprendenti uno stadio di triturazione a valle del quale è disposto uno stadio di disoleazione. Un trituratore, ad esempio a rulli controrotanti o a martelli, riceve i trucioli riducendone la pezzatura ed i tmcioli così trattati vengono inviati, ad esempio mediante un nastro trasportatore, allo stadio di disoleazione che tipicamente comprende una centrifuga provvista di un serbatoio di raccolta dei lubrificanti di taglio.

Questi apparati consentono di trattare la maggior parte dei trucioli metallici derivanti da operazioni di taglio su macchine utensili, tuttavia non sono idonei al recupero di trucioli destinati alla produzione di leghe metalliche pregiate quali, ad esempio, le leghe di titanio utilizzate nel settore aeronautico e le superleghe a struttura austenitica a base di nichel-cromo utilizzate nella fabbricazione di parti di turbine a gas e nell'industria chimica.

Come sopra spiegato, infatti, i materiali metallici di recupero, come i trucioli, utilizzabili per la fabbricazione di tali leghe sono soggetti ad apposite normative che impongono precisi valori di granulometria, nonché la pressoché totale assenza di tracce di lubrificanti di taglio ed acqua. Un esempio in tal senso è la norma EN/AS 9100, che prescrive in particolare gli standard di qualità nella fabbricazione di componenti strutturali nel settore aerospaziale.

Un altro problema degli apparati di trattamento noti è che la frantumazione dei trucioli genera polveri che non possono essere eliminate mediante centrifugazione e che non sono accettabili nella produzione di leghe metalliche pregiate.

Esiste dunque l’esigenza di migliorare gli attuali trattamenti di recupero dei trucioli metallici in particolare in vista del loro riutilizzo come materia prima nella fabbricazione di leghe metalliche pregiate, il che costituisce uno scopo della presente invenzione.

Un’idea di soluzione alla base della presente invenzione è quella di realizzare un vero e proprio impianto di trattamento dei trucioli metallici nel quale, oltre alle fasi di triturazione e disoleazione effettuate dagli apparati di trattamento noti nel settore, vengono svolte un’ulteriore fase di triturazione ed una successiva fase di disoleazione dei trucioli ed i trucioli metallici così trattati vengono sottoposti ad una fase di asciugatura prima dello stoccaggio.

Grazie a questa combinazione di caratteristiche, è possibile ottenere una pezzatura dei trucioli molto più fine ed omogenea di quella ottenibile con gli apparati di trattamento noti nel settore ed eliminare completamente i residui dei lubrificanti di taglio. La fase di asciugatura che segue le fasi di triturazione e centrifugazione consente di rimuovere completamente eventuali tracce d’acqua, evitando così fenomeni di ossidazione durante il successivo stoccaggio.

La prima fase di triturazione viene preferibilmente effettuata mediante un dispositivo ad alberi dentati controrotanti, consentendo di effettuare una premacinazione dei trucioli a valori di portata oraria piuttosto elevati. La seconda fase di triturazione viene invece preferibilmente effettuata mediante un mulino a martelli, che consente di ottenere una pezzatura più fine dei trucioli, in particolare compresa tra 1 e 10 mm, corrispondente ai vincoli imposti dalle principali normative di settore. In altri termini, la predisposizione di due fasi di triturazione consente una raffinazione progressiva della pezzatura dei trucioli, che risulta in una migliore qualità in vista del loro riutilizzo nella fabbricazione di leghe metalliche.

Similmente viene operato un trattamento progressivo anche per quanto riguarda la disoleazione, che viene effettuata meccanicamente mediante centrifugazione nella prima fase e chimicamente nella seconda mediante lavaggio con solventi chimici e successivo risciacquo con acqua.

Queste fasi di trattamento possono essere vantaggiosamente combinate con la separazione, successivamente all’asciugatura, dei materiali ferromagnetici, che costituiscono elementi indesiderati nelle leghe metalliche pregiate.

Secondo un ulteriore aspetto dell’invenzione, il trattamento dei trucioli può inoltre comprendere almeno una fase di vagliatura effettuata tra la seconda fase di disoleazione e la fase di asciugatura. La previsione di una fase di vagliatura consente di operare un’ulteriore raffinazione della granulometria dei trucioli e di separare meccanicamente i residui di solventi ed acqua prima della fase di asciugatura.

