CH676680A5 - - Google Patents

Description

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CH 676 680 A5

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Descrizione

La presente invenzione riguarda un procedimento ed una pressa per realizzare dei corpi tubolari sagomati.

Gli articoli che possono essere ottenuti con II procedimento e ta pressa dell'invenzione sono, ad esempio, i raccordi tubolari a T, i giunti curvilinei o a gomito, le sfere per valvole, i collegamenti a croce e qualsiasi altro elemento tubolare sagomato in genere.

Attualmente sono note macchine che eseguono la deformazione meccanica a caldo di corpi tubolari metallici. Queste macchine, e il relativo procedimento di deformazione, hanno tuttavia l'inconveniente di presentare dei tempi di lavorazione piuttosto lunghi, sopratutto a causa della necessità di raggiungere valori elevati di temperatura durante la preparazione del manufatto.

Il materiale dì quest'ultimo può inoltre subire degli shock termici, che possono compromettere la resistenza meccanica e le altre proprietà in genere del manufatto.

Un ulteriore inconveniente delle macchine note che eseguono la deformazione a caldo di corpi tubolari, è rappresentato dall'elevato costo dell'energia che è necessaria a determinare gli innalzamenti desiderati di temperatura.

Scopo della presente invenzione è quello di realizzare un procedimento ed una pressa atti a superare i citati limiti ed inconvenienti delle soluzioni tradizionali.

La presente invenzione ha dunque lo scopo di realizzare corpi tubolari sagomati per mezzo di un trattamento a freddo, così da ridurre i tempi e i costi di produzione, superando anche gli inconvenienti leagtì alla alterazione dei materiali dovuta alle alte temperature utilizzate nei sistemi tradizionali. L'invenzione sì prefìgge lo scopo di realizzare la deformazione plastica a freddo del corpo tubolare.

Questi ed altri scopi, sono raggiunti con il procedimento e la pressa dell'invenzione, atti a realizzare corpi tubolari sagomati, detto procedimento essendo sostanzialmente caratterizzato per il fatto che detto corpo tubolare è sottoposto ad una deformazione plastica a freddo.

Secondo una preferita forma di realizzazione del procedimento dell'invenzione, detta deformazione viene realizzata per effetto di una compressione meccanica esterna e di una pressione esercitata all'interno del corpo tubolare, l'invenzione prevedendo la creazione di una controspinta attiva (Re) atta a contrastare detta compressione meccanica esterna, detta controspinta (Re) essendo regolata in modo da compensare, istante per istante, la variazione delle resistenze passive alla compressione meccanica sulle estremità opposte del detto corpo tubolare.

La pressa per realizzare corpi tubolari sagomati di cui alla presente invenzione, si caratterizza sostanzialmente per il fatto di prevedere mezzi atti a determinare la deformazione plastica a freddo dì un corpo tubolare trattenuto entro uno stampo.

Secondo una preferita forma di realizzazione della pressa secondo l'invenzione, sono previsti meccanismi fluidodinamici a doppio effetto di tipo a cilindro e pistone per l'azionamento di detti punzoni, mezzi essendo inoltre previsti per creare una controspinta (Re), controllata istante per istante, sullo scarico dei cilindri, detta controspinta (Re) essendo atta a rendere uguale il carico complessivo istantaneo sui detti pistoni. II citato carico complessivo che agisce sui pistoni delia pressa dell'invenzione, è dato dalla somma:

(Rd+Ra+Rc) (I)

dove:

- Rd = resistenza di deformazione dei tubo (8);

- Ra = resistenza di attrito;

- Re = controspinta,

i citati mezzi essendo atti a regolare il valore di (Re) in modo che il carico (I) sul pistone che agisce ad una estremità del corpo tubolare risulti, istante per istante, uguale al carico (I) sul corrispondente pistone che agisce alfa estremità opposta dello stesso corpo tubolare.

Rispetto alle soluzioni note, il procedimento e la pressa dell'invenzione hanno il vantaggio di essere più veloci, di non sottoporre i materiali a shock termici e di non richiedere costì energetici per il riscaldamento del pezzo.

