ITMO980174A1 - Metodo e dispositivo per la lavorazione in continuo di vergelle o barre metalliche. - Google Patents

Description

D E S C R I Z I O N E

annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE dal titolo: METODO E DISPOSITIVO PER LA LAVORAZIONE IN CONTINUO DI VERGELLE O BARRE METALLICHE

Formano oggetto del presente trovato un metodo per la lavorazione in continuo di vergelle o barre metalliche, ed un dispositivo che attua tale metodo.

II presente trovato si propone di risolvere, in particolare ma non esclusivamente, i problemi che si presentano al momento di procedere alla trafilatura di barre o vergelle di materiali ferrosi.

A seguito dei trattamenti termici o meccanici ad alta temperatura cui sono sottoposti i materiali metallici in particolare ferrosi, si vierie a formare sui semilavorati ottenuti, quali ad esempio barre o vergelle, uno strato di ossidi molto duri che rendono estremamente difficoltose le successive lavorazioni, in particolare le successive operazioni di trafilatura mediante le quali si riducono tali semilavorati in fili di vario diametro. Questi ossidi, che renderebbero in brevissimo tempo inutilizzabili le trafile, devono quindi essere eliminati prima di procedere alla trafilatura.

Un primo metodo utilizzato per effettuare questa operazione, detta comunemente “pelatura”, è quello del decapaggio chimico che viene effettuato con bagni di soluzioni di acidi, ad esempio cloridrico o solforico, aventi opportune concentrazioni.

A parte il problema della corrosione del materiale, che viene risolto mediante l’uso di inibitori della corrosione o mediante decapaggio anodico, questi procedimenti presentano principalmente due problemi che sono rappresentati dall’elevato costo e dalle difficoltà di uso e smaltimento delle soluzioni acide utilizzate. Da notare inoltre che eventuali errori nella gestione del procedimento possono creare, data la estrema pericolosità e tossicità di tali sostanze, notevoli danni alle persone o all’ ambiente. Per tutti questi motivi si tende ad utilizzare questi metodi solamente quando siano assolutamente necessari.

Un altro metodo utilizzato per effettuare questa operazione consiste nel piegare la barra o la vergella attorno a dei rulli o pulegge di piccolo diametro in modo da provocare una deformazione plastica del metallo; in tal modo lo strato di ossidi, che è molto più duro e fragile del metallo e non ne segue le deformazioni plastiche, si fessura e si distacca, o può essere distaccato mediante spazzolatura o altri metodi meccanici, dal metallo stesso.

In figura 1 è schematicamente illustrato un dispositivo, che realizza questo metodo noto, nel quale la vergella viene obbligata ad un percorso tortuoso, definito da almeno tre pulegge; durante questo percorso la vergella viene più volte piegata, con deformazioni di tipo plastico, al fine di provocare il distacco della “pelle” di ossidi. Le pulegge sono realizzate, o rivestite, con materiali molto duri, ad esempio acciai temprati o carburi, al fine di evitarne la rapida usura.

Per provocare le deformazioni plastiche della vergella, il cui diametro è normalmente superiore a 5 mm, le forze in gioco sono notevoli, così come notevoli sono le forze di reazione che si sviluppano fra la vergella e le pulegge; è quindi inevitabile che qualche minuscola scheggia degli ossidi che costituiscono la “pelle” da eliminare, si conficchi nel metallo e vi resti conglobata.

Ciò rappresenta Γ inconveniente più grave di questo metodo. Infatti le schegge di ossidi rappresentano innanzitutto un problema per la vergella o per successivi trafilati di diametro elevato; questo problema non è comunque eccessivamente rilevante, in quanto Punico inconveniente è quello di una maggiore usura delle trafile o di una loro possibile rottura; il problema è però molto sentito in caso di trafilati di diametro molto piccolo in quanto, in tal caso, le dimensioni della scheggia, anche se modeste, assumono una dimensione percentualmente rilevante. In pratica quindi questo metodo non è convenientemente utilizzabile, se non con un notevole aumento delle passate di trafilatura necessarie (ossia con una consistènte limitazione della riduzione di diametro per ogni passata), per vergelle destinate ad essere trafilate in fili di diametro inferiore al millimetro in quanto, con questi diametri, la presenza delle schegge provoca la frequente rottura del filo con conseguente inaccettabile interruzione del processo continuo di trafilatura ed ottenimento di un prodotto finale scadente.

Scopo del presente trovato è quello di eliminare gli inconvenienti sopra indicati fornendo un procedimento ed il relativo impianto per la lavorazione, in particolare per la pelatura, della vergella che effettuino una perfetta pelatura della vergella senza richiedere l’uso di sostanze chimiche ed evitando qualsiasi rilevante intrusione di schegge di ossidi nel metallo di cui è costituita la vergella stessa.

Ulteriore scopo del presente trovato è quello di fornire un procedimento ed il relativo impianto per la lavorazione della vergella che siano di realizzazione ed uso semplici ed economici.

Un vantaggio del presente trovato è rappresentato dal fatto che il procedimento e rimpianto in oggetto sono utilizzabili negli attuali impianti di trafilatura della vergella senza richiedere alcuna modifica degli stessi.

Questi scopi e vantaggi ed altri ancora vengono tutti raggiunti dal trovato in oggetto così come esso risulta caratterizzato dalle rivendicazioni sotto riportate.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del presente trovato meglio appariranno dalla descrizione dettagliata che segue del procedimento in oggetto e del relativo impianto per la lavorazione della vergella, quest’ultimo illustrato a titolo esemplificativo ma non limitativo nelle allegate figure in cui: la figura 1 mostra schematicamente un dispositivo di tipo noto per la pelatura in continuo di vergelle o barre metalliche;

la figura 2 mostra schematicamente una vista dall’alto del dispositivo per la lavorazione di vergelle o barre metalliche in oggetto;

la figura 3 mostra schematicamente una vista laterale del dispositivo per la lavorazione di vergelle o barre metalliche. in oggetto;

la figura 4 mostra uno schema del percorso della vergella all’interno del dispositivo in oggetto.

Il Metodo per effettuare lavorazione, in particolare di pelatura in continuo, di vergelle (o barre metalliche) in oggetto si applica a vergella in transito continuo fra un sistema di alimentazione 2, di tipo noto, che alimenta in continuo la vergella da sottoporre a lavorazione, in particolare da pelare 1 , ed un impianto di successiva lavorazione 3, pure di tipo noto, al quale viene fornita la vergella lavorata, in particolare pelata la. Questo metodo trova particolare applicazione in abbinamento ad usuali impianti di trafilatura della vergella, ove il sistema di alimentazione è generalmente costituito da grandi bobine di vergella da sottoporre a trafilatura, mentre rimpianto di successiva lavorazione è costituito dall’impianto stesso di trafilatura. E’ comunque possibile che il sistema di alimentazione e rimpianto di successiva lavorazione siano di diversa natura; ad esempio il sistema di alimentazione può essere rappresentato dall’impianto che effettua il trattamento termico della vergella mentre rimpianto di successiva lavorazione può essere rappresentato da una bobina sulla quale viene avvolta la vergella pelata prima; di essere inviata a successive lavorazioni. Risulta comunque evidente che la natura del sistema di alimentazione e dell’impianto di successiva lavorazione non costituiscono caratteristica del metodo e del dispositivo in oggetto.

Durante il suo transito dal sistema di alimentazione all’impianto di successiva lavorazione, la vergella viene sottoposta ad una sollecitazione che raggiunge e supera il carico di deformazione permanente del materiale di cui la stessa è composta unicamente nella sua direzione assiale. Per fare ciò la vergella, durante il suddetto tragitto, viene obbligata a compie percorsi rettilinei, lungo i quali la vergella viene sottoposta alla sollecitazione indicata, mentre fra ciascun percorso rettilineo ed il suo successivo viene obbligata a compiere percorsi curvi lungo i quali la stessa vergella viene sottoposta a sollecitazioni nel campo delle deformazioni elastiche che non provocano deformazioni permanenti ma solamente una inversione del moto delia vergella di circa 180°.

Secondo una metodologia preferita, i suddetti percorsi rettilinei e curvi della vergella sono ottenuti facendo avvolgere la vergella stessa, senza strisciamenti, su una coppia di rotori, rispettivamente un rotore a monte 4 disposto dalla parte del sistema di alimentazione 2 e un rotore a valle 4a disposto dalla parte dell’ impianto di successiva lavorazione 3, che sono dotati della possibilità di ruotare attorno ad assi 5 e 5a fissi; gli assi dei rotori sono paralleli e distanziati fra di loro di una misura pari alla lunghezza dei percorsi rettilinei.

Ciascun rotore comprende una pluralità di gole coassiali, rispettivamente 6-7 .. N e 6a-7a ..Na, che hanno diametri crescenti rispetto al l’avanzamento della vergella.

L’avanzamento della vergella viene ottenuto o motorizzando uno dei suddetti rotori, in particolare il rotore a valle, oppure utilizzando il sistema di trascinamento, di tipo noto, deirimpianto di successiva lavorazione. Il primo sistema, evidentemente più costoso, è preferibile quando si desideri svincolare il sistema di pelatura dalle successive lavorazioni, ad esempio per rendere più agevole ravvio dell’impianto; il secondo sistema è evidentemente più economico ma richiede che, all’avvio dell’impianto, vi sia già una parte di vergella pelata impegnata nell’impianto di successiva lavorazione, e ciò al fine di permettere il trascinamento della vergella. Il dispositivo per attuare il procedimento in oggetto comprende la coppia di rotori, rispettivamente il rotore a monte 4 e il rotore a valle 4a, sopra indicati che, come detto, possono ruotare attorno ad assi 5, 5a fissi e paralleli fra di loro. Ciascun rotore è, come detto, dotato di gole coassiali, rispettivamente 6-7 .. N, e 6a-7a ..Na, che hanno diametro crescente rispetto all’avanzamento della vergella. In particolare: la prima gola 6a del rotore a valle 4a, nella quale si avvolge la vergella 1 proveniente dal sistema di alimentazione, ha diametro inferiore rispetto alla prima gola 6 del rotore a monte 4 nella quale si avvolge la vergella proveniente dalla gola 6a; la prima gola 6 del rotore a monte 4 ha diametro inferiore rispetto alla seconda gola 7a del rotore a valle 4a, nella quale si avvolge la vergella proveniente dalla prima gola 6; la Na-ma gola Na del rotore a valle 4a ha diametro inferiore rispetto alla N-ma gola N del rotore a monte 4 nella quale si avvolge la vergella proveniente dalla Na-ma gola Na e dalla quale la vergella pelata la viene inviata all’impianto 3.

In sostanza quindi la vergella, passando da un rotore all’altro, si avvolge senza strisciare su gole di diametri via via crescenti, disposte ora sull’uno ed ora suH’altro rotore. Al fine di evitare strisciamenti, per altro improbabili, le gole potrebbero essere rivestite di materiale ad elevato coefficiente di attrito; questa precauzione è comunque quasi sempre eccessiva in quanto l’attrito che si sviluppa fra gola e vergella è sufficiente ad evitarne il reciproco strisciamento.

I mezzi di trascinamento che provocano l’avanzamento della vergella nel dispositivo possono essere, ad esempio e per i motivi sopra indicati, o costituiti da un motore (non illustrato) che pone in rotazione il rotore a valle mentre il rotore a monte è folle attorno al proprio asse (o viceversa), oppure costituiti dal sistema di trascinamento, di tipo noto, dell’impianto di successiva lavorazione.

Dato che almeno uno dei rotori è comunque folle sul suo albero, l’unica evidente condizione di equilibrio della rotazione dei rotori, senza che vi sia strisciamento della vergella rispetto alle gole, è quella di velocità angolare uguale per i due rotori; in tal modo, essendo le gole a diametro via via crescente, nei tratti rettilinei di vergella esistenti fra un rotore e l’altro la vergella stessa viene sottoposta ad una sollecitazione di trazione, che ne provoca un allungamento, con conseguente diminuzione del diametro della vergella, che è proporzionale al rapporto fra i diametro di una gola e della gola successiva, ossia al rapporto fra le circonferenze delle gole.

Mentre la vergella, nei tratti rettilinei, si deforma allungandosi, lo strato di ossidi che costituisce la cosiddetta “pelle” della vergella, che è molto più duro e fragile del metallo e non ne segue le deformazioni plastiche, si fessura e si distacca; per agevolare tale distacco, che comunque avviene anche naturalmente (si vedono chiaramente schegge di ossidi che “saltano via” dalla vergella) possono essere previsti dispositivi di tipo meccanico, quali spazzole o altro oppure dispositivi soffianti o ad azione magnetica, eccetera, che interferiscano con il percorso della vergella spazzolando le schegge di ossido, già distaccate dalla vergella stessa, oppure che agiscono comunque sulle schegge distaccate in modo da asportarle.

Da un punto di vista concettuale, questi risultati potrebbero anche essere ottenuti con un dispositivo dotato di gole aventi uguali diametri ma rotanti a differenti velocità angolari (si otterrebbe comunque una diversa velocità periferica fra una gola e la gola successiva che provocherebbe la trazione della vergella). Un siffatto dispositivo però non consentirebbe di calettare direttamente le gole su due soli alberi; sarebbe infatti necessario o dotare ciascuna gola di una motorizzazione separata oppure prevedere l’uso di particolari trasmissioni meccaniche fra gole ed alberi. In ogni caso una costruzione di tal genere risulterebbe molto più complessa e costosa. Al fine di avere una ampia superficie di contatto fra vergella e gole, in modo da avere una distribuzione delle sollecitazioni che si sviluppano fra vergella e gola tale da non creare sollecitazioni unitarie che superino il carico di elasticità del materiale, ed al fine di evitare bruschi cambiamenti di direzione della vergella che possano provocare sollecitazioni flessionali che superino il carico di elasticità del materiale, è previsto che i rapporti fra i diametri delle gole dei rotori ed il diametro della vergella in lavorazione siano superiori a 100:1. E’ evidente che maggiori sono i diametri delle gole, migliore sarà il funzionamento del dispositivo dal punto di vista delle sollecitazioni cui il materiale viene sottoposto nei percorsi curvi; è altrettanto evidente che i diametri delle gole devono essere compatibili altresì con un accettabile ingombro del dispositivo. Nei percorsi curvi le sollecitazioni cui è sottoposto il materiale non sono tali da provocare ulteriori distacchi di ossidi; in ogni caso, dato il rapporto fra diamefro della vergella e diametro delle gole, la pressione specifica fra gola e vergella non è tale da provocare il conficcamento di eventuali schegge di ossido nel materiale di cui è costituita la vergella.

Le forze complessive che si sviluppano fra i due rotori sono di entità notevole. Al fine quindi di impedire possibili deformazioni del dispositivo è previsto, oltre ad un telaio di supporto 9 rispetto al quale gli alberi dei rotori sono montati a sbalzo, un distanziale 8, che collega le estremità libere degli assi dei rotori, che è atto a mantenere inalterata la reciproca posizione degli assi stessi. A proposito della reciproca posizione dei rotori, si noti che il rotore a valle è disposto leggermente arretrato, verso il telaio di supporto 9, rispetto al rotore a monte in modo che la vergella, che proviene dal sistema di alimentazione ed entra nel rotore a valle, non sia ostacolata dal rotore a monte in questo sui percorso.

I rotori possono avere un numero di gole variabile; inoltre mentre l ingresso della vergella, per problemi di ingombro, avviene generalmente sempre sulla prima gola del rotore a valle, l’uscita della vergella dal dispositivo può avvenire sia dall’ultima gola del rotore a monte, sia da una sua gola intermedia. Da ciò dipenderanno evidentemente, oltre che il “grado di pelatura” della vergella (che comunque è notevole anche dopo sole poche passate) l’allungamento complessivo della vergella e la sua riduzione di diametro. A tale proposito si noti che il metodo e il dispositivo descritti presentano anche il vantaggio di fornire in uscita una vergella di diametro ridotto perfettamente determinabile a priori in quanto dipende con precisione, come si è verificato anche sperimentalmente, dai rapporti dimensionali fra le gole e, in definitiva, dal rapporto dimensionale esistente fra la gola di ingresso e la gola di uscita. Ciò consente, ad esempio nel caso in cui il dispositivo in oggetto sia abbinato ad una successiva trafila, di ridurre le operazioni di trafila successive.

Un altro notevole vantaggio che il metodo e il dispositivo descritti presentano rispetto ai sistemi noti di pelatura mediante deformazione plastica, è rappresentato dal fatto che la vergella in uscita presenta una sezione sostanzialmente circolare, con evidenti vantaggi nei confronti delle successive lavorazioni; nei metodi noti invece si ha una vergella in uscita che, oltre agli inconvenienti precedentemente descritti, presenta una sezione deformata, con alcune parti del bordo schiacciate e circa piane, che comportano problemi in particolare di usura anomala delle trafile ed in genere degli utensili delle successive lavorazioni.

In definitiva quindi, con il metodo e rimpianto descritti si possono ottenere varie lavorazioni della vergella come la pelatura, che è la lavorazione principale, ma anche la riduzione di diametro della vergella e Γ ottenimento di una sezione circolare della vergella stessa.

