IT202000012046A1 - Apparato e procedimento per la costruzione di sbozzati di componenti prismatici assialmente cavi di acciaio, particolarmente dadi - Google Patents

Description

Descrizione dell?invenzione industriale dal titolo:

?Apparato e procedimento per la costruzione di sbozzati di componenti prismatici assialmente cavi di acciaio, particolarmente dadi?,

TESTO DELLA DESCRIZIONE

Campo dell?invenzione

La presente invenzione si riferisce in generale alla costruzione di componenti meccanici ed ? stata sviluppata con particolare riferimento alla costruzione di sbozzati di componenti prismatici assialmente cavi di acciaio. L?invenzione trova un?applicazione preferita nel campo della produzione di elementi di fissaggio o di bulloneria, particolarmente dadi di fissaggio, quali i dadi esagonali aventi diametri esterni (della circonferenza circoscritta) maggiori di 25 mm e nel caso di impiego di acciai con elevata resistenza meccanica.

Tecnica anteriore

I dadi di acciaio per bulloneria e fissaggi in genere, e simili componenti prismatici assialmente cavi, sono usualmente ottenuti tramite operazioni di stampaggio a freddo, particolarmente quando i componenti da produrre hanno dimensioni medio-piccole e/o l?acciaio impiegato ha una discreta o buona idoneit? allo stampaggio a freddo. Altra tecnica impiegata ? lo stampaggio a caldo, tipicamente utilizzato per la produzione di componenti di dimensioni medio-grandi e/o usando acciai aventi scarsa idoneit? allo stampaggio a freddo. In entrambi i casi la lavorazione avviene a partire da un pezzo pieno di acciaio, che viene tranciato/deformato e forato, onde definire un semilavorato avente un profilo periferico desiderato per il componente finale (ad esempio un profilo esagonale) ed una cavit? assiale passante di forma cilindrica. Il semilavorato viene successivamente sottoposto ad altre lavorazioni meccaniche, che possono cambiare a seconda che il semilavorato sia ottenuto per stampaggio a freddo o a caldo, ma che comprendono usualmente lavorazioni di pallinatura, di asportazione di materiale, di filettatura del passaggio interno ed un trattamento termico.

Tali tecniche di lavorazione consentono di ottenere mediamente dadi aventi buone caratteristiche meccaniche ed operative. Tuttavia, in entrambi i casi si determinano elevati sfridi di materiale ed elevati costi per le attrezzature e, nel caso di stampaggio a caldo, costi di gestione elevati ed una produttivit? limitata. Problematiche simili sussistono anche nel caso di dadi ottenuti tramite torneria tradizionale.

Sommario e sintesi dell?invenzione

La presente invenzione si propone essenzialmente di risolvere gli inconvenienti sopra indicati ed in particolare di indicare un procedimento ed un apparato che consentano di ottenere sbozzati di componenti prismatici assialmente cavi di acciaio aventi elevate caratteristiche di resistenza meccanica e di affidabilit?, nonch? producibili a costi notevolmente ridotti rispetti a quelli della tecnica nota indicata.

Questo ed altri scopi ancora, che risulteranno in seguito, sono ottenuti secondo l?invenzione da un procedimento e da un apparato aventi le caratteristiche indicate nelle rivendicazioni allegate, che costituiscono parte integrante dell?insegnamento tecnico qui fornito in relazione all?invenzione.

In sintesi, l?idea alla base dell?invenzione ? quella di realizzare sbozzati prismatici del tipo indicato tramite deformazione a freddo di pezzi cilindrici, che sono a loro volta ottenuti tramite la semplice suddivisione in spezzoni di un tubo di partenza, particolarmente un tubo ottenuto mediante laminazione a caldo. In forme di attuazione preferenziali, la deformazione a freddo dei suddetti spezzoni avviene impiegando una particolare tecnica di estrusione in avanti contenuta di pezzi di forma tubolare.

A tale scopo, di preferenza, gli spezzoni ottenuti dalla suddivisione del tubo di partenza vengono alimentati ad un gruppo matrice di una stazione di formatura a freddo. In tale stazione gli spezzoni vengono sottoposti ad una estrusione in avanti contenuta, forzandoli attraverso il gruppo matrice tramite un gruppo punzone. La spinta impartita da un organo di spinta del gruppo punzone su di uno spezzone successivo causa il passaggio di uno spezzone precedente attraverso il gruppo matrice e la sua relativa deformazione in sbozzato di componente, mentre un organo di contenimento del suddetto gruppo punzone occupa la cavit? assiale dello spezzone successivo ed almeno parte della cavit? assiale dello spezzone precedente.

