ITPD20000166A1 - Procedimento perfezionato di pressofusione sottovuoto per la produzione di getti in leghe non ferrose. - Google Patents

Description

“PROCEDIMENTO PERFEZIONATO DI PRESSOFUSIONE SOTTOVUOTO PER LA PRODUZIONE DI GETTI IN LEGHE

DESCRIZIONE

La presente invenzione ha per oggetto un procedimento perfezionato di pressofusione sottovuoto per la produzione di getti in leghe non ferrose.

Negli ultimi anni, si sta assistendo sempre più allo sviluppo del’utilizzo di leghe leggere per la realizzazione di elementi e/o componenti strutturali.

In un numero sempre più crescente di veicoli di serie vengono impiegati autotelai e componenti di carrozzeria in lega leggera.

Le tecniche attualmente utilizzate per la realizzazione di autotelai in materiale leggero sono la fucinatura, la pressofusione sottovuoto, e il “thixoforming”.

I pezzi fucinati hanno una buona struttura della grana e si adattano soprattutto per lunghezze estese.

II procedimento di pressofusione consiste nel mantenere il materiale allo stato fuso in un forno di stazionamento, di trasferirne successivamente una determinata quantità in un iniettore per la compressione all’interno di uno stampo, e infine di raffreddare il getto ottenuto.

Nella pressofusione sottovuoto, prima dell’inserimento del materiale fuso nello stampo si produce una depressione; il tipo di struttura a filigrana del getto con spessori da 4 a 8 millimetri richiede spesso alette e rinforzi per sostenere i carichi.

Il thixoforming si può collocare, dal punto di vista del procedimento tecnico, tra la fucinatura e la pressofusione.

Rispetto a fucinatura e thixoforming, la pressofusione sottovuoto ha lievi vantaggi relativi al peso dei componenti e alla maggiore libertà di configurazione.

In termini di costi di mantenimento e di ammortamento degli impianti, poi, il procedimento di pressofusione risulta molto più vantaggioso se riferito alla produzione di lotti di grandi dimensioni destinati alle grandi catene di montaggio.

Il procedimento di pressofusione standard è però poco adatto alla realizzazione di componenti autotelaio o carrozzeria a causa del comportamento alla rottura fragile e alla porosità.

Attualmente non è possibile realizzare getti in lega di Al-Mg, poiché si ottengono getti pieni di porosità.

Nelle possibili applicazioni per la realizzazione di autotelai, componenti ci carrozzeria, ecc., i pezzi pressofusi sono getti che vengono saldati e/o ai quali si richiedono, in diverse forme, proprietà di deformazione plastica, mentre i pezzi ottenuti con la tecnica di pressofusione standard sono caratterizzati da una elevata porosità, un elevato valore di inclusioni di gas, una scarsa saldabilità nonché un basso valore di dilatazione.

I pezzi pressofusi devono avere determinate proprietà di allungamento, e iato che non esistono prove di allungamento sui materiali non distruttive, se il collaudo di un getto dovesse rilevare che i pezzi non rispondono alle esigenze qualitative, si deve scartare tutto il lotto.

Da qui si capisce l elevato grado di sicurezza richiesto al procedimento, grado di sicurezza che l’attuale tecnica non riesce a garantire.

Compito principale della presente invenzione è quello di realizzare un procedimento di pressofusione sottovuoto che risolva o sostanzialmente riduca i problemi dei procedimenti di pressofusione del tipo noto.

Nell’ambito del compito principale un importante scopo è quello di ottenere getti con pareti sottili e/o spesse, liberi da gas e/o porosità, saldabili e/o con elevati valori di dilatazione, nonché di getti a L e stagni a pressione.

Un altro scopo è quello di mettere a punto un procedimento di pressofusione per l’ottenimento di getti, che mantenga le qualità del materiale leggero impiegato.

Un altro scopo è quello di mettere a punto un procedimento di pressofusione flessibile in termini di tipo di lega non ferrosa utilizzata.

Non ultimo scopo è quello di realizzare un procedimento di pressofusione caratterizzato da un elevato grado di sicurezza, in termini di esigenze qualitative relative ai getti prodotti.

Il compito principale, gli scopi preposti ed altri scopi ancora che più chiaramente appariranno in seguito, vengono raggiunti da un procedimento perfezionato di pressofusione sottovuoto per la produzione di getti in leghe non ferrose del tipo che consiste nel:

- mantenere il materiale allo stato fuso in un forno di stazionamento, - trasferire una predeterminata quantità di materiale dal forno ad un predisposto stampo, in corrispondenza di iniettori,

- comprimere il materiale nello stampo e far raffreddare,

detto procedimento caratterizzandosi per il fatto che detto materiale durante le varie fasi è continuamente protetto dal contatto con l’aria nelle zone libere dai mezzi di contenimento, da una atmosfera di gas protettivo da contaminazioni e perìcolo di ossidazione di peso specifico maggiore di quello dell’aria.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’innovazione, risulteranno maggiormente dalla descrizione di una sua forma di realizzazione preferita, ma non esclusiva, illustrata a titolo indicativo ma non per questo limitativo nella sua portata, nelle allegate tavole di figure e disegni in cui:

- la fig. 1 illustra un impianto per la realizzazione di un procedimento di pressofusione secondo l’invenzione;

- le figg. 2 e 3 illustrano schematicamente due fasi di funzionamento del funzionamento di un componente dell’impianto.

Con particolare riferimento alla figura 10, un impianto particolarmente per la realizzazione di un procedimento di pressofusione sottovuoto secondo linvenzione, viene complessivamente indicato con il numero 10.

Il procedimento consta di una prima fase in cui il materiale leggero, solitamente una lega non ferrosa di alluminio, è mantenuto allo stato fuso in un forno di stazionamento indicato con il numero 11.

Il forno di stazionamento 11 comprende una tasca di riempimento 12 del materiale e una tasca di prelievo 13 del materiale, allo stato liquido.

Nel passaggio dalla tasca di riempimento 12 alla tasca di prelievo 13 il materiale allo stato fuso viene filtrato.

Durante la fase di stazionamento nella tasca di riempimento 12, il materiale allo stato fuso è soggetto ad una fase di degasaggio a mezzo rotore, installato all’interno del forno 11, con il coperchio 14 della tasca 12 in assetto chiuso.

La tasca di prelievo 13 è una zona in cui il materiale si trova in uno stato di calma ed è privo di bolle di gas; è filtrato e quindi di un grado di purezza ottimale per le successive operazioni.

Mentre si trova all’interno del forno 11, il materiale è protetto dal contatto con l’aria, nelle zone libere dalle pareti di contenimento, da una atmosfera di gas protettivo di peso specifico maggiore di quello dell’aria.

Successivamente, dalla tasca di prelievo 13, per mezzo di una siviera 15, una quantità predeterminata di materiale fuso, viene versato all’interno della camera cilindrica 16 di un iniettore complessivamente indicato con il numero 17.

La siviera 15 entra nella tasca di prelievo 13 non prima di aver stazionato in prossimità del forno di stazionamento 11 per un periodo necessario e sufficiente a raggiungere una data temperatura di esercizio in modo da non influenzare la temperatura del materiale fuso che viene prelevato.

La siviera 15 entra all’interno della tasca di riempimento 12 inclinata a seconda delle quantità di materiale fuso che essa deve prelevare; l’inclinazione, in particolare l’altezza del bordo più basso della siviera, determina l’altezza del pelo libero del materiale prelevato.

Anche in questo caso, mentre il materiale si trova all’ interno della siviera 15, esso è protetto dal contatto con l’aria, nelle zone libere dalle pareti di contenimento, da una atmosfera di gas protettivo di peso specifico maggiore di quello dell’aria.

Durante la fase di trasferimento del materiale fuso dalla siviera 15 alla camera cilindrica 16, la siviera 15 si muove con una velocità di inclinazione tale da imporre una velocità di riempimento costante della camera cilindrica 16, e quindi una velocità costante del materiale fuso, in modo da ridurre al minimo le turbolenze all’interno della camera cilindrica 16 stessa.

In questo modo si riesce a ridurre al minimo il numero di inclusioni di gas nel getto.

Terminata la fase di riempimento, comincia la fase di iniezione del materiale fuso all’interno degli stampi complessivamente indicati con il numero 18

Mentre il pistone 19 dell’iniettore 17, spinge il materiale fuso contenuto nella camera cilindrica 16, interviene la fase di creazione di sottovuoto al’intemo della camera cilindrica 16 stessa e degli stampi 18.

In previsione del ritiro del getto, in valore percentuale conseguente al tipo di lega utilizzata, è prevista anche una fase di rabbocco del materiale liquido.

Come detto, durante le varie fasi di lavorazione e trasporto il materiale è protetto dal contatto con l’aria, nelle zone libere dai mezzi di contenimento, da una atmosfera di gas protettivo di peso specifico maggiore di quello del’aria; vantaggiosamente il gas protettivo è azoto, gas che ha impatto ambientale nullo ed é reperibile a basso costo come residuo di fusione.

Il gas protettivo, è dunque contenuto nel forno di stazionamento 11. Durante il prelievo dalla tasca di prelievo 13, la siviera 15 prima di entrare in contatto con il materiale liquido, entra nella atmosfera di gas protettivo.

La modalità di prelievo è tale per cui la siviera 15 contiene comunque uno strato superiore di gas protettivo anche quando trasporta la quantità massima possibile di materiale liquido.

Come visibile nelle figure 3 e 4, essa infatti entra inclinata all' intero della tasca 13 e dopo il prelievo si raddrizza lasciando un volume superiore disponibile per trasporto del gas 22 mentre il volume inferiore è riempito di materiale 23 allo stato liquido.

Anche l’interno della camera cilindrica 16 è riempito di gas protettivo, i modo tale che pure durante l’operazione di riempimento della stessa, il materiale liquido non entri mai a contatto con l’aria scongiurando pericoli della creazione di inclusioni dannose per la qualità del getto.

In corrispondenza del forno di stazionamento 11 e degli iniettori 17, l’impianto 10 è dotato di valvole 20 per l’immissione di azoto, e in corrispondenza di stampi 18 e iniettori 17 di valvole 21 per la creazione di vuoto.

Si è in pratica constatato come la presente invenzione abbia portato a compimento il compito principale e gli scopi ad essa preposti.

In particolare si vede come le varie fasi del procedimento evitano assolutamente il contatto con l’aria che contaminerebbe il materiale ossidandolo e la fase di degasaggio in continuo fa si che i getti siano assolutamente puri.

Si riescono ad ottenere quindi getti con pareti sottili e/o spesse, getti liberi da gas e/o porosità, saldabili e/o con elevati valori di dilatazione, nonché getti a elle e stagni a pressione.

Essendo il getto privo di porosità ha maggiore resistenza meccanica di pari getto realizzato con i procedimenti noti.

Ne consegue che non sono più necessari trattamenti termici (che implicano costi aggiuntivi e tempi più lunghi) per raggiungere gradi di resistenza che nei processi noti non sono raggiungibili.

A parità di resistenza richiesta, è poi possibile ridurre gli spessori dei getti con conseguente economia di costi e aumento delle possibilità realizzative nel campo delle carrozzerie dei veicoli.

Particolare importanza riveste inoltre il fatto che è possibile realizzare getti in lega di Al-Mg, attualmente non ottenibili per i limiti connessi alle tecnologie note attraverso le quali si ottengono getti pieni di porosità.

E’ inoltre garantita l’effettiva sicurezza del processo, che tiene conto anche delle proprietà metallurgiche dei materiali utilizzati per ottimizzare i risultati.

La presente invenzione è soggetta a numerose modifiche e varianti tutte rientranti nell’ambito del concetto inventivo.

I dettagli tecnici sono sostituibili da altri elementi tecnicamente equivalenti.

I materiali nonché le dimensioni possono essere qualsiasi a seconda delle esigenze.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1) Procedimento perfezionato di pressofusione sottovuoto per la produzione di getti in leghe non ferrose del tipo che consiste nel: - mantenere il materiale allo stato fuso in un forno di stazionamento, - trasferire una predeterminata quantità di materiale dal forno ad un predisposto stampo, in corrispondenza di iniettori, - comprimere il materiale nello stampo e far raffreddare, detto procedimento caratterizzandosi per il fatto che detto materiale durante le varie fasi è continuamente protetto dal contatto con l’aria nelle zone libere dai mezzi di contenimento, da una atmosfera di gas protettivo da contaminazioni e pericolo di ossidazione di peso specifico maggiore di quello deH’aria.
2. 2) Procedimento, come alla rivendicazione 1, che consiste nel degassare a mezzo rotore il materiale contenuto nella tasca di prelievo del forno di stazionamento, in continuo durante Io stazionamento.
3. 3) Procedimento, come alla rivendicazione 1, che consiste nel filtrare il materiale allo stato fuso nel passaggio dalla tazza di riempimento del materiale allo stato solido alla tasca di prelievo, comprese nel forno di stazionamento.
4. 4) Procedimento, come alla rivendicazione 1, che consiste nel trasferire una predeterminata quantità di materiale nel detto predisposto stampo mediante siviera con regolazione di quantità del materiale prelevata ad inclinazione della siviera.
5. 5) Procedimento, come alla rivendicazione 4, che consiste nel riscaldare detta siviera in corrispondenza del forno di stazionamento prima del prelievo del materiale.
6. 6) Procedimento, come alle rivendicazioni 4 e 5, che consiste nel versare il materiale fuso all’ interno degli iniettori tramite siviera con velocità di inclinazione regolabile.
7. 7) Procedimento, come alla rivendicazione 1, che consiste nella creazione del sottovuoto all’ interno degli iniettori e dello stampo successivamente alla fase di riempimento degli iniettori.
8. 8) Procedimento, come alla rivendicazione 1, che consiste nel l’utilizzare azoto come gas protettivo.
9. 9) Attrezzatura per la realizzazione di un procedimento come ad una o piu delle rivendicazioni precedenti.
10. 10) Procedimento e attrezzatura per la realizzazione del procedimento, come ad una o più delle rivendicazioni precedenti, che si caratterizza per quanto illustrato e descritto nelle allegate tavole di figure e disegni.