Al trovato potranno essere applicate numerose modifiche di natura pratico applicativa dei dettagli operativi senza che per questo si esca dall'ambito di tutela dell'idea inventiva sotto rivendicata.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo per la lavorazione in continuo di vergelle o barre metalliche, del tipo da applicarsi a vergella in transito fra un sistema di alimentazione (2), di tipo noto, che alimenta in continuo vergella da lavorare (1) ed un impianto di successiva lavorazione (3), pure di tipo noto, al quale viene fornita la vergella lavorata (la), caratterizzato per il fatto che durante il suddetto transito la vergella viene sottoposta ad una sollecitazione che raggiunge e supera il carico di deformazione permanente del materiale di cui è composta la vergella unicamente nella direzione assiale della vergella stessa.
2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che: durante il suddetto tragitto la vergella compie percorsi rettilinei lungo i quali la vergella viene sottoposta ad una sollecitazione di trazione che raggiunge e supera il carico di deformazione permanente del materiale di cui è composta la vergella stessa; fra ciascun percorso rettilineo ed il suo successivo sono previsti percorsi curvi della vergella lungo i quali la vergella viene sottoposta a sollecitazioni, nel campo delle deformazioni elastiche, atte a provocare una inversione del moto della vergella stessa di circa 180°.
3. 3. Metodo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che i suddetti percorsi rettilinei e curvi della vergella sono ottenuti facendo avvolgere la vergella stessa, senza strisciamenti, su una coppia di rotori (4) e (4a), dotati della possibilità di ruotare attorno ad assi (5, 5a) fissi, paralleli e distanziati fra di loro di una misura pari alla lunghezza dei percorsi rettilinei, ciascuno dei quali comprende una pluralità di gole coassiali (6-7 .. N, 6a-7a ..Na) aventi diametro crescente rispetto all’avanzamento della vergella.
4. 4. Metodo secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che l’avanzamento della vergella viene ottenuto motorizzando uno dei suddetti rotori.
5. 5. Metodo secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che l’avanzamento della vergella viene ottenuto utilizzando il sistema di trascinamento, di tipo noto, dell’ impianto di successiva lavorazione.
6. 6. Dispositivo per la lavorazione in continuo di vergelle (o barre) metalliche (1), del tipo disposto fra un sistema di alimentazione (2), di tipo noto, per alimentare in continuo vergella da lavorare (1) ed un impianto di successiva lavorazione (3), pure di tipo noto, al quale viene fornita la vergella lavorata (la), caratterizzato dal fatto che: comprende una coppia di rotori, rispettivamente un rotore a monte (4) disposto dalla parte del sistema di alimentazione e un rotore a valle (4a) disposto dalla parte dell’ impianto di successiva lavorazione, dotati della possibilità di ruotare attorno ad assi (5, 5a) fissi e paralleli fra di loro, ciascuno dei quali è a sua volta dotato di una pluralità di gole coassiali (6-7 .. N, 6a-7a ..Na) aventi, in ciascun rotore, diametro crescente rispetto all’avanzamento della vergella; la prima gola (6a) del rotore a valle (4a) , nella quale si avvolge la vergella (1) proveniente dal sistema di alimentazione, ha diametro inferiore rispetto alla prima gola (6) del rotore a monte (4) nella quale si avvolge la vergella proveniente dalla gola (6a); la prima gola (6) del rotore a monte (4) ha diametro inferiore rispetto alla seconda gola (7a) del rotore a valle (4a), nella quale si avvolge la vergella proveniente dalla prima gola (6); la N-ma gola (Na) del rotore a valle (4a) ha diametro inferiore rispetto alla N-ma gola (N) del rotore a monte (4) nella quale si avvolge la vergella proveniente dalla N-ma gola (Na) e dalla quale la vergella lavorata (1a) viene inviata all’ impianto di successiva lavorazione (3); sono previsti mezzi di trascinamento atti a provocare l’avanzamento della vergella nel dispositivo.
7. 7. Dispositivo secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che: il rotore a monte (o a valle) è folle attorno al proprio asse; i detti mezzi per il trascinamento della vergella comprendono un motore che pone in rotazione il rotore a valle (o a monte).
8. 8. Dispositivo secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che: ciascun rotore è folle attorno al proprio asse; i mezzi per il trascinamento della vergella sono costituiti dal sistema di trascinamento, di tipo noto, deirimpianto di successiva lavorazione.
9. 9. Dispositivo secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che i rapporti fra i diametri delle gole dei rotori ed il diametro della vergella in lavorazione sono superiori a 100:1.
10. 10. Dispositivo secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che comprende almeno un distanziale (8), al quale sono collegati gli assi dei rotori, atto a mantenere inalterata la reciproca posizione degli assi stessi.