Preferibilmente, sono previste due fasi di vagliatura, rispettivamente effettuate prima e dopo la fase di asciugatura, consentendo così di rimuovere una maggiore quantità di particelle fini e di polveri, queste ultime essendo più facilmente separabili da trucioli asciutti. In questo caso, la fase di separazione dei materiali ferromagnetici può essere vantaggiosamente combinata con la seconda fase di vagliatura, pertanto all’uscita dall’impianto i trucioli metallici saranno completamente privi di impurità ferromagnetiche, di residui oleosi e d’acqua, nonché di pezzatura estremamente omogenea e rispondente ai requisiti delle norme di settore.

Un ulteriore vantaggio offerto dall’invenzione è quello di prevedere almeno una fase di controllo della qualità dei trucioli mediante loro campionamento per monitorare il funzionamento dell’impianto di trattamento ed eventualmente di intervenire su uno o più stadi qualora si verifichino anomalie di funzionamento. Allo scopo è previsto un dispositivo di aspirazione dei trucioli metallici collegato ad un temporizzatore che ne consente il prelievo ad intervalli di tempo prestabiliti. Nel caso di un’unica fase di controllo, il prelievo dei trucioli viene preferibilmente effettuato successivamente alla fase di asciugatura.

Ulteriori vantaggi e caratteristiche della presente invenzione risulteranno evidenti agli esperti del ramo dalla seguente descrizione dettagliata e non limitativa di una sua forma realizzativa, schematicamente illustrata nell’unica figura 1.

La figura 1 mostra un impianto 1 per il trattamento di trucioli metallici secondo l’invenzione. L’impianto 1 comprende un primo stadio di triturazione 2 atto a ricevere una pluralità di trucioli C derivanti da lavorazioni di taglio su pezzi in materiali metallici, come ad esempio tornitura e fresatura, e ad effettuare su di essi una prima fase di riduzione dimensionale.

I trucioli C possono essere alimentati in una tramoggia del primo stadio di triturazione 2 ad esempio mediante un cassone B movimentato da un carrello elevatore (non mostrato).

II primo stadio di triturazione 2 comprende preferibilmente un macinatore ad alberi dentati controrotanti, che consente una riduzione dimensionale grossolana dei trucioli C, ad esempio compresa tra 10 e 30 mm, a portate orarie piuttosto elevate, ad esempio comprese tra 200 e 300 kg/ora.

I trucioli C in uscita dal primo stadio di triturazione 2 vengono trasportati mediante un nastro trasportatore 3 verso un primo stadio di disoleazione 4, che comprende una centrifuga atta a separare meccanicamente i lubrificanti di taglio dai trucioli metallici C. La durata della fase di centrifugazione effettuata nel primo stadio di disoleazione è configurata in modo che i trucioli C in uscita presentino una concentrazione di lubrificanti di taglio inferiore al 2% in peso.

I lubrificanti di taglio separati mediante centrifugazione vengono opportunamente filtrati e quindi raccolti in un serbatoio di accumulo 5 disposto alla base della centrifuga del primo stadio di disoleazione 4. Tali lubrificanti possono essere vantaggiosamente riutilizzati in ulteriori operazioni di taglio con asportazione di truciolo.

I trucioli C in uscita dal primo stadio di disoleazione 4 vengono raccolti su un nastro trasportatore 6 ed alimentati verso un secondo stadio di triturazione 7 che ne riduce la pezzatura a dimensioni comprese tra 1 e 10 mm, idonee al recupero come materia prima per la fabbricazione di leghe metalliche secondo le normative vigenti.

II secondo stadio di triturazione 7 comprende preferibilmente un mulino a martelli provvisto di una o più griglie d’uscita con fori di dimensioni prestabilite, per cui la seconda fase di triturazione perdura finché i trucioli C non raggiungono una pezzatura tale da consentirne il passaggio tra i fori delle griglie.

Il secondo stadio di triturazione 7 può essere vantaggiosamente provvisto di un aspiratore (non mostrato) in grado di rimuovere le polveri metalliche generate in seguito alla frantumazione dei trucioli per inviarle ad un apposito sistema di smaltimento.

I trucioli C ulteriormente ridotti dimensionalmente vengono alimentati verso un secondo stadio di disoleazione 8, nel quale viene effettuata una fase di lavaggio con una soluzione detergente, ad esempio comprendente un agente emulsionante e soda caustica, seguita da una fase di risciacquo con acqua.