Un ulteriore rilevante vantaggio di una preferita forma di realizzazione dell'invenzione, è rappresentato dal fatto che la deformazione plastica del corpo tubolare è realizzata in modo controllato lungo tutto il suo profilo.

Queste ed altre caratteristiche e vantaggi, risultano dalia descrizione che segue, svolta con riferimento alle figure delle allegate tavole di disegni che rapresentano alcune forme di esecuzione preferite, ma non limitative, della presente invenzione. In esse:

le fig. 1 a 4 illustrano alcuni esempi di manufatti ottenìbili con il procedimento e con la pressa dell'invenzione;

ia fig, 5 illustra una prima forma di realizzazione della pressa in vista schematica d'insieme;

la fig. 6 illustra il particolare della fase di deformazione del corpo tubolare realizzata con la pressa di fig. 5; e le fig. 7 ed 8 illustrano, in vista schematica, due differenti forme di realizzazione del particolare dei mezzi di controlio del movimento dei punzoni.

Il manufatto 2 di figura 2, rappresenta un raccordo a T di materiale metallico, ottenibile dal corpo tubolare sagomato 1 di figura 1 per tranciatura della porzione 3 lungo la linea tratteggiata 4. Il corpo tubolare sagomato 1 è realizzabile attraverso il procedimento e la pressa dell'invenzione, che sono anche adatti per formare l'albero a gomito 5 di figura 3, l'albero a camme di figura 4 e altri manufatti, non illustrati, ottenibili da un tubo di partenza di materiale deformabile plasticamente per effetto di una compressione.

Nella descrizione che segue, viene fatto riferimento ad uno stampo con l'impronta adatta per realizzare il manufatto 1 di figura i.

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La pressa dell'invenzione, illustrata in figura 5, comprende essenzialmente:

uno stampo apribile 6 recante l'impronta 7 del manufatto che si desidera ottenere a partire dai corpo tubolare metallico 8 (indicato a tratteggio all'interno dello stampo di figura 5);

due meccanismi 9 e 10, dei tipo a cilindro e pistone a doppiò effetto e ad azionamento fluidodinamico, montati coassiali e contrapposti di fronte alle estremità 11 e 12 dei corpo tubolare 8;

meccanismi 13 e 14, del tipo a cilindro e pistone, rispettivamente per la chiusura dello stampo 6 e per l'espulsione del manufatto.

Il manufatto 1 di figura 1 è ottenuto con la pressa di figura 5 a partire dal tubo metallico 8 alloggiato nello stampo 6, il quale è mantenuto in posizione chiusa dal dispositivo 12 ad azionamento fluidodinamico.

In particolare, il tubo di partenza 8 è sottoposto ad una deformazione plastica a freddo realizzata con il concorso di due azioni:

un'azione di compressione meccanica, esercitata dai punzoni 15 e 16, collegati ai rispettivi pistoni 17 dei meccanismi 9 e 10, contro le estremità 11 e rispettivamente 12 del tubo 8 (questo sforzo di compressione è diretto in modo coassiale al tubo 8 nel senso delle frecce 18 di figura 6);

un'azione di spinta esercitata, all'interno del tubo 8, da un fluido 19 (una emulsione olio in acqua nella forma di realizzazione illustrata) iniettato e compresso entro lo stesso tubo 8 durante la deformazione indotta dai punzoni 15 e 16 che agiscono contro le estremità 11 e 12 dello stesso tubo 8 (il fluido 19, che viene estratto dal corpo sagomato a fine trattamento, è indicato a tratteggio in figura 6 e, per compressione, genera uno sforzo di deformazione del materiale del tubo 8 nel senso delle frecce 24).

L'iniezione del fluido 19 all'interno del tubo 8, viene eseguita attraverso un ingresso laterale 20 di flange 21 montate sui punzoni 15 e 16 (vantaggiosamente fra il corpo dei pistone 17 e quello del relativo punzone). Un condotto assiale 22 comunicante con il citato ingresso 20 delle flange 21, è inoltre previsto su ciascun punzone, così da convogliare il fluido 19 all'interno del tubo 8.

