ITVI20150101A1 - Ripartitore di pressione per lo stampaggio di metalli e stampo utilizzante il suddetto ripartitore di pressione - Google Patents

Description

RIPARTITORE DI PRESSIONE PER LO STAMPAGGIO DI METALLI E STAMPO UTILIZZANTE IL SUDDETTO RIPARTITORE DI PRESSIONE.

DESCRIZIONE

L?invenzione riguarda un ripartitore di pressione per lo stampaggio di metalli, particolarmente adatto ad essere utilizzato negli stampi per lo stampaggio di lamiera metallica e specialmente per l?imbutitura profonda.

Lo stampaggio, come ? noto, realizza oggetti mediante la deformazione del materiale che avviene utilizzando attrezzature denominate ?stampi?.

Per quanto riguarda in particolare lo stampaggio delle lamiere uno stampo, nella sua configurazione minima, comprende un punzone che forza la lamiera metallica all?interno di una matrice per far assumere alla lamiera una configurazione concava riproducente in pianta il profilo della matrice.

L?operazione di stampaggio prende in questo caso il nome di ?imbutitura? e qualora la profondit? del particolare che viene stampato sia maggiore della sua maggiore dimensione in pianta, il processo di imbutitura assume il nome di ?imbutitura profonda?.

Durante l?imbutitura la lamiera subisce una serie di deformazioni che sono conseguenti alle sollecitazioni alle quali essa ? sottoposta e che si possono cos? sintetizzare:

- sollecitazioni radiali di trazione che sono causate dall'azione esercitata dal punzone che entra nella matrice per formare l?oggetto;

- sollecitazioni circonferenziali di compressione che sono causate dal progressivo adattamento del perimetro esterno della lamiera alla forma della matrice.

Queste sollecitazioni agiscono contemporaneamente con intensit? variabile nelle differenti zone della lamiera la quale, in corrispondenza del bordo, tende a corrugarsi e ad addensarsi e quindi ad aumentare di spessore nelle zone in cui lo scorrimento ? minore.

Per evitare tali inconvenienti, i bordi della lamiera vengono mantenuti aderenti alla matrice tramite un premilamiera il quale, applicando una pressione ortogonale al bordo della lamiera e distribuita sulla superficie del bordo stesso, ne evita il corrugamento e ne controlla lo scorrimento.

Da un punto di vista pratico gli sforzi ai quali la lamiera ? soggetta durante lo stampaggio generano sollecitazioni di compressione che agiscono in corrispondenza degli angoli e delle curve e sollecitazioni di compressione generate dal premilamiera che tendono a serrare la lamiera contro la matrice in modo da evitare la formazione di grinze e di ispessimenti.

E? per? noto agli esperti del settore che nonostante la presenza del premilamiera in alcune zone dello stampo tra matrice e premilamiera si verifica comunque un ispessimento della lamiera stessa che provoca la deformazione localizzata del premilamiera.

Come conseguenza si manifesta un sollevamento del premilamiera nelle zone limitrofe alla zona deformata, ove la lamiera, risultando meno trattenuta, ? soggetta a maggiore scorrimento.

Tutto questo comporta che nonostante la presenza del premilamiera non si riesce ad ottenere un totale controllo dello scorrimento della lamiera e questo provoca nel manufatto stampato la comparsa di distorsioni, di cricche, di striature e di grinze che compromettono la qualit? del prodotto.

Nei casi pi? gravi si pu? addirittura verificare la rottura dello stampato.

Nel tentativo di eliminare gli inconvenienti sopra descritti, si utilizzano gruppi di spinta meccanici e/o idraulici che applicano agli stampi forze compensative che tendono a deformarli nelle zone in cui il premilamiera tende a sollevarsi in modo da mantenere, per quanto possibile, uniformemente premuta la lamiera in corrispondenza del bordo e controllarne lo scorrimento durante lo stampaggio.

L?utilizzo dei suddetti gruppi comporta per? alcuni riconosciuti inconvenienti.

Un primo inconveniente consiste nel fatto che i gruppi di spinta meccanico-idraulici citati comportano per l?utilizzatore costi di acquisto e di installazione che si vanno ad aggiungere a quelli, gi? di per s? elevati, che egli deve sostenere per l?acquisto e l'installazione delle presse.

Un altro inconveniente ? costituito dall?ulteriore costo aggiuntivo per il funzionamento di tali gruppi di spinta meccanico-idraulici.