Il secondo stadio di disoleazione 8 comprende preferibilmente una lavatrice provvista di coclee 81, 82 che consentono di creare lunghi percorsi di lavaggio e risciacquo dei trucioli C a fronte di ingombri piuttosto contenuti.

Secondo la presente invenzione, successivamente ai trattamenti di triturazione e disoleazione i trucioli C puliti e dimensionalmente idonei al recupero come materia prima vengono sottoposti ad una fase di asciugatura effettuata in uno stadio di asciugatura 9 comprendente un essiccatore. L’essiccatore riscalda i trucioli tramite induzione elettromagnetica, consentendo di eliminare completamente i residui di solventi e d’acqua utilizzati nel secondo stadio di disoleazione 8. Lo stadio di asciugatura 9 può inoltre vantaggiosamente comprendere un canale vibrante (non mostrato), che consente di accelerare la fase di asciugatura sommando al riscaldamento per induzione elettromagnetica un’azione di agitazione meccanica che favorisce la separazione dei residui liquidi dai trucioli C.

Lo stadio di asciugatura 9 può essere inoltre vantaggiosamente provvisto di una cappa aspirante (non mostrata) adatta a rimuovere i vapori umidi generati durante l’asciugatura dei trucioli C.

Il metodo di trattamento dei trucioli secondo l’invenzione può inoltre vantaggiosamente comprendere una fase di separazione dei materiali ferromagnetici dai trucioli C successivamente alla loro asciugatura. Tali materiali infatti costituiscono elementi generalmente indesiderati nelle leghe metalliche pregiate.

La separazione dei materiali ferromagnetici viene effettuata in uno stadio di separazione 10 disposto a valle dello stadio di asciugatura 9 e comprendente almeno un separatore magnetico a tamburo. I trucioli C’ in materiale ferromagnetico trattenuti dal tamburo del separatore magnetico vengono raccolti in un primo cassone 11, mentre i trucioli C non ferromagnetici vengono preferibilmente raccolti su un nastro trasportatore 12 ed immagazzinati in un secondo cassone 13. I cassoni 11, 13 sono preferibilmente di tipo ermetico, consentendo così di conservare a lungo nel tempo i trucioli C al riparo dagli agenti ambientali ed atmosferici.

Secondo un ulteriore aspetto dell’invenzione, il metodo di trattamento dei trucioli può inoltre comprendere almeno una fase di vagliatura effettuata tra la seconda fase di disoleazione e la fase di asciugatura. Scopo della vagliatura è quello di ottenere un’ulteriore raffinazione ed omogeneizzazione della pezzatura dei trucioli C, eliminando da essi le particelle più fini e le polveri.

La fase di vagliatura viene preferibilmente effettuata mediante un vibrovaglio in uno stadio di vagliatura 14 disposto tra il secondo stadio di disoleazione 8 e lo stadio di asciugatura 9. Lo stadio di vagliatura 14 comprende inoltre una vasca 15 disposta sotto il vibrovaglio ed atta a raccogliere le particelle fini ed i residui liquidi separati dai trucioli C. La vasca 15 è collegata mediante un’apposita tubazione 16 al secondo stadio di disoleazione 8, consentendo così il recupero dei residui liquidi.

L’uso di un vibrovaglio è vantaggioso in quanto consente di eliminare meccanicamente dai trucioli C la maggior parte dei liquidi utilizzati nel precedente stadio di disoleazione 8, favorendo così la successiva fase di asciugatura nello stadio di asciugatura 9.

L’impianto di trattamento 1 secondo l’invenzione può inoltre vantaggiosamente comprendere un’ulteriore stadio di vagliatura 17 disposto a valle dello stadio di asciugatura 9, che consente di separare dai trucioli C eventuali residui di particelle fini e polveri. L’inventore ha infatti osservato che tali residui di particelle fini e polveri sono più facilmente separabili da trucioli asciutti.

Analogamente al primo stadio di vagliatura 14, anche il secondo stadio di vagliatura 17 può comprendere un vibrovaglio al di sotto del quale è disposta una vasca 18 per la raccolta delle particelle fini e delle polveri.

Come mostrato in figura 1, il secondo stadio di vagliatura 17 può essere vantaggiosamente combinato con lo stadio 10 di separazione dei materiali ferromagnetici, il tamburo del separatore magnetico essendo disposto a valle del vibrovaglio, che funge inoltre da convogliatore dei trucioli C verso il separatore magnetico.

I trucioli C in uscita dall’impianto di trattamento 1 secondo l’invenzione sono così completamente privi di residui oleosi, acqua ed impurità ferromagnetiche, e presentano una pezzatura rispondente ai requisiti delle norme di settore per il riutilizzo come materia prima nella produzione di leghe metalliche speciali.

La forma realizzativa dell’invenzione qui descritta ed illustrata costituisce solo un esempio suscettibile di numerose varianti. Ad esempio, è possibile prevedere una o più fasi di campionamento dei trucioli metallici trattati per effettuare un monitoraggio dell’impianto ed eventualmente di intervenire su uno o più stadi qualora si verifichino anomalie di funzionamento. Allo scopo l’impianto di trattamento può comprendere un dispositivo di aspirazione collegato ad un temporizzatore che consente il prelievo dei trucioli metallici ad intervalli di tempo prestabiliti. Nel caso di un’unica fase di campionamento, il prelievo dei trucioli metallici viene preferibilmente effettuato successivamente alla fase di asciugatura, ad esempio immediatamente prima del loro immagazzinamento.

Claims (12)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo di trattamento di trucioli metallici derivanti da lavorazioni di taglio, in cui una pluralità di trucioli (C) vengono sottoposti ad una fase di triturazione e successiva disoleazione meccanica mediante centrifugazione, detto metodo comprendendo inoltre in successione le seguenti fasi: i) sottoporre detti trucioli (C) ad un’ulteriore fase di triturazione, ii) effettuare un’ulteriore fase di disoleazione dei trucioli (C), rii) effettuare una fase di asciugatura dei trucioli (C) ulteriormente triturati e disoleati, in cui in detta ulteriore fase di triturazione i trucioli (C) vengono ridotti ad una pezzatura minore di 10 mm ed in detta ulteriore fase di disoleazione i trucioli (C) vengono sottoposti a lavaggio con solventi chimici e successivo risciacquo con acqua.
2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, comprendente inoltre una fase di separazione dei materiali ferromagnetici, detta fase di separazione essendo effettuata successivamente a detta fase asciugatura.
3. 3. Metodo secondo la rivendicazione 1 o 2, comprendente inoltre almeno una fase di vagliatura effettuata tra l’ulteriore fase di disoleazione e quella di asciugatura.
4. 4. Metodo secondo la rivendicazione 3, comprendente due fasi di vagliatura, dette fasi essendo rispettivamente effettuate prima e dopo la fase di asciugatura ed in cui la fase di separazione dei materiali ferromagnetici viene effettuata successivamente alla seconda fase di vagliatura.
5. 5. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 4, comprendente inoltre una fase di campionamento dei trucioli trattati.
6. 6. Metodo secondo la rivendicazione 5, in cui detta fase di campionamento viene effettuata successivamente alla fase di asciugatura.
7. 7. Impianto (1) di trattamento di trucioli metallici (C) derivanti da lavorazioni di taglio, detto impianto comprendendo un primo stadio di triturazione (2) ed un primo stadio di disoleazione (4) a centrifuga dei trucioli (C) triturati, caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre in successione un secondo stadio di triturazione (7), un secondo stadio di disoleazione (8) ed uno stadio di asciugatura (9).
8. 8. Impianto (1) secondo la rivendicazione 7, comprendente inoltre uno stadio (10) di separazione dei materiali ferromagnetici, detto stadio di separazione (10) essendo disposto a valle dello stadio di asciugatura (9).
9. 9. Impianto (1) secondo la rivendicazione 7 o 8, comprendente inoltre almeno uno stadio di vagliatura (14), detto stadio di vagliatura (14) essendo disposto tra il secondo stadio di disoleazione (8) e lo stadio di asciugatura (9).
10. 10. Impianto (1) secondo la rivendicazione 9, comprendente due stadi di asciugatura (14, 17), detti stadi di asciugatura (14, 17) essendo rispettivamente disposti a monte ed a valle dello stadio di asciugatura (9) ed in cui lo stadio di separazione dei materiali ferromagnetici (10) è disposto a valle del secondo stadio di vagliatura (17).
11. 11. Impianto (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 7 a 10, comprendente inoltre un dispositivo di campionamento dei trucioli trattati, detto dispositivo di campionamento comprendendo un aspiratore ed un sistema di controllo temporizzato.
12. 12. Impianto (1) secondo la rivendicazione 11, in cui detto dispositivo di campionamento è disposto a valle dello stadio di asciugatura (9).