Allo scopo di realizzare un'azione d'i tenuta al fluido dei punzoni 15,16 sulle estremità del corpo tubolare 8, sono previste delle testine 23 montate alia estremità di ciascun punzone 15 e 16.

Il procedimento realizzato con la pressa ora descritta, è essenzialmente quello che segue:

a stampo 6 aperto, il tubo 8 viene alloggiato sull'impronta 7; successivamente, lo stampo viene chiuso con il dispositivo 13 e vengono azionati i meccanismi 9 e 10:

i punzoni 15 e 16 vengono avvicinati contro le estremità rispettivamente 11 e 12 del tubo 8 e, contemporaneamente, dai condotti laterali 20 delle flange 21, viene iniettato in pressione il fluido 19 all'interno del tubo 8.

Lo sforzo combinato di compressione meccanica delie pareti del tubo 8 del fluido 19, dovuto all'azione dei punzoni 15 e 16, provoca la deformazione plastica a freddo del materiale metallico del tubo 8 rispettivamente nel senso delle frecce 18 e 24 di figura 6.

Tale deformazione è sostanzialmente «guidata» dal profilo dell'impronta 7 dello stampo 6. Lo sforzo di compressione esercitato dai punzoni e quello di deformazione indotto dal fluido 19, sono fra loro indipendenti e sono scelti in funzione di parametri quali, ad esempio, lo spessore, il diametro e il tipo di materiale del tubo. Allo scopo di ottenere un manufatto 1 senza imperfezioni dimensionali o difetti di struttura, è necessario che la corsa di deformazione del punzone 15 sia, ad ogni istante, uguale a quella dell'altro punzone 16.

In effetti, l'azione di spinta dei pistoni 17 sulle estremità 11, 12 del tubo 8, è contrastata da resistenze passive quali, in particolare, la resistenza di deformazione Rd e la resistenza di attrito Ra:

la resistenza Rd possiede un valore che dipende dalla natura intrinseca del materiale del tubo 8, dallo spessore, dal diametro, ecc.;

Ra è invece relativo alia forza di attrito allo scorrimento delle parti deformate del tubo 8 contro le pareti dell'impronta 7 dello stampo 6.

E' allora evidente che i valori de Rd ed Ra sull'estremità 11 del tubo 8, sono differenti da quelli sull'estremità 12. Pertanto, il carico (Rd+Ra) sui pistone 17 che agisce all'estremità 11 (a sinistra in fig. 5) è diverso dal carico (Rd+Ra) sull'altro pistone 17 che agisce all'estremità opposta 12 del corpo tubolare 8.

Tali differenze fra i carichi, si traducono in una altrettanto diversa velocità instantanea dei punzoni 15, 16 che premono rispettivamente contro le estremità 11,12 del tubo 8, e il pezzo finale risulterebbe irregolarmente formato.

Per ovviare a questo inconveniente, secondo l'invenzione, all'interno dei cilindri 27 viene creata una controspinta attiva Re, scelta in modo tale da rendere il carico complessivo (Rd+Ra+Rc) sul pistone 17 che agisce all'estremità 11 dei tubo 8, uguale istante per istante al corrispondente carico (Rd+Ra+Rc) sul pistone 17 che agisce all'estremità opposta 12 dello stesso tubo 8.

Per ottenere questo risultato, i mecanismi a doppio effetto 9 e 10 della pressa di figura 5 prevedono un pistone 17 allogiato scorrevole nella camera 26 di un cilindro 27, in cui sulla sezione 28 di scarico del fluido motore dalla camera 26, è prevista una chiusura automatica 29 controllata da una valvola di bilanciamento o di contropressione regolabile 30.