Un ulteriore inconveniente ? costituito dal fatto che tali gruppi di spinta meccanico-idraulici presentano una riconosciuta rigidit? d?impiego poich? uno stesso gruppo di spinta ? utilizzabile solo per stampi adatti a realizzare stampati rientranti in tipologie di forme geometricamente simili tra loro.

Questo comporta per l'utilizzatore la necessit? di sostituire i gruppi di spinta nel caso di significative differenze di forma e di profilo degli stampati che deve produrre.

Un altro inconveniente ? costituito dalla difficolt? di regolazione che tali gruppi di spinta meccanico-idraulici presentano sia per il tempo di regolazione che essi richiedono e sia per il fatto che tali regolazioni devono essere eseguite da personale esperto e personalizzate per ciascuno stampo.

Un non ultimo inconveniente ? costituito dal fatto che l?impiego dei suddetti gruppi di spinta meccanico-idraulici spesso non consente di raggiungere i risultati sperati di ottenere un uniforme controllo dello scorrimento della lamiera durante lo stampaggio.

La presente invenzione intende superare tutti gli inconvenienti sopra lamentati.

In particolare ? scopo dell?invenzione realizzare un ripartitore di pressione che consenta l'assorbimento delle forze variabili che durante lo stampaggio agiscono sul premilamiera in corrispondenza delle zone ove si verificano aumenti di spessore della lamiera;

E? un altro scopo che il ripartitore di pressione consenta anche la ridistribuzione di tali forze variabili perifericamente alle zone ove tali aumenti di spessore della lamiera si verificano.

E? non ultimo scopo che il ripartitore di pressione dell?invenzione, durante lo stampaggio, consenta un migliore controllo dello scorrimento della lamiera rispetto a quello realizzabile con i premilamiera dell?arte nota.

Gli scopi elencati sono raggiunti da un ripartitore di pressione avente le caratteristiche secondo la rivendicazione principale alla quale si far? riferimento.

Altre caratteristiche sono descritte nelle rivendicazioni dipendenti. Vantaggiosamente, rispetto all?arte nota, l?impiego del ripartitore di pressione dell?invenzione migliora la distribuzione delle pressioni sulla lamiera durante lo stampaggio e riduce le differenze di spessore che si riscontrano sullo stampato a stampaggio concluso.

In modo ulteriormente vantaggioso viene ridotta la formazione di grinze, di cricche e di striature che compromettono la qualit? del prodotto stampato.

Gli scopi ed i vantaggi elencati verranno meglio evidenziati durante la descrizione del ripartitore di pressione dell?invenzione e di sue varianti esecutive basate sulla medesima idea di soluzione che vengono date qui di seguito a titolo esemplificativo e non limitativo facendo riferimento alle allegate tavole di disegno nelle quali:

- la fig. 1 rappresenta la vista assonometrica del ripartitore di pressione dell?invenzione applicato ad uno stampo disposto in posizione aperta;

- la fig. 2 rappresenta lo stampo di fig .1 disposto in posizione chiusa; - la fig. 3 rappresenta una sezione dello stampo con il ripartitore di pressione di fig.2 in vista esplosa;

- la fig. 4 rappresenta lo stampo di fig. 3 disposto in posizione chiusa; - la fig. 5 rappresenta lo stampo di fig.4 durante lo stampaggio;

- le figura da 6 a 11 rappresentano particolari ingranditi di varianti esecutive del ripartitore di pressione dell'invenzione;

- la fig. 12 rappresenta la vista ingrandita di un particolare dello stampo di fig. 5 ove si osserva il dettaglio del modo di deformarsi della lamiera a del ripartitore di pressione dell?invenzione durante lo stampaggio.

Il ripartitore di pressione dell?invenzione ? rappresentato in vista assonometrica in fig. 1 ove ? indicato complessivamente con 1 ed ? associato ad uno stampo complessivamente indicato con 10 rappresentato in posizione aperta in fig. 1 ed in posizione chiusa in fig. 2.

Il ripartitore di pressione 1 ? infatti configurato per essere disposto tra la matrice 11 e la base 12 dello stampo 10 durante lo stampaggio di una lamiera A la quale, come si osserva nelle figure da 3 a 5, ? interposta tra la matrice 11 ed il ripartire di pressione 1.

Secondo l?invenzione il ripartitore di pressione che si osserva on maggior dettaglio in fig. 6, comprende una struttura laminare composita 2 provvista di un?apertura sagomata 3 per il passaggio del punzone 13 dello stampo 10 ove la struttura laminare composita 2 comprende una piastra premilamiera 21 configurata per essere posta a contatto con la lamiera A ed una piastra elasticamente deformabile 22 compresa tra la piastra premilamiera 21 e la base 12 dello stampo 10.

