ITMO20120296A1 - Processo di saldatura per attuatore per valvole idrauliche - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

“Processo di saldatura per attuatore per valvole idraulicheâ€

La presente invenzione ha per oggetto un processo di saldatura per attuatore per valvole idrauliche.

Nelle applicazioni idrauliche vengono normalmente utilizzate delle valvole elettrocomandate per la commutazione di componenti meccanici. In queste valvole elettrocomandate i componenti base sono rappresentati da una bobina, con la funzione di trasformare una corrente elettrica in un campo magnetico, da una armatura della bobina, con la funzione di guidare le linee di flusso del campo magnetico, e da un attuatore elettrico (o cannotto) che trasforma il campo magnetico in una forza esercitata su un componente mobile (nucleo mobile) soggetto ad uno spostamento lineare; mediante la corsa del nucleo mobile si effettua un cambiamento di stato nella sistema idraulico.

Il processo di saldatura in oggetto si riferisce in particolare alla realizzazione dell'attuatore elettrico i cui principali requisiti sono quelli di trasformare il campo magnetico della bobina in una forza in funzione della distanza del nucleo fisso rispetto al nucleo mobile e di contenere il fluido idraulico in pressione il cui flusso viene regolato dalla valvola idraulica.

Questi attuatori hanno un largo impiego, ad esempio nelle valvole ON-OFF o in quelle proporzionali.

I componenti principali dell'attuatore elettrico sono un nucleo fisso, che si polarizza se sottoposto ad un campo magnetico generato da una bobina, un nucleo mobile, che viene attratto con una forza verso il nucleo fisso polarizzato, una camicia di scorrimento, al cui interno scorre il nucleo mobile, ed una parte amagnetica che realizza il collegamento meccanico tra il nucleo fisso e la camicia di scorrimento.

La forza agente sul nucleo fisso a parità di condizioni dipende dalla distanza (traferro) del medesimo dal nucleo fisso. La creazione di un cono polare, con una formo caratteristica sul nucleo fisso, e in alcuni casi anche sul nucleo mobile, permette di modificare la caratteristica tipica forza verso corsa del cannotto.

Attualmente le varie parti del cannotto di un attuatore da collegare fra di loro vengo accostate e saldate, nelle zone di contatto fra nucleo fisso e parte amagnetica e fra parte amagnetica e camicia di scorrimento, utilizzando vari metodi di saldatura; si usano ad esempio la saldatura laser, la saldatura TIG, la saldobrasatura. Viene anche usato un metodo consistente in un bagno di materiale amagnetico che svolge la duplice funzione sia di saldatura che di distanziale amagnetico.

I metodi di saldatura che si utilizzano per ottenere il cannotto devono consentire di avere un impiego ottimale delle sezioni magnetiche dell'attuatore senza dispersione di aree di lavoro, non devono deformare il cono polare né la camicia di scorrimento e devono consentire una determinazione certa della lunghezza della parte amagnetica. Tali metodi devono essere inoltre, per quanto possibile, di semplice, rapida ed economica attuazione.

I metodi attualmente noti non risolvono tutti questi problemi in quanto alcuni provocano la riduzione del cono polare, altri provocano delle deformazioni delle parti del cannotto, altri ancora sono complessi e costosi.

Scopo del presente trovato à ̈ quello di fornire un metodo che consenta di ovviare tutti agli inconvenienti della tecnica nota.

Un vantaggio del presente trovato à ̈ quello di fornire un metodo economico e di facile e sicura ripetitività.

Questi scopi e vantaggi sono tutti raggiunti dal metodo in oggetto, così come caratterizzata dalle rivendicazioni.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del presente trovato meglio appariranno dalla descrizione dettagliata che segue delle fasi del metodo in oggetto e delle parti alla quali tale metodo viene applicato, illustrate a titolo esemplificativo ma non limitativo nelle allegate figure in cui:

• la figura 1 mostra una vista in sezione ed in esploso delle parti che compongono il cannotto dell’attuatore fra di loro distaccate;

• la figura 2 mostra una vista in sezione del nucleo fisso e della parte amagnetica del cannotto fra di loro collegate;

• la figura 3 mostra una vista in sezione dell’attuatore con le parti che compongono il cannotto fra di loro collegate

• la figura 4 mostra una vista in sezione dell’attuatore completo di bobina.

Il processo di saldatura in oggetto viene utilizzato per la realizzazione di attuatori per valvole idrauliche, ed in particolare per la realizzazione del cannotto 1 di tali attuatori.