Un ulteriore dispositivo, non illustrato, è previsto per rivelare e controllare automaticamente la lunghezza della corsa eseguita da ciascun punzone, istante per istante. Se tale dispositivo rivela, ad esempio, che la corsa del punzone 16 è, ad un istante t qualsiasi, maggiore di quella del punzone 15, il medesimo dispositivo rivelatore attua, a mezzo di una opportuna elettrovalvola (non illustrata), la chiusura automatica 29. Tale chiusura genera, all'interno della camera 26, una controspinta che è regolata dalla valvola di bilanciamento 30;

questa controspinta produce a sua volta una resistenza che si oppone all'avanzamento del pistone 17 (e quindi dei relativo punzone 16) che, pertanto, viene rallentato nella sua corsa fino a che essa non risulti uguale a quella del punzone opposto 15 (che, nel frattempo, è avanzato con la velocità di regime normale del pistone 17 del meccanismo 9). L'azione di

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i rallentamento della corsa del punzone 16 prosegue fino a che essa non è uguale a quella del punzone 15: a questo punto, il rilevatore disattiva la chiusura 29, e il meccanismo 10 promuove l'azionamento del punzone 16 in regime normale.

Questo stesso risultato, è conseguibile anche con la variante di realizzazione illustrata in figura 7. Secondo questa variante, al punzone 15 è fissata una cremagliera 31, mentre il punzone 16 è solidale ad una cremagliera 32. Le cremagliere 31 e 32 ingranano a loro volta su una stessa ruota dentata 33, che vincola gli spostaménti relativi delie cremagliere, in modo tale che ad uno spostamento della cremagliera 31 corrisponda un eguale spostamento della cremagliera 32, e viceversa.

In questo modo, se ad esempio ii meccanismo 9 comandasse uno spostamento del punzone 15 diverso da quello del punzone 16, la corsa di questi punzoni risulterebbe, istante per istante, sempre la stessa; infatti il vincolo costituito dalla ruota dentata 33, comporta degli spostamenti istantanei relativi delle cremagliere, e quindi dei punzoni, che necessariamente sono uguali fra loro.

Nella forma di realizzazione di figura 8, il controllo del movimento dei punzoni è realizzato per il tramite di un collegamento a fune chiuso ad anello sul corpo dei punzoni medesimi. In particolare, il punzone 15 è provvisto di aste rigide 34 e 35 collegate a rispettive funi 36 e 37, a loro volta unite al punzone 16 per il tramite di opportune aste rigide, rispettivamente 38 e 39. Sul percorso delle funi 36 e 37 sono inoltre previste delle pulegge di rinvìo 40 e 41.

Secondo questa forma di realizzazione, l'avanzamento del punzone 15, se maggiore rispetto a quello del punzone 16, provoca la trazione della fune 36 e, quindi, anche un corrispondente bilanciamento della corsa relativa dei punzoni. Se invece la corsa istantanea del punzone 16 fosse maggiore di quella del punzone 15, la fune 37 svolgerebbe la funzione di bilanciare la corsa relativa di tali punzoni che, istante per istante, sarebbe sempre la stessa.

Ovviamente, all'invenzione come ora descritta ed illustrata, è possibile apportare delle modifiche per realizzare varianti che, tuttavia, rientrano nel presente ambito di protezione.

Così, ad esempio, l'impronta 7 dello stampo 6 potrebbe essere diversa da quella illustrata. I meccanismi a commando fluidodinamico potrebbero essere sostituiti da equivalenti dispositivi azionati meccanicamente. La posizione delle flange 21 potrebbe essere diversa da quella illustrata, così come differente potrebbe essere il percorso del fluido 19. Questo potrebbe inoltre consistere di un qualsiasi altro mezzo deformabile (ad esempio un materiale granulare, dei sali in cristalli, sostanze allo stato amorfo), purché adatto a trasmettere uno sforzo di compressione omogeneamente e in tutte le direzioni all'interno del tubo 8. Allo stesso modo, i meccanismi descritti per bilanciare la corsa relativa dei punzoni, possono essere sostituiti da mezzi con effetti equivalenti che, pertanto, rientrano nel presente ambito di tutela. I punzoni 15, 16 potrebbero infatti essere azionati a mezzo di un meccanismo a vite, atto anche a controllare la corsa relativa dei punzoni medesimi. Oppure il percorso delle funi potrebbe essere diverso da quello indicato in figura 8, pur chiudendosi ad anello sui punzoni 15 e 16. Infine, sebbene la presente descrizione sia stata riferita ad un elemento tubolare di materiale metallico, essa può essere estesa a materiali di altra natura e tuttavia deformabili plasticamente.

Claims (27)

Rivendicazioni

1. Procedimento per realizzare, da corpi tubolari, corpi tubolari sagomati, caratterizzato dai fatto che detto corpo tubolare è sottoposto ad una deformazione plastica a freddo.

2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui detta deformazione viene realizzata per effetto dì una compressione meccanica di detto corpo tubolare e di una pressione esercitata all'interno del corpo tubolare medesimo.

3. Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui detta compressione meccanica è diretta secondo l'asse longitudinale del citato corpo tubolare ed è realizzata in modo controllato.

4. Procedimento secondo (a rivendicazione 2, in cui detta pressione intema è regolata in modo indipendente dalla citata compressione meccanica.

5. Procedimento secondo la rivendicazione 2, in cui detta pressione interna al corpo tubolare viene realizzata per il tramite di un materiale deformabile, atto a trasmettere la citata pressione, alloggiato in modo estraibile all'interno del corpo tubolare medesimo.

6. Procedimento secondo la rivendicazione 5, in cui detto materiale deformabile è scelto tra un fluido, un materiale granulato, sali in cristalli e sostanze alio stato amorfo.

7. Procedimento secondo la rivendicazione 1 per realizzare corpi tubolari sagomati per mezzo di una compressione meccanica esterna e di una pressione interna di deformazione, caratterizzato dai fatto di prevedere la creazione di una controspinta attiva (Re) atta a contrastare, in modo variabile, detta compressione meccanica esterna, detta controspinta (Re) essendo regolata in modo da compensare, istante per istante, la variazione delle resistenze passive alla compressione meccanica sulle estremità (11,12) del detto corpo tubolare (8).

8. Procedimento secondo la rivendicazione 7, in cui dette resistenze passive sono costituite dalla resistenza di deformazione (Rd) del corpo tubolare (8) e dalla resistenza di attrito (Ra), detta controspinta (Re) essendo regolata in modo tale che la somma (l) delle resistenze (Rd + Ra + Re) sull'estremità (11) del corpo tubolare (8) sia uguale, istante per istante, alla corrispondente somma (1) misurata sull'estremità opposta (12) dello stesso corpo (8).

9. Procedimento secondo le rivendicazioni 7 ed 8, in cui detta controspinta attiva (Re) è una contras^ pinta idraulica.

10. Pressa per realizzare corpi tubolari sagomati secondo il procedimento delle rivendÌGazioni 1 a 9, caratterizzata dal fatto di prevedere mezzi atti a determinare la deformazione plastica a freddo di un corpo tubolare (8) trattenuto entro uno stampo (6).

11. Pressa secondo la rivendicazione 10, in cui detti mezzi sono costituiti da punzoni scorrevoli atti

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a comprimere meccanicamente il citato corpo tubolare (8), e da un materiale deformabile, atto a trasmettere la pressione, allogiato estraibile all'interno dello stesso corpo tubolare (8).

12. Pressa secondo la rivendicazione 10, in cui i citati mezzi sono atti a realizzare la deformazione plastica del corpo tubolare (8) in modo controllato.

13. Pressa secondo là rivendicazione 12, in cui i citati mezzi per deformare in modo controllato detto corpo tubolare, sono costituiti da punzoni scorrevoli (15,16) atti a comprimere il citato corpo tubolare (8) agendo in senso assiale contro le sue estremità opposte (11,12), le corse dì detti punzoni essendo, istante per istante, uguali fra di loro.

14. Pressa secondo le rivendicazioni 12 e 13, in cui detti mezzi sono costituiti da cremagliere (31 e 32) fissate ai punzoni rispettivamente (15, 16), dette cremagliere essendo collegate fra di loro per il tramite di un ingranaggio.