Del ripartitore di pressione 1 dell'invenzione sono possibili varianti esecutive, alcune delle quali sono rappresentate nelle figure da 7 a 11.

Una prima variante esecutiva del ripartitore di pressione, complessivamente indicato con 1a, ? visibile in fig. 7 e prevede che la struttura laminare composita 2a comprenda una piastra premilamiera 21 configurata per essere posta a contatto con la lamiera A, una piastra elasticamente deformabile 22 posta in appoggio alla base 12 dello stampo 10 ed una prima piastra intermedia 24 compresa tra la piastra premilamiera 21 e la piastra elasticamente deformabile 22. Un?altra variante esecutiva del ripartitore di pressione, complessivamente indicato con 1b, ? visibile in fig. 8 e prevede che la struttura laminare composita 2b comprenda una piastra premilamiera 21 configurata per essere posta a contatto con la lamiera A, una piastra elasticamente deformabile 22 affacciata e posta a ridosso della piastra premilamiera 21 ed una seconda piastra intermedia 25 compresa tra la piastra elasticamente deformabile 22 e la base 12 dello stampo 10.

Un?ulteriore variante esecutiva del ripartitore di pressione, complessivamente indicato con 1c, ? visibile in fig. 9 e prevede che la struttura laminare composita 2c comprenda una piastra premilamiera 21 configurata per essere posta a contatto con la lamiera A, una prima piastra intermedia 24 compresa tra la piastra premilamiera 21 e una piastra elasticamente deformabile 22 ed una seconda piastra intermedia 25 compresa tra la piastra elasticamente deformabile 22 e la base 12 dello stampo 10.

Una non ultima variante esecutiva del ripartitore di pressione dell?invenzione, complessivamente indicato con 1 d, ? visibile in fig.

10, prevede la struttura laminare composita 2d comprenda una piastra premilamiera 21 configurata per essere posta a contatto con la lamiera A, una sottostante piastra elasticamente deformabile 22 posta a ridosso della piastra premilamiera 21 e due seconde piastre intermedie 25 tra loro affacciate e comprese tra la piastra elasticamente deformabile 22 e la base 12 dello stampo 10.

Possono essere previste anche ulteriori varianti che non vengono qui rappresentate e descritte e che possono prevedere l'impiego di un numero variabile di piastre intermedie, variamente disposte tra la piastra premilamiera 21 e la piastra elasticamente deformabile 22 e/o tra la piastra elasticamente deformabile 22 e la base 12 dello stampo 10.

Inoltre tali piastre intermedie possono essere realizzate in materiali metallici oppure non metallici.

Il ripartitore di pressione dell?invenzione, in qualsiasi delle varianti ora descritte, comprende anche un telaio 4 che delimita perimetralmente la struttura laminare composita in modo che il ripartitore di pressione dell?invenzione costituisca un?unit? facilmente manipolabile per essere rapidamente e facilmente installata e rimossa nel/dal relativo stampo.

A tale scopo, come si osserva nelle figure, nella base 12 dello stampo 10 ? presente un alloggiamento perimetrale 15 che alloggia il telaio 4 per conferire stabilit? al ripartitore di pressione quando esso ? installato nello stampo.

Per quanto concerne la piastra elasticamente deformabile 22 essa ? realizzata preferibilmente ma non esclusivamente in elastomero o materiale equivalente e quindi essa presenta una durezza inferiore ed un?elasticit? maggiore rispetto alla sovrastante piastra premilamiera 21 in modo da svolgere, durante lo stampaggio della lamiera A, la funzione di assorbimento e di ripartizione della pressione di cui si dir? pi? avanti nella descrizione.

La piastra elasticamente deformabile presenta a sua volta una variante esecutiva rappresentata in fig. 11 indicata complessivamente con 23 che comprende una coppia di lamine 23a, 23b tra loro parallele e distanziate tramite l'interposizione di due o pi? guarnizioni anulari 23c, 23d ove le lamine e le guarnizioni definiscono tra loro una camera anulare 23e nella quale ? contenuto un fluido 23f che pu? essere un liquido oppure un gas.

In questo modo l?elasticit? del fluido 23f e delle guarnizioni anulari 23c, 23d consentono l?avvicinamento e l?allontanamento reciproco delle lamine 23a, 23b che funzionalmente si comportano come un elastomero.

