ITPD20010301A1 - Attrezzatura particolarmente per la formatura di getti in metallo concollegamento idraulico tra forno di attesa e stampo e procedimento per - Google Patents

Description

“ATTREZZATURA PARTICOLARMENTE PER LA FORMATURA DI GETTI IN METALLO CON COLLEGAMENTO IDRAULICO TRA FORNO DI ATTESA E STAMPO E PROCEDIMENTO PER LA FORMATURA DI GETTI IN METALLO ATTUATO DALLA ATTREZZATURA”

DESCRIZIONE

II presente trovato ha per oggetto una attrezzatura particolarmente per la formatura di getti in metallo con collegamento idraulico tra forno di attesa e stampo e un procedimento per la formatura di getti in metallo attuato dalla attrezzatura.

Com’è noto, per la formatura di getti in metallo o leghe leggere vengono utilizzati procedimenti di colata quali, per esempio, l’alimentazione per gravità entro stampi chiusi del metallo o lega allo stato fuso, e la creazione di pressione all intero dello stampo mediante materozze, che alimentano il getto fuso aumentando il carico idrostatico sul metallo o lega, e impediscono il formarsi di cavità o porosità all intero del getto durante il ritiro nella fase di solidificazione.

Un altro procedimento per la formatura di getti per colata di metallo o leghe, è la cosiddetta fusione in bassa pressione, che consiste sostanzialmente nel posizionare uno stampo sopra un forno chiuso la cui impronta viene alimentata attraverso un tubo pescante collegato al forno, all’ interno del quale viene esercitata una pressione sulla superficie libera del metallo in modo tale che una parte di questo salga attraverso il tubo pescante e alimenti lo stampo.

Le tecniche di colata del tipo noto però non sono in pratica sempre in grado di garantire la formatura di getti esenti da difetti strutturali quali per esempio tensioni interne e microporosità, soprattutto nel caso di formatura di getti di sagoma complessa, come per esempio cerchi di veicoli stradali in lega leggera e simili.

In particolare, per la tecnica di fusione in bassa pressione, i problemi sono legati soprattutto ad una scarsa alimentazione dell’impronta dello stampo, soprattutto nel caso di getti di complessa geometria, che genera porosità rilevabili ai raggi X, in seguito ai moti turbolenti del metallo e a surriscaldamenti.

Dopo la fase di solidificazione poi, il forno sottostante allo stampo viene depressurizzato e per effetto di questa operazione la colonna di metallo fuso all’interno del tubo pescante, inizialmente a livello dello stampo, toma al livello del metallo presente all’ interno del forno.

Durante questa discesa, una parte del metallo rimane incollata lungo la parete interna del tubo pescante, generando pellicole di metallo solidificato e ossidi.

Questo problema va di volta in volta aumentando perché in fase di produzione il livello del metallo aH’intemo del fondo scende, aumenta il percorso seguito dall’ alluminio in fase di riempimento, e, conseguentemente, la superficie scoperta aH’intemo del tubo pescante aumenta generando una quantità maggiore di pellicole di metallo solidificato e ossidi.

Naturalmente, pellicole ed ossidi vengono trascinati dal metallo aH’intemo dello stampo generando una lega non omogenea ed andando a detrimento della qualità finale del getto realizzato.

Per creare la pressione che permette la salita del metallo attraverso il tubo pescante, viene iniettato aH’intemo del forno un gas che solitamente è aria, e che, conseguentemente alla presenza di ossigeno, genera ossidi.

Inoltre, quando il metallo all’interno del forno si è esaurito il forno stesso deve essere aperto per permetterne il riempimento, venendo esposto completamente al contatto con l aria.

Il procedimento di fusione a bassa pressione, inoltre, è un processo sostanzialmente discontinuo, in quanto prevede dei tempi morti nella fase produzione dovuta appunto al tempo necessario al riempimento del tubo pescante, e alle fasi di riempimento del forno stesso.

In particolare, i problemi legati al forno sono sostanzialmente dovuti al tempo di attesa per il suo riempimento e alla variazione della pressione interna durante la fase di riempimento stessa.

In aggiunta, risulta attualmente difficile controllare la quantità di metallo che viene iniettata aH’intemo dell’impronta dello stampo.

Compito principale del presente trovato è quello di risolvere o sostanzialmente ridurre i problemi dei tipi noti di attrezzature per la formatura di getti in metallo.

Nell’ambito del compito principale, un importante scopo è quello di mettere a punto un’attrezzatura che comprenda un collegamento idraulico sempre carico tra il forno di attesa e lo stampo, ed entro cui il metallo allo stato fuso non venga mai a contatto con Taria.

Un altro importante scopo è quello di mettere a punto un’attrezzatura che elimini i saliscendi del metallo lungo il tubo pescante, eliminando la formazione di ossidi e pellicole di metallo solidificato.

Un altro scopo ancora è quello di mettere a punto un’attrezzatura che permetta un controllo sicuro del livello di metallo che si trova inferiormente allo stampo.

Un altro scopo ancora è quello di mettere a punto un’attrezzatura per mezzo della quale sia possibile realizzare un ciclo continuo di realizzazione di getti, eliminando i tempi morti di caricamento del forno collegato al tubo pescante.

Un altro importante scopo è quello di mettere a punto un’attrezzatura per mezzo della quale il metallo allo stato fuso sia esposto il meno possibile all’aria, evitando conseguentemente la formazione di ossidi.

Un altro scopo è quello di mettere a punto un'attrezzatura che consenta di realizzare getti in metallo senza limitazioni sulla pressione di esercizio, se non dettate dai limiti tecnologici dell'attrezzatura stessa.

Ancora uno scopo è quello di mettere a punto un’attrezzatura di elevata produttività.

Ancora uno scopo è quello di mettere a punto una attrezzatura che permetta una migliore alimentazione dell’impronta dello stampo.

Un altro scopo ancora è quello di mettere a punto un’attrezzatura che permetta di ottenere migliori caratteristiche meccaniche del getto solidificato.

Non ultimo scopo, è quello di mettere a punto un’attrezzatura che non utilizzi la pressione di aria o gas per la movimentazione del metallo e l’alimentazione dello stampo.

Il compito principale, gli scopi preposti ed altri scopi ancora, che più chiaramente appariranno in seguito, vengono raggiunti da una attrezzatura particolarmente per la formatura di getti in metallo con collegamento idraulico tra forno di attesa e stampo, caratterizzata dal fatto che detto collegamento idraulico comprende

- almeno un condotto di collegamento del forno di attesa, contenente il metallo allo stato fuso pronto per lo stampaggio, ad una o più luci di immissione del metallo entro l’impronta di un corrispondente stampo, e

- mezzi di pompaggio, interposti fra porzioni di detto condotto, di una quantità controllata di metallo attraverso dette una o più luci di immissione entro detta impronta, collegati ad una unità di controllo elettronica.

Detta attrezzatura attua un procedimento per la formatura di getti in metallo, che consiste nel:

- controllare il livello di metallo allo stato fuso mantenendolo in adiacenza inferiormente a dette una o più luci di immissione del metallo entro l'impronta di detto stampo,

- alimentare l'impronta dello stampo con una quantità desiderata di metallo a pressione controllata, facendo salire il livello del metallo stesso,

- continuare ad alimentare l'impronta dello stampo, mantenendo in pressione il metallo, fino al termine della fase di solidificazione,

- abbassare il livello di metallo allo stato fuso ad una altezza desiderata in adiacenza inferiormente a dette luci di immissione,

- terminare la formatura del getto,

- estrarre il getto dallo stampo.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato, risulteranno maggiormente dalla descrizione di una sua forma di realizzazione preferita, ma non esclusiva, indicata a titolo indicativo e non limitativo, nelle allegate tavole di figure e disegni, in cui:

- la fig. 1 illustra schematicamente un’attrezzatura particolarmente per la formatura di getti in metallo, secondo il trovato;

- la fig. 2 illustra una prima porzione dell’ attrezzatura di figura 1;

- la fig. 3 illustra una seconda porzione dell’attrezzatura di figura 1.

Con particolare riferimento alle figure precedentemente descritte, un’attrezzatura particolarmente per la formatura di getti in metallo con collegamento idraulico fra forno di attesa e stampo, secondo il trovato, viene complessivamente indicata con il numero 10.

L'attrezzatura 10 comprende un collegamento idraulico tra un forno di attesa 11, contenente il metallo allo stato fuso pronto per lo stampaggio, e uno stampo 14, comprendente a sua volta un condotto 36 di collegamento del forno di attesa 11 ad una o più luci di immissione 12 del metallo entro l’impronta 13 dello stampo 14, con dette una o più luci di immissione 12 disposte, in questo caso, inferiormente allo stampo 14 stesso, e mezzi di pompaggio 15, interposti fra porzioni di detto condotto 36, di una quantità controllata di metallo attraverso una o più luci di immissione 12 entro detta impronta 13, collegati ad una unità di controllo elettronica 16.

Come visibile in figura 3, in questo caso si ha una luce di immissione 12 a fessura, che si sviluppa continua circonferenzialmente per 360° sessagesimali in corrispondenza del bordo inferiore dell’impronta 13 di uno stampo 14, ad esempio per la formatura di un cerchio per veicoli stradali.

La luce di immissione 12 è generata da un distributore 17, disposto inferiormente allo stampo 14, il quale è collegato all’estremità superiore di un tubo pescante 18.

Adiacenti inferiormente alla luce di immissione 12, in corrispondenza del distributore 17, sono disposti misuratori 19 ad induzione del livello di metallo presente all 'interno del distributore 17, collegati e gestiti dalla unità di controllo 16, come verrà più avanti meglio descritto.

Vantaggiosamente, le luci di immissione 12 possono essere disposte anche lateralmente allo stampo 14.

Il condotto 36 comprende una prima porzione 20 che si sviluppa dal forno di attesa 11 ed è collegata ai mezzi di pompaggio 15, dai quali si sviluppa una seconda porzione 21 che sbocca in un serbatoio 22.

Dal serbatoio 22 si eleva il tubo pescante 18 superiormente al quale è disposto il distributore 17.

L'attrezzatura 10 comprende inoltre riscaldatori 23 del metallo allo stato fuso e rilevatori di temperatura 24 del metallo stesso, disposti lungo il collegamento idraulico e collegati alla unità di controllo 16.

I riscaldatori 23 si concretizzano in termoresistenze, indicate con il medesimo numero, disposte aH’intemo di contenitori ceramici a sviluppo longitudinale, disposti in corrispondenza dei mezzi di pompaggio 15, di prima e seconda porzione 20 e 21 del condotto 36, del serbatoio 22 e del distributore 16.

I rilevatori di temperatura 24 si concretizzano invece in termocoppie, indicate con il medesimo numero, anch’esse disposte sull'attrezzatura 10, come i riscaldatori 23.

I mezzi di pompaggio 15 si concretizzano in una pompa a stantuffo 25, a monte e a valle della quale sono disposte una prima e una seconda valvola 26 e 27 di intercettazione del flusso di metallo che scorre rispettivamente entro detta prima e seconda porzione 20 e 21 di condotto 36.

Prima e seconda valvola 26 e 27 hanno funzione di non-ritomo comandato del flusso di metallo nel verso che va dallo stampo 14 al forno d'attesa 11.

La pompa a stantuffo 25 comprende un primo pistone 28, scorrevole a tenuta entro un corrispondente primo cilindro 29, fissato alla testa di un primo stelo 30 di un attuatore oleodinamico 31 a corsa controllata dall’unità di controllo 16.

Prima e seconda valvola 26 e 27 sono del tutto identiche e comprendono, ciascuna, un secondo pistone 32, scorrevole a tenuta entro un corrispondente secondo cilindro 33, fissato alla testa di un secondo stelo 34 di un corrispondente attuatore pneumatico 35.

Come visibile in figura 2, prima e seconda valvola 26 e 27 sono disposte ad intercettare rispettivamente prima e seconda porzione 20 e 21 del condotto 36, quando comandate dalla unità di controllo 16.

In particolare, la prima valvola 26 (analogamente alla seconda valvola 27) è disposta tra un primo e un secondo tratto 20a e 20b della prima porzione 20 di condotto 36 che sono disposti con asse longitudinale a differenti altezze.

Il secondo pistone 32, una volta abbassato, va ad intercettare l’imbocco del secondo tratto 20b, avente diametro minore del secondo cilindro 33, e lo sbocco del primo tratto 20a il quale giace sostanzialmente in un piano orizzontale coassiale al secondo pistone 32.

Per quanto riguarda il funzionamento, quando la pompa a stantuffo 25 è completamente caricata, con prima valvola 26 chiusa e seconda valvola 27 aperta, lo stampo 14 viene chiuso in modo da porre in comunicazione l’impronta 13 con la luce di immissione 12.

I misuratori ad induzione 19 rilevano che il livello di metallo è in prossimità inferiormente alla luce di immissione 12.

A questo punto l’unità di controllo 16 comanda l’avanzamento del primo cilindro 29 della pompa a stantuffo, che permette l’iniezione del metallo all’intemo dell’impronta 13.

Inizia il ciclo di realizzazione del getto, in questo caso un cerchio per veicolo stradale, che consiste nelle fasi di riempimento, alimentazione, raffreddamento e solidificazione, permesso grazie alla iniezione di una quantità predeterminata di materiale all’interno dell’impronta 13 in seguito alla movimentazione comandata della pompa a stantuffo 25 da parte dell’unità di controllo 16.

Durante la fase di solidificazione, la pompa a stantuffo 25 continua ad alimentare l'impronta 13, mantenendo il metallo in pressione.

Al termine della fase di solidificazione, l’unità di controllo 16 comanda la pompa a stantuffo 25 affinché retroceda con il primo cilindro 29, in modo da abbassare il livello di metallo rispetto alla luce di immissione 12 di un valore prefissato, per esempio di 5-6 mm, facendolo staccare dal getto.

Al termine della formatura del getto, lo stampo 14 viene aperto ed il getto prelevato, con il livello di alluminio che viene mantenuto sempre immediatamente inferiormente alle luci di immissione 12.

La pompa a stantuffo 25 deve essere ora ricaricata, cosa che avviene richiamando il primo stelo 30, quando la seconda valvola 27 è chiusa e la prima valvola 26 è aperta, aspirando metallo dal forno di attesa 11.

Una volta che la pompa a stantuffo 25 ha aspirato una quantità sufficiente di metallo, il ciclo può ricominciare.

Vantaggiosamente, al forno di attesa 11 possono essere associati più condotti 36 per corrispondenti stampi, per aumentare le produttività dell’attrezzatura stessa.

Essendo l'attrezzatura 10 provvista di una pluralità di riscaldatori 23 questo garantisce che il metallo rimanga sempre allo stato liquido, ad una temperatura controllata dai rilevatori di temperatura 24.

Il serbatoio 22 serve inoltre a mantenere il metallo ad una desiderata temperatura anch’essa determinata da riscaldatori 23 e misurata dai rilevatori di temperatura 24.

Infatti, la quantità di metallo contenuto in esso è tale da garantire il dileguarsi di eventuali temperature più alte che il metallo ha acquisito nel percorso che dalla pompa a stantuffo 25 lo porta al serbatoio 22 stesso.

In pratica, il compito del serbatoio 22 è quello di rendere il metallo o la lega più omogenea prima dell’entrata allo stampo 14.

Si è in pratica constatato come il presente trovato abbia portato a compimento gli scopi ad esso preposti.

Si è infatti realizzata un’attrezzatura che permette di utilizzare un impianto idraulico sempre carico, un livello del metallo sempre presente al livello inferiore dello stampo, con un circuito idraulico chiuso che evita l’esposizione del metallo all’aria, scongiurando la formazione di ossidi.

Il metallo iniettato entro l’impronta è quindi più omogeneo e permette di ottenere un getto solidificato dalle caratteristiche meccaniche migliorate rispetto alle attrezzature del tipo noto, utilizzando pressioni di esercizio anche molto elevate.

Sono ridotti, inoltre, i tempi di movimentazione del materiale, vengono eliminati i tempi di attesa per il caricamento del forno disposto sottostante allo stampo, si ha un notevole aumento della produzione, in quanto la produzione stessa è a ciclo continuo.

Il presente trovato è suscettibile di numerose modifiche e varianti tutte rientranti nell’ambito del concetto inventivo.

I dettagli tecnici sono sostituibili da altri elementi tecnicamente equivalenti.

I materiali purché compatibili con l’utilizzo contingente, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze.

Claims (18)

1. RIVENDICAZIONI 1) Attrezzatura particolarmente per la formatura di getti in metallo con collegamento idraulico tra forno di attesa e stampo, caratterizzata dal fatto che detto collegamento idraulico comprende - almeno un condotto (36) di collegamento del forno di attesa (11), contenente il metallo allo stato fuso pronto per lo stampaggio, ad una o più luci di immissione (12) del metallo entro l’impronta (13) di un corrispondente stampo (14), e - mezzi di pompaggio (15), interposti fra porzioni di detto condotto (36), di una quantità controllata di metallo attraverso dette una o più luci di immissione (12) entro detta impronta (13), collegati ad una unità di controllo elettronica (16).
2. 2) Attrezzatura, come alla rivendicazione precedente, caratterizzata dal fatto di comprendere misuratori di livello (19) di metallo disposti in prossimità di dette una o più luci di immissione (12) collegati a detta unità di controllo (16).
3. 3) Attrezzatura, come ad una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto condotto (36) comprende una prima porzione (20) che si sviluppa da detto forno di attesa (11) ed è collegata a detti mezzi di pompaggio (15), dai quali si sviluppa almeno una seconda porzione (21) per il collegamento all’impronta (13) dello stampo (14).
4. 4) Attrezzatura, come ad una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di pompaggio (15) comprendono una pompa a stantuffo (25) e almeno una prima e una seconda valvola (26, 27) di intercettazione del flusso in metallo disposte rispettivamente a monte e a valle di detta pompa (25), dette prima e seconda valvola (26, 27) avendo funzione di nonritomo del metallo nel verso che va dallo stampo (14) al forno di attesa (11), dette pompa a stantuffo (25), prima e seconda valvola (26, 27) essendo comandate da detta unità di controllo elettronica (16).
5. 5) Attrezzatura, come alla rivendicazione precedente, caratterizzata dal fatto che detta pompa a stantuffo (25) comprende un primo pistone (28), scorrevole a tenuta entro un corrispondente primo cilindro (29), fissato alla testa di un primo stelo (30) di un primo attuatore (31) a corsa controllata da detta unità di controllo (16).
6. 6) Attrezzatura, come alla rivendicazione precedente, caratterizzata dal fatto che detto primo attuatore (31) è oleodinamico.
7. 7) Attrezzatura, come ad una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che dette prima e seconda valvola (26, 27) si concretizzano ciascuna in un secondo pistone (32), scorrevole a tenuta entro un corrispondente secondo cilindro (33), fissato alla testa di un secondo stelo (34) di un secondo attuatore (35) controllato da detta unità di controllo (16).
8. 8) Attrezzatura, come alla rivendicazione precedente, caratterizzata dal fatto che detti secondi attuatoli (35) sono pneumatici.
9. 9) Attrezzatura, come ad una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto collegamento idraulico comprende un serbatoio (22) disposto a valle di detta seconda porzione (21), dal quale si sviluppa almeno un tubo pescante (18) per rimmissione entro detta impronta (13) del metallo allo stato fuso.
10. 10) Attrezzatura, come ad una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto collegamento idraulico comprende un distributore (17) atto a generare dette una o più luci di immissione (12) del metallo entro detta impronta (13), collegato a detto almeno un tubo pescante (18), in corrispondenza del quale sono disposti detti misuratori di livello (19).
11. 11) Attrezzatura, come ad una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che dette una o più luci di immissione (12) sono disposte inferiormente a detto stampo (14).
12. 12) Attrezzatura, come ad una o più delle rivendicazioni da 1 a 10, caratterizzata dal fatto che dette una o più luci di immissione (12) sono disposte lateralmente a detto stampo (14).
13. 13) Attrezzatura, come ad una o più delle rivendicazioni da 1 a 10, caratterizzata dal fatto che dette una o più luci di immissione (12) sono disposte lateralmente e inferiormente a detto stampo (14).
14. 14) Attrezzatura, come ad una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detti misuratori di livello (19) sono misuratori ad induzione.
15. 15) Attrezzatura, come ad una o più delle rivendicazioni da 1 a 13, caratterizzata dal fatto che detti misuratori di livello (19) sono misuratori di temperatura.
16. 16) Attrezzatura, come ad una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto collegamento idraulico comprende riscaldatori (23) di detto metallo allo stato fuso, collegate a detta unità di controllo (16).
17. 17) Attrezzatura, come alla rivendicazione precedente, caratterizzata dal fatto che detti riscaldatori (23) si concretizzano in termoresistenze disposte ciascuna entro un corrispondente contenitore ceramico a sviluppo longitudinale.
18. 18) Attrezzatura, come ad una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto detto collegamento idraulico comprende rilevatori della temperatura (24) di detto metallo allo stato fuso, collegati a detta unità di controllo 19) Attrezzatura, come alla rivendicazione precedente, caratterizzata dal fatto che detti rilevatori di temperatura (24) si concretizzano in termocoppie disposte ciascuna internamente a corrispondenti contenitori ceramici a sviluppo longitudinali. 20) Procedimento per la formatura di getti in metallo, utilizzante un condotto di collegamento tra un forno di attesa, contenente metallo allo stato fuso pronto per lo stampaggio, ed una o più luci di immissione del metallo entro l'impronta di uno stampo, che consiste nel: - controllare il livello di metallo allo stato fuso mantenendolo in adiacenza inferiormente a dette una o più luci di immissione (12) del metallo entro l'impronta di detto stampo (14), - alimentare l'impronta (13) dello stampo (14) con una quantità desiderata di metallo a pressione controllata, facendo salire il livello del metallo stesso, - continuare ad alimentare l'impronta dello stampo (13), mantenendo in pressione il metallo, fino al termine della fase di solidificazione, - abbassare il livello di metallo allo stato fuso ad una altezza desiderata in adiacenza inferiormente a dette luci di immissione (12), - terminare la formatura del getto, - estrarre il getto dallo stampo (14). 21) Procedimento, come alla rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che detto controllo del livello di metallo allo stato fuso viene effettuato mediante misuratori di livello (19), disposti in prossimità di dette una o più luci di immissione (12), e mezzi di pompaggio (15), interposti in detto condotto di collegamento, di una quantità controllata di metallo, collegati ad unità di controllo elettronica (16). 22) Procedimento, come alle rivendicazioni 17 e 18, caratterizzato dal fatto che detti abbassamento e innalzamento del livello di metallo allo stato fuso viene effettuato mediante detti mezzi di pompaggio (15). 23) Attrezzatura particolarmente per la formatura di getti in metallo con collegamento idraulico tra forno di attesa e stampo e procedimento per la formatura di getti in metallo, come ad una o più delle rivendicazioni precedenti, che si caratterizzano per quanto illustrato nelle allegate tavole di disegni.