15. Pressa secondo la rivendicazione 14, in cui detto ingranaggio è costituito da una ruota dentata (33).

16. Pressa secondo le rivendicazioni 12 e 13, in cui detti mezzi sono costituiti da un tiro di fune chiuso ad anello sui punzoni (15,16).

17. Pressa secondo la rivendicazione 16, in cui detto tiro di fune prevede aste rigide (34, 35, 38 e 39) fissate a detti punzoni e alle citate funi, il par-corso di queste ultime prevedendo inoltre pulegge di rinvìo (40,41).

18. Pressa secondo la rivendicazione 10 per realizzare corpi tubolari sagomati a freddo, del tipo comprendente punzoni (15, 16) atti a comprimere il detto corpo tubolare (8) agendo in senso assiale contro le sue estremità opposte (11, 12), caratterizzato dal fatto di prevedere meccanismi fluidodinamici a doppio effetto (9,10) di tipo a cilindro (27) e pistone (17) per l'azionamento di detti punzoni, mezzi essendo inoltre previsti per creare una controspinta (Re), controllata istante per istante, sullo scarico (28) dei cilindri (27), detta controspinta (Re) essendo atta a rendere uguale il carico complessivo istantaneo sui detti pistoni (17).

19. Pressa secondo la rivendicazione 18, in cui detto carico complessivo che agisce sui pistoni (17) è dato dalla somma:

(Rd+Ra+Rc) (I)

dove:

- Rd = resistenza di deformazione del tubo (8);

- Ra = resistenza di attrito;

- Re = controspinta,

i citati mezzi essendo atti a regolare il valore di (Re) in modo che il carico (I) sul pistone (17) che agisce all'estremità (11) del corpo tubolare (8) risulti, istante per istante, uguale al carico (!) sul corrispondente pistone (17) che agisce alla estremità opposta (12) dello stesso corpo tubolare (8).

20. Pressa secondo la rivendicazione 18, in cui (Re) è una controspinta idraulica.

21. Pressa secondo le rivendicazioni 18 e 19, in cui detti mezzi sono costituiti da una chiusura automatica (29) dello scarico del fluido da detti cilindri (27).

22. Pressa secondo la rivendicazione 20, in cui detta chiusura (29) è atta a determinare l'intervento di una corrispondente valvola di contropressione regolabile (30), dispositivi essendo inoltre previsti per rivelare la posizione relativa, istante per istante, di ciascun punzone e per attuare in modo automatico detta chiusura nel caso che le corse dei punzoni medesimi fossero, in un istante qualsiasi, diverse fra di loro.

23. Pressa secondo le rivendicazioni 11 e 18, in cui una flangia (21) è prevista fissata ad ogni punzone (15,16) che agisce sulle estremità ripettivamente (11,12) del corpo tubolare (8), detta flangia essendo munita di un ingresso e di uno scarico per detto fluido in pressione all'interno del citato corpo tubolare metallico.

24. Pressa secondo la rivendicazione 23, in cui detta flangia (21) è fissata fra il relativo punzone e il pistone (17) dei citati meccanismi (9, 10), ciascun punzone essendo a sua volta provvisto di un condotto (22), in comunicazione con detto scarico della citata flangia, per il convogliamento di detto materiale in pressione (19) all'interno del citato corpo tubolare.

25. Pressa secondo la rivendicazione 24, in cui il citato ingresso di detta flangia per il materiale in pressione, è un ingresso laterale (20), testine (23) di impegno, a tenuta del materiale in pressione (19), dei punzoni contro le estremità di detto corpo tubolare, essendo previste fissata alle corrispondenti estremità dei punzoni medesimi.

26. Pressa secondo le rivendicazioni 10 e 18, in cui sono inoltre previsti dispositivi a cilindro e pistone (13, 14) rispettivamente per la chiusura dello stampo (6) e per l'espulsione del manufatto.

27. Corpo tubolare sagomato, caratterizzato dal fatto di essere ottenuto con il procedimento secondo le rivendicazioni 1 a 9.

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