Operativamente per stampare la lamiera A, ad esempio per eseguire in essa una imbutitura profonda per l?ottenimento di un recipiente come si osserva in fig. 5, si dispone il ripartitore di pressione 1 in posizione operativa con il telaio 4 alloggiato nella cava anulare 15 ricavata nella base 12 dello stampo 10, previa disposizione del punzone 13 completamente rientrato all?interno della base 12 stessa come si osserva in fig. 4.

Si posiziona quindi la lamiera A al di sopra del ripartitore di pressione 1 in modo che la lamiera sia compresa tra quest?ultimo e la sovrastante matrice 11.

Ovviamente si potr? utilizzare un ripartitore di pressione realizzato secondo una qualsiasi tra le varianti descritte ma per semplicit? descrittiva qui di seguito si far? riferimento al ripartitore di pressione complessivamente indicato con 1 che comprende la piastra premilamiera 21 e la sottostante piastra elasticamente deformabile 22 realizzata in elastomero.

Per procedere con lo stampaggio si solleva il punzone 13 che penetrando nella matrice 11 come si osserva in fig. 5 deforma la lamiera A creando in essa una cavit? di forma e profondit? variabili in funzione della forma e della profondit? di penetrazione del punzone 13 nella matrice 1 1.

Per le ragioni gi? spiegate, durante lo stampaggio la lamiera A si deforma ed in alcune sue zone perimetrali, particolarmente in prossimit? delle zone d?angolo della matrice 11, durante la piegatura essa subisce una compressione che ne aumenta lo spessore dal valore A1 al valore A2 che si osserva nella schematizzazione di fig. 12 ove gli stati di deformazione sono volutamente rappresentati in modo esasperato per renderli pi? evidenti.

L?aumento di spessore della lamiera genera una spinta F che deforma la sottostante piastra premilamiera 21 la quale a sua volta deforma la sottostante piastra elasticamente deformabile 22.

Contemporaneamente le zone limitrofe la zona in cui la piastra premilamiera 21 viene deformata, tendono a distanziarsi dalla lamiera A che, essendo in tali zone meno controllata, tende a scorrere maggiormente.

Tale fenomeno di scorrimento incontrollato della lamiera viene per? contrastato dalla piastra elasticamente deformabile 22 poich? l?elastomero con cui essa ? realizzata si comporta sostanzialmente come un fluido e trasforma la forza localizzata di deformazione F in pressione P che agisce sulla piastra premilamiera 21 in corrispondenza delle zone circostanti la zona di deformazione, con verso contrario alla forza F come si osserva nella schematizzazione di fig. 12.

Sostanzialmente l?elastomero con cui ? realizzata la piastra elasticamente deformabile 22 assorbe la forza di deformazione F e la ridistribuisce alla sovrastante piastra premilamiera 21 sotto forma di contropressione P che viene distribuita in base al noto principio di Pascal.

Pertanto nelle zone circostanti le zone in cui la piastra premilamiera 21 ? stata deformata, tale contropressione P tende a riavvicinare la piastra premilamiera 21 alla lamiera A che viene quindi trattenuta in modo sostanzialmente uniforme lungo tutto il suo bordo perimetrale per tutta la durata dello stampaggio.

Questo comporta il vantaggio di ottenere uno spessore pressoch? costante della lamiera e di eliminare le distorsioni, le cricche, le striature e le grinze che secondo l?arte nota si creano in essa durante lo stampaggio e che compromettono la qualit? del prodotto a stampaggio avvenuto e che nei casi pi? gravi possono addirittura comportarne la rottura.

Prove sperimentali hanno permesso di verificare che applicando ad uno stampo il ripartitore di pressione dell?invenzione, le maggiorazioni di spessore che si riscontrano sulla lamiera sono molto contenute e di entit? molto inferiore rispetto a quelle che si riscontrano quando lo stampaggio avviene utilizzando gli stampi con premilamiera del tipo noto.

La forma esecutiva del ripartitore di pressione che come si ? visto ? costituito dalla struttura laminare composita formata da una piastra premilamiera, da una piastra elasticamente deformabile, da piastre intermedie in numero variabile e dal telaio che le delimita, consente di realizzare un?unit? che pu? essere rapidamente assemblata e rimossa dallo stampo con operazioni che possono essere eseguite in modo rapido e sicuro anche da personale non esperto.

Inoltre l?utilizzo del ripartitore di pressione dell?invenzione consente di eliminare l?impiego di costose attrezzature idrauliche che secondo l?arte nota vengono attualmente impiegate per controllare lo scorrimento della lamiera durante lo stampaggio.