Un vantaggio sostanziale dell?invenzione ? rappresentato dal fatto che il semilavorato di partenza, dal quale sono ricavati gli spezzoni, ? costituito da un semplice tubo, che non deve avere necessariamente dimensioni geometriche molto precise, ovvero pu? essere prodotto con ampie tolleranze. In tale ottica, il procedimento e l?apparato secondo l?invenzione consentono vantaggiosamente l?utilizzo di tubi in acciaio di varie tipologie, quali ad esempio acciai legati da bonifica o acciai inossidabili, ottenuti tramite laminazione a caldo, i quali sono tipicamente contraddistinti da imprecisioni nella definizione dei relativi diametri esterno ed interno e da una mancanza di concentricit? tra tali diametri.

Un ulteriore vantaggio sostanziale dell?invenzione ? rappresentato dalla notevole produttivit? offerta dalla deformazione a freddo del materiale, ovvero la possibilit? di ottenere in tempi brevi elevate quantit? di pezzi lavorati, cui si aggiungono elevati risparmi in termini di attrezzatura. Da un lato l?attrezzatura necessaria ? minima (un gruppo punzone ed un gruppo matrice), e dall?altro lato l?usura di tale attrezzatura nel tempo ? molto limitata.

Un ulteriore importante vantaggio dell?invenzione ? quello di consentire di deformare a freddo acciai e diametri tradizionalmente considerati ostici per un tale tipo di lavorazione a freddo: questo ? tipicamente il caso degli acciai legati da bonifica con un tenore di carbonio maggiore o uguale allo 0,35% e di certe tipologie di acciai inossidabili e termoresistenti (ad esempio serie 3XX).

Gli sbozzati ottenibili mediante l?invenzione sono contraddistinti da una robustezza comparativamente superiore a quella di simili pezzi ottenibili tramite stampaggio a caldo o torneria tradizionale, anche grazie al fatto che il tipo di lavorazione proposta consente di ottenere una ottimale struttura interna del materiale.

La precisione geometrica degli sbozzati di componente ottenibili in accordo all?invenzione ? in ogni caso molto elevata, sia in relazione alla superficie periferica, sia in relazione passaggio assiale del componente, e questo consente di ridurre sensibilmente le lavorazioni meccaniche successive. Sono altres? consentiti importanti risparmi di materiale.

Come accennato, l?invenzione trova applicazione preferita nel settore della produzione di dadi per bulloni e fissaggi in genere, e risulta particolarmente vantaggiosa nel caso di dadi aventi diametri esterni (della circonferenza circoscritta) maggiori di 25 mm e nel caso di impiego di acciai con elevata resistenza meccanica, e quindi scarsa idoneit? allo stampaggio a freddo, e/o aventi classi di resistenza elevate, anche superiori a 8 (particolarmente da 8 a 12), come nel caso di dadi ad alta resistenza per bulloni strutturali e/o autobloccanti che garantiscono la sicurezza dei collegamenti anche in presenza di sollecitazioni dinamiche, evitando ogni possibile allentamento o svitamento oppure nel caso di dadi in acciaio inossidabile.

Breve descrizione dei disegni

Ulteriori scopi, caratteristiche e vantaggi dell?invenzione risulteranno chiari dalla descrizione particolareggiata che segue, effettuata con riferimento ai disegni annessi, forniti a puro titolo di esempio non limitativo, nei quali:

- la figura 1 ? una rappresentazione parziale e schematica di un apparato per la formatura a freddo di sbozzati di componenti prismatici assialmente cavi, secondo possibili forme di attuazione;

- la figura 2 ? una vista prospettica di uno spezzone tubolare in acciaio, utilizzato quale pezzo di partenza ai fini dell?ottenimento di uno sbozzato di componente prismatico assialmente cavo secondo possibili forme di attuazione;

- la figura 3 ? una vista prospettica di uno sbozzato di componente prismatico assialmente cavo in acciaio ottenibile secondo possibili forme di attuazione;

- la figura 4 ? una vista schematica dall?alto di un gruppo matrice utilizzabile per la formatura a freddo di sbozzati di componenti prismatici assialmente cavi secondