ITUB20155732A1 - Procedimento e apparecchiatura per lo stampaggio di oggetti in alluminio, leghe di alluminio, leghe leggere, ottone e simili - Google Patents
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Description
"PROCEDIMENTO E APPARECCHIATURA PER LO STAMPAGGIO DI OGGETTI IN ALLUMINIO, LEGHE DI ALLUMINIO, LEGHE LEGGERE, OTTONE E SIMILI"
Il presente trovato riguarda un procedimento e un'apparecchiatura per lo stampaggio di oggetti in alluminio, leghe di alluminio, leghe leggere, ottone e simili.
Come noto, nello stampaggio di oggetti in alluminio o leghe di alluminio o in ottone vi sono problemi dovuti alla possibilità di realizzare dei pezzi che non presentino inclusioni di porosità al loro interno e che consentano di ottenere elevate caratteristiche meccaniche e una notevole riduzione del processo.
La domanda di brevetto MI2003A002186 descrive un'apparecchiatura realizzata mediante uno stampo inferiore e uno stampo superiore che delimitano una zona per il contenimento di una quantità dosata di metallo liquido che proviene da un condotto che è posto in comunicazione con un forno e proveniente dal basso.
In tale domanda di brevetto lo stampo superiore presenta un otturatore che agisce sulla luce di comunicazione del condotto di immissione del metallo liquido ed un punzone di compattamento che definisce una porzione dell'impronta superiore dello stampo.
Lo stampo viene quindi riempito per tracimazione del metallo liquido con l'inconveniente tuttavia di non conoscere esattamente la quantità di metallo necessaria per il completamento del pezzo.
Inoltre, la dosatura del metallo può non risultare corretta in quanto nella fase iniziale lo stampo non viene integralmente riempito, ma il metallo liquido si porta a livello con la linea di tracimazione, ottenendo il totale di riempimento dello stampo soltanto dopo la chiusura della luce di comunicazione con il condotto di immissione del metallo liquido e la discesa del punzone di compattazione che fa risalire il metallo liquido per il completamento della cavità di stampo.
La soluzione sopra esposta, che si è dimostrata valida sotto molti aspetti, è tuttavia risultata suscettibile di perfezionamenti soprattutto per quanto riguarda la tipologia di riempimento dello stampo.
Compito precìpuo del presente trovato è quello dì realizzare un procedimento e un'apparecchiatura per lo stampaggio di oggetti in alluminio, leghe di alluminio, leghe leggere, ottone e simili, in cui il riempimento dello stampo viene realizzato senza tracimazione e senza dosaggio particolare del metallo liquido.
Nell'ambito di questo compito, uno scopo del presente trovato è quello di realizzare un procedimento e un'apparecchiatura che consentano di ottenere pezzi stampati esenti da impurità di gas od aria e di forma esatta.
Un altro scopo del presente trovato è quello di realizzare un procedimento e un'apparecchiatura di stampaggio di oggetti in alluminio, leghe di allumìnio, leghe leggere, ottone e simili, che possano essere impiegati anche nel caso in cui nella cavità di stampo sia inserita un'anima in sabbia o simile.
Dn ultimo scopo del presente trovato è quello di realizzare un procedimento e un'apparecchiatura che siano di elevata affidabilità, di relativamente semplice realizzazione ed a costi competitivi.
Questo compito, nonché questi ed altri scopi che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti da un procedimento per lo stampaggio di oggetti in alluminio, leghe di allumìnio, leghe leggere, ottone e simili, caratterizzato dal fatto di comprendere le fasi che consistono nel:
- a partire da un'apparecchiatura per lo stampaggio comprendente un piano pressa inferiore atto a supportare uno stampo inferiore collegato ad un condotto di alimentazione di metallo liquido, un piano pressa superiore in corrispondenza del quale è disposto uno stampo superiore, un punzone compattatore disposto mobile coassialmente rispetto a detto stampo superiore e un otturatore disposto concentricamente internamente a detto punzone compattatore, chiudere detto stampo superiore su detto stampo inferiore per definire una cavità di stampo;
immettere metallo liquido attraverso detto condotto entro detta cavità di stampo;
movimentare detto punzone compattatore verso l'alto, per ottenere un accumulo di metallo liquido entro detta cavità di stampo e in una camera definita dallo spazio liberato dalla movimentazione verso l'alto di detto punzone compattatore;
chiudere il condotto di alimentazione di metallo liquido tramite movimentazione verso il basso di detto otturatore e depressurizzare il foro di alimentazione di metallo liquido provocando il ritorno di detto metallo liquido entro detto condotto;
forgiare detto metallo liquido entro detta cavità di stampo mediante alimentazione verso il basso di detto punzone compattatore.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di una forma di realizzazione preferita, ma non esclusiva, del procedimento e dell'apparecchiatura secondo il trovato, illustrata a titolo indicativo e non limitativo negli uniti disegni, in cui:
la figura 1 illustra in vista in sezione l'apparecchiatura secondo il trovato in configurazione di stampo aperto;
la figura 2 illustra in vista in sezione l'apparecchiatura della figura 1 in configurazione di stampo chiuso;
la figura 3 illustra in vista in sezione l'apparecchiatura delle figure 1 e 2 nella fase di alimentazione di metallo liquido;
la figura 4 illustra in vista in sezione l'apparecchiatura delle figure precedenti nella condizione di chiusura del condotto di alimentazione e depressurizzazione del foro di alimentazione del metallo liquido;
la figura 5 illustra in vista in sezione l'apparecchiatura secondo il trovato nella fase di forgiatura del metallo allo stato semisolido nella cavità di stampo;
la figura 6 illustra in vista in sezione l'apparecchiatura secondo il trovato nella condizione di apertura dello stampo ed estrazione del pezzo stampato;
le figure da 7 a 12 illustrano una seconda forma di realizzazione dell'apparecchiatura secondo il trovato in cui lo stampo definisce più impronte e tali figure corrispondono rispettivamente alle figure da 1 a 6.
Con riferimento alle figure, l'apparecchiatura secondo il trovato, globalmente indicata dal numero di riferimento 100, comprende un piano pressa inferiore 1 ed un piano pressa superiore 2.
Sul piano pressa inferiore 1 è disposto uno stampo inferiore 3 che definisce una o più impronte inferiori.
In corrispondenza dello stampo inferiore 3 è previsto un condotto 10 di immissione di metallo liquido che presenta una luce 11 di comunicazione con la zona accumulo metallo di pressata e la cavità di stampo.
Il metallo liquido proviene dal basso con una bassa pressione esercitata in un forno disposto in posizione sottostante l'apparecchiatura 100, il quale forno contiene il metallo fuso. Il metallo passa quindi dal forno attraverso il condotto 10 ed entra nello cavità di stampo.
1.1. condotto dì immissione 10 presenta, tipicamente, usuali mezzi di riscaldamento per mantenere il metallo in fase liquida.
In corrispondenza del piano pressa superiore 2 è realizzato uno stampo superiore 4 che è accoppiabile con lo stampo inferiore 3 per definire il pezzo stampato, e che presenta una o più impronte superiori impegnatili nelle corrispondenti impronte inferiori di uno stampo inferiore 3.
Lo stampo superiore 4, nella sua porzione centrale, ha un otturatore 9 comandato da un pistone 7 il quale è concentrico ad un punzone compattatore 8 comandato a sua volta da un pistone 6.
Almeno una impronta della cavità di stampo è connessa ad una camera 21 di accumulo di metallo liquido 20 nel punzone compattatore.
Lo stampo superiore 4 è supportato da un portastampo 5 che è connesso alla pressa superiore 2.
Il procedimento di stampaggio mediante l'apparecchiatura sopra descritta è come segue.
Con riferimento alle figure, la figura 1 illustra la condizione di apparecchiatura con stampo aperto.
La successiva fase, illustrata nella figura 2, prevede che lo stampo superiore 4 venga portato in chiusura contro lo stampo inferiore 3.
In questa fase il metallo liquido non è ancora stato introdotto nella cavità di stampo.
La figura 3 illustra la terza fase di stampaggio del procedimento secondo il trovato, in cui il metallo liquido viene iniettato, attraverso il condotto 10 e la luce 11, nella cavità di stampo definita dallo stampo inferiore 3 e dallo stampo superiore 4 portati in chiusura l'uno contro l'altro nella fase precedente.
Il riempimento della cavità di stampo mediante il metallo lìquido 20 avviene in bassa pressione dando modo all'aria/gas presente nella cavità di stampo di fuoriuscire attraverso gli sfiati aria posti nell'accoppiamento tra stampo inferiore 3 e stampo superiore 4.
Durante la fase di riempimento di metallo liquido, il pistone compattatore 8 si trova in una posizione di corsa massima verso il basso a filo della cavità inferiore dello stampo superiore 4.
Durante il riempimento de1.1a cavità di stampo il punzone compattatore, come visto nella figura 3, arretra di una quota programmabile per permettere di non avere aria/gas nella camera di contenimento del metallo liquido richiesto per la compattazione durante la solidificazione.
L'arretramento del punzone compattatore 8 permette un accumulo di metallo liquido nella camera 21 del punzone compattatore 8, ossia lo spazio definito dal movimento verso l'alto del punzone compattatore 8, come appunto illustrato in figura 3.
Nella fase di riempimento di metallo liquido, nella cavità di stampo e nella camera 21 di accumulo di metallo del punzone compattatore 8, la pressione del metallo liquido varia ad esempio da 300 ubar a 2000 mbar mentre nella fase di compattazione/ solidificazione la pressione nella cavità di stampo varia da 200 kg/cm<2>fino a 1500 kg/cm<2>.
Quando il punzone compattatore 8 è a filo della cavità dello stampo superiore 4, come illustrato nella figura 1 e nella figura 2, l'otturatore 9 è nella condizione di sollevamento massimo, ossia corsa massima verso l'alto.
La fase illustrata nella figura 4 prevede quindi che 1'otturatore 9 vada a chiudere la luce di apertura 11 del condotto 10, dopodiché viene tolta immediatamente la pressione nel foro di alimentazione come illustrato, sotto lo stampo, il metallo liquido che si trova nel condotto ridiscende mentre nella cavità di stampo e nella camera di compattazione rimane una quantità di metallo dosata .
Opportunamente, è previsto un sensore di presenza di metallo liquido per elevare il livello del metallo entro la cavità di stampo e la camera del punzone di compattazione 8.
La temperatura dello stampo e la temperatura del metallo sono preimpostate e il forno risulta preimpostato ad un valore di pressione che varia in funzione della posizione de], metallo liquido nella cavità di stampo.
Una volta avvenuta la chiusura del condotto di immissione 10, viene comandata la discesa del punzone di compattamento 8 il quale è comandato al pistone 6 ad una pressione variabile, ad esempio da 300 kg/cm<2>fino a 1500 kg/cm<2>e ad una velocità programmabile da 3 mm/sec. a 15 mm/sec.
Questa operazione in pratica realizza una forgiatura del materiale che è ancora allo stato semisolido, trasferendo il metallo liquido 20 che si era accumulato nella camera 21 del punzone compattatore 8 alla cavità di stampo attraverso il collegamento tra camera 21 e cavità di stampo.
Questa fase è illustrata nella figura 5, ove è raffigurata la discesa del punzone compattatore 8 che va a pressare direttamente il metallo liquido 20 contenuto nella cavità di stampo .
Eventuali ossidi presenti nel metallo liquido galleggiano, avendo un peso specifico inferiore al metallo, e con l'arretramento del punzone compattatore precedentemente descritto vengono aspirati nella camera di contenimento di metallo che si utilizza per la forgiatura e quindi non nella cavità di stampo.
Si è in pratica constatato come il procedimento e 1'apparecchiatura secondo il trovato assolvano pienamente il compito nonché gli scopi prefissati in quanto permettono di riempire lo stampo senza tracimazione e senza avere necessità di regolare in modo particolare la dosatura del metallo liquido.
Inoltre, il materiale necessario per la compattazione durante la solidificazione viene accumulato nel punzone di compattazione con uno speciale ciclo.
Il procedimento e l'apparecchiatura secondo il trovato consentono di produrre pezzi esenti da impurità di gas o aria e dì forma esatta con una presa di stampo definita.
Inoltre, i pezzi ottenuti hanno elevate caratteristiche meccaniche e solidificano in tempo ridotto rispetto a procedimenti ed apparecchiature di tipo noto.
Il procedimento e l'apparecchiatura così concepiti sono suscettibili di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito delle allegate rivendicazioni.
Inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti.
In pratica, i materiali impiegati nonché le dimensioni e le forme contingenti, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze e dello stato della tecnica.
Claims (10)
- RIVENDICAZIONI 1 . Procedimento per lo stampaggio di oggetti in alluminio, leghe di alluminio, leghe leggere, ottone e simili, caratterizzato dal fatto di comprendere le fasi che consistono nel: - a partire da un'apparecchiatura (100) per lo stampaggio comprendente un piano pressa inferiore (1) atto a supportare uno stampo inferiore (3) collegato ad un condotto di alimentazione (10) di metallo liquido (20), un piano pressa superiore (2) in corrispondenza del quale è disposto uno stampo superiore (4), un punzone compattatore (8) disposto mobile coassialmente rispetto a detto stampo superiore (4) e un otturatore (9) disposto concentricamente internamente a detto punzone compattatore (8), chiudere detto stampo superiore (4) su detto stampo inferiore (3) per definire una cavità di stampo; immettere metallo liquido (20) attraverso detto condotto (10) entro detta cavità di stampo; movimentare detto punzone compattatore (8) verso l'alto, per ottenere un accumulo di metallo liquido entro detta cavità di stampo e in una camera (21) definita dallo spazio liberato dalla movimentazione verso l'alto di detto punzone compattatore; chiudere il condotto di alimentazione (10) di metallo liquido (20) tramite movimentazione verso il basso di detto otturatore (9) e depressurizzare il condotto di alimentazione (10) di metallo liquido provocando il ritorno di detto metallo liquido (20) entro detto condotto (10); - forgiare detto metallo liquido entro detta cavità di stampo mediante alimentazione verso il basso di detto punzone compattatore .
- 2 . Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che nella fase in cui detto stampo è aperto, detto punzone compattatore (8) si trova in posizione a filo di detto stampo superiore (4).
- 3. Procedimento secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detta fase di forgiatura è realizzata con detto punzone compattatore (8) che agisce direttamente su detto metallo liquido (20) contenuto in detta cavità di stampo.
- 4. Procedimento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la fase di forgiatura viene effettuata su metallo che si trova ad uno stato semisolido, detta fase di forgiatura consentendo il trasferimento di metallo liquido (20) precedentemente accumulato nella camera (21) lasciata libera da detto punzone compattatore (8) quando detto punzone compattatore (8) viene movimentato verso l'alto, detta camera (21) essendo in collegamento con detta cavità di stampo.
- 5. Procedimento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto metallo liquido (20) viene alimentato a bassa pressione entro detto condotto di alimentazione (10).
- 6. Procedimento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la fase di movimentazione verso l'alto di detto punzone compattatore (8) prima della fase di forgiatura, consente di aspirare eventuali ossidi presenti in detto metallo liquido (20) nella camera (21) definita dal movimento verso l'alto di detto punzone compattatore (8).
- 7. Apparecchiatura per lo stampaggio di oggetti in alluminio, leghe di alluminio, leghe leggere, ottone e simili, comprendente un piano pressa inferiore (1) atto a supportare uno stampo inferiore (3) entro il quale si affaccia un condotto di alimentazione (10) di metallo liquido (20), un piano pressa superiore (2) in corrispondenza del quale è definito uno stampo superiore (4) supportato da un portastampo (5), caratterizzata dal fatto di comprendere un punzone compattatore (8) disposto coassiale a detto stampo superiore (4), detto punzone compattatore prevedendo, internamente e concentricamente ad esso, un otturatore (9) atto ad otturare una luce di apertura (11) di detto condotto di alimentazione (10) di metallo liquido (20).
- 8. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 7, caratterizzata dal fatto che detto punzone compattatore (8) è movimentato da un pistone (6) e detto otturatore (9) è movimentato anch'esso da un relativo pistone (7).
- 9. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 7 o 8, caratterizzata dal fatto che detto punzone compattatore (8) è mobile da una posizione in cui detto punzone compattatore (8) è a filo con detto stampo superiore (4} ad una posizione in cui detto punzone compattatore (0) è movimentato verso l'alto rispetto a detto stampo superiore (4), per definire una camera (21) e un effetto siringa e consentire accumulo di metallo liquido in detta camera (21) definita dalla movimentazione di detto punzone compattatore (8) verso l'alto.
- 10 . Apparecchiatura secondo una o più delle rivendicazioni da 7 a 9, caratterizzata dal fatto che detto stampo inferiore (3) definisce almeno una impronta e detto stampo superiore (4) definisce analogamente almeno un'impronta.
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2016
- 2016-11-17 EP EP16002450.1A patent/EP3170582A1/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP3170582A1 (en) | 2017-05-24 |
| EP3170582A8 (en) | 2017-07-19 |
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