In fase esecutiva al ripartitore di pressione dell?invenzione potranno essere apportate modifiche e varianti non rappresentate nei disegni e non citate, che qualora dovessero rientrare nell?ambito delle rivendicazioni che seguono, si dovranno senz?altro ritenere tutte protette dal presente brevetto.

Claims (12)

1. RIVENDICAZIONI 1 ) Ripartitore di pressione (1 ; 1 a; 1 b; 1c; 1d) configurato per essere disposto tra la matrice (11 ) e la base (12) di uno stampo (10) durante lo stampaggio di una lamiera (A) interposta tra detta matrice (11 ) e detto ripartitore di pressione (1 ), caratterizzato dal fatto di comprendere una struttura laminare composita (2; 2a; 2b; 2c; 2d) provvista di un?apertura sagomata (3) per il passaggio del punzone (13) di detto stampo (10), detta struttura laminare composita (2; 2a; 2b; 2c; 2d) comprendendo una piastra premilamiera (21 ) configurata per essere posta a contatto con detta lamiera (A) ed almeno una piastra elasticamente deformabile (22, 23) compresa tra detta piastra premilamiera (21 ) e detta base (12) di detto stampo (10).
2. 2) Ripartitore di pressione (2a) secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detta struttura laminare composita (2a) comprende anche almeno una prima piastra intermedia (24) compresa tra detta piastra premilamiera (21 ) e detta piastra elasticamente deformabile (22, 23).
3. 3) Ripartitore di pressione (1 b; 1d) secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detta struttura laminare composita (2b; 2d) comprende anche almeno una seconda piastra intermedia (25) compresa tra detta piastra elasticamente deformabile (22, 23) e detta base (12) di detto stampo (10).
4. 4) Ripartitore di pressione (1 b) secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detta struttura laminare composita (2b) comprende un?unica seconda piastra intermedia (25) compresa tra detta piastra elasticamente deformabile (22, 23) e detta base (12) di detto stampo (10).
5. 5) Ripartitore di pressione (1d) secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detta struttura laminare composita (2d) comprende due seconde piastre intermedie (25) tra loro affacciate ed a contatto tra loro, comprese tra detta piastra elasticamente deformabile (22, 23) e detta base (12) di detto stampo (10).
6. 6) Ripartitore di pressione (1c) secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detta struttura laminare composita (2c) comprende anche almeno una prima piastra intermedia (24) compresa tra detta piastra premilamiera (21 ) e detta piastra elasticamente deformabile (22, 23) ed almeno una seconda piastra intermedia (25) compresa tra detta piastra elasticamente deformabile (22, 23) e detta base (12) di detto stampo (10).
7. 7) Ripartitore di pressione (1 ; 1a; 1 b; 1c; 1d) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta piastra elasticamente deformabile (22) ? realizzata in elastomero.
8. 8) Ripartitore di pressione (1 ; 1 a ; 1 b; 1c; 1d) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti da 1 a 6, caratterizzato dal fatto che detta piastra elasticamente deformabile (23) ? definita da una coppia di lamine (23a, 23b) tra loro parallele e distanziate tramite l'interposizione di due o pi? guarnizioni anulari (23c, 23d), dette lamine (23a, 23b) e dette guarnizioni (23c, 23d) essendo atte a definire tra loro almeno una camera anulare (23e) nella quale ? presente un fluido (23f).
9. 9) Ripartitore di pressione (1 ; 1a; 1 b; 1c; 1d) secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che detto fluido (23f) ? un liquido.
10. 10) Ripartitore di pressione (1 ; 1 a; 1b; 1c; 1d) secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che detto fluido (23f) ? un gas.
11. 11) Ripartitore di pressione (1 ; 1a; 1 b; 1 c; 1d) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere un telaio (4) che delimita perimetralmente detta struttura laminare composita (2; 2a; 2b; 2c; 2d).
12. 12) Stampo (10) comprendente una matrice (11 ) affacciata ad una base (12) nella quale ? scorrevolmente associato un punzone (13) configurato per cooperare con detta matrice (11 ) per realizzare l'imbutitura di una lamiera (A) disposta tra detta matrice (1 1 ) e detta base (12), caratterizzato dal fatto di comprendere un ripartitore di pressione (1 ; 1 a; 1 b; 1 c; 1 d) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti compreso tra detta lamiera (A) e detta base (12).