Il processo viene utilizzato per cannotti, normalmente di forma cilindrica, che comprendono un nucleo fisso 2 dotato ad una sua estremità di un cono polare 3; il cannotto comprende inoltre un nucleo mobile 4 che à ̈ scorrevole all’interno di una camicia di scorrimento 5 e può essere fatto scorrere a seguito di un comando che genera un campo magnetico che provoca l’attrazione del nucleo mobile da parte del nucleo fisso. La camicia di scorrimento ha la funzione primaria di contenere il fluido idraulico in pressione.

Il cannotto comprende inoltre una parte amagnetica 6 che realizza il collegamento meccanico tra il nucleo fisso e la camicia di scorrimento e che realizza inoltre l’isolamento magnetico fra nucleo fisso e camicia di scorrimento in modo che il campo magnetico sia costretto ad attrarre il nucleo mobile 4 e non si scarichi attraverso la camicia di scorrimento 5. E’ inoltre prevista una bobina elettrica 8 contenuta in una armatura metallica 9. Questi elementi sono comuni agli attuatori di tipo noto.

Per la realizzazione del cannotto dell’attuatore il processo in oggetto prevede una prima fase di saldatura effettuata per ancorare il nucleo fisso alla parte amagnetica. Entrambi questi elementi hanno forma cilindrica; il nucleo fisso à ̈ un cilindro pieno mentre la parte amagnetica à ̈ realizzata mediante un anello di materiale amagnetico avente sostanzialmente lo stesso diametro esterno del nucleo fisso; il diametro esterno della parte amagnetica à ̈ inoltre sostanzialmente uguale al diametro esterno della camicia di scorrimento.

Questa prima fase di saldatura viene eseguita con il metodo, noto, della saldobrasatura e consente di ottenere un semi lavorato 7 costituito dalla unione del nucleo fisso con la parte amagnetica.

Prima della prima fase di saldatura viene effettuata una fase di lavorazione delle superfici del nucleo fisso 2 e della parte amagnetica 6 che devono essere fra di loro saldate nella prima fase di saldatura. Questa fase di lavorazione consente di ottenere, sia sul nucleo fisso 2 che sulla parte amagnetica 6, delle superfici lavorate, rispettivamente una superficie 2a ricavata sul nucleo fisso e una superficie 6a ricavata sulla parte amagnetica; queste superfici non si sviluppano su di un piano radiale dei rispettivi elementi, e sono fra di loro combacianti.

In particolare le dette superfici lavorate sono almeno in parte coniche e sono ricavate, rispettivamente, la superficie 2a esternamente al nucleo fisso 2 e la superficie 6a internamente alla parte amagnetica 6. In particolare la superficie lavorata 2a à ̈ ricavata su di un aggetto del nucleo fisso che definisce il cono polare 3.

Nella zona di contatto delle superfici lavorate 2a e 6a à ̈ inoltre ricavata una nicchia anulare, che può essere variamente disposta e che non à ̈ indicata in figura, che à ̈ destinata ad accogliere il materiale da utilizzarsi per la saldobrasatura.

Questa prima fase di saldatura viene effettuata in un ambiente ad una temperatura elevata in grado di sciogliere il materiale utilizzato per la saldobrasatura; allo scioglimento, il materiale di saldobrasatura sciolto si insinua per capillarità fra le superfici 2a e 6a fra di loro affacciate a contatto, provocandone così l’intimo e saldo collegamento una volta che tale materiale si sia nuovamente solidificato e garantendo la tenuta verso l'esterno del fluido idraulico in pressione a cannotto ultimato. La particolare forma del nucleo fisso e della parte amagnetica consente di ottenere un semilavorato 7 che presenta una caratterizzazione e una ottimizzazione del cono polare; con questo processo si rende massima l'area di lavoro del nucleo fisso e non si riduce di conseguenza l’efficienza dell’attuatore. Il processo in oggetto prevede inoltre una seconda fase di saldatura per ancorare il semi lavorato 7 alla camicia di scorrimento; tale seconda fase di saldatura viene eseguita con un metodo, di tipo noto, che consenta la saldatura localizzata, in un ambiente a temperatura ambiente, dei lembi della camicia di scorrimento con la parte amagnetica; per effettuare questa seconda fase di saldatura possono essere utilizzate, ad esempio, saldature al laser oppure TIG. Successivamente alla seconda saldatura il cannotto può subire una fase di tornitura per asportare l'eventuale materiale in eccesso e rendere il diametro interno della parte amagnetica uguale al diametro interno della camicia di scorrimento.

In tal modo si ottiene il cannotto completo che, dotato al suo interno del nucleo mobile, Ã ̈ pronto per il suo utilizzo finale.

Ovviamente tutte le fasi di saldatura descritte vengono effettuate in modo che gli elementi fra di loro collegati risultino coassiali in modo da realizzare, al loro interno, una “camera di scorrimento†rappresentata dalla cavità definita dal cono polare, dalla zona interna della parte amagnetica e dalla zona interna della camicia di scorrimento.

L’esecuzione delle saldature di collegamento fra i vari elementi che compongono il cannotto eseguita in due diversi momenti e con due differenti metodologie di saldatura, tipica del processo in oggetto, consente di ottenere diversi vantaggi. Innanzitutto la prima fase di saldatura, che viene eseguita con la permanenza degli elementi da collegare a temperatura elevata, non provoca significative deformazioni degli elementi stessi; in particolare consente di evitare la deformazione del cono polare che, inoltre, viene mantenuto alle sue dimensioni nominali con conseguente impiego ottimale delle sezioni magnetiche dell'attuatore senza dispersione di aree di lavoro.

Inoltre tale fase può essere effettuata contemporaneamente su di un numero elevato di pezzi e consente di ottenere dei semilavorati 7 che possono essere stoccati ed utilizzati per la realizzazione di vari cannotti. La camicia di scorrimento non viene coinvolta dal ciclo termico della prima saldatura e di conseguenza le sue caratteristiche meccaniche non vengono alterate dal ciclo termico.

L’esecuzione della seconda fase di saldatura avviene con gli elementi da collegare a temperatura ambiente, ad eccezione evidentemente dei lembi della parte amagnetica e della camicia di scorrimento che devono essere fra di loro saldati. Ciò permette di ottenere semilavorati tutti uguali, con evidenti vantaggi della ripetitività del processo, che però possono essere saldati a camicie di scorrimento con diverse interfacce 5a in accordo alle esigenze del cliente.

Infine, a differenza di tradizionali sistemi di saldatura che utilizzano il riporto di un bagno di amagnetico con la duplice funzione sia di saldatura che di distanziale amagnetico, il processo descritto consente di ridurre notevolmente il materiale da asportare nella successiva operazione di lavorazione meccanica e di ridurre quindi i costi di produzione.

Claims (4)

1. RIVENDICAZIONI 1. Processo di saldatura per attuatore per valvole idrauliche del tipo da applicarsi ad attuatori che comprendono un cannotto (1) che a sua volta comprende un nucleo fisso (2) dotato di un cono polare (3), una camicia di scorrimento (5) all’interno della quale scorre un nucleo mobile (4), ed una parte amagnetica (6) che realizza il collegamento meccanico tra il nucleo fisso e la camicia di scorrimento, caratterizzato dal fatto che comprende: una prima fase di saldatura per ancorare il nucleo fisso alla parte amagnetica, eseguita con il metodo della saldobrasatura, al fine di ottenere un semi lavorato (7) costituito dalla unione del nucleo fisso con la parte amagnetica; una seconda fase di saldatura per ancorare il semi lavorato alla camicia di scorrimento, eseguita con il metodo, noto, che consenta la saldatura localizzata, in un ambiente a temperatura ambiente, dei lembi della camicia di scorrimento con la parte amagnetica al fine di ottenere il cannotto completo.
2. 2. Processo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che comprende una fase di lavorazione delle superfici del nucleo fisso (2) e della parte amagnetica (6) che devono essere fra di loro saldate nella prima fase di saldatura, atta ad ottenere, sul nucleo fisso (2) e sulla parte amagnetica (6), delle superfici lavorate che non si sviluppano su di un piano radiale di tali elementi, rispettivamente (2a) e (6a), combacianti.
3. 3. Processo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che: il diametro esterno del nucleo fisso (2) à ̈ uguale al diametro esterno della parte amagnetica (6); il diametro esterno della parte amagnetica à ̈ uguale, al diametro esterno della camicia di scorrimento; il diametro interno della parte amagnetica viene reso uguale, mediante una fase di lavorazione meccanica effettuata a cannotto finito, al diametro interno della camicia di scorrimento; le dette superfici lavorate sono almeno in parte coniche e sono ricavate, rispettivamente, esternamente al nucleo fisso (2) la superficie lavorata (2a) e internamente alla parte amagnetica (6) la superficie lavorata (6a); nella zona di contatto delle superfici lavorate (2a, 6a) à ̈ ricavata una nicchia anulare destinata ad accogliere il materiale da utilizzarsi per la saldobrasatura.
4. 4. Processo secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che: la superficie lavorata (2a) à ̈ ricavata su di un aggetto del nucleo fisso che definisce il cono polare (3); l’interno del detto aggetto ha un diametro uguale al diametro interno della camicia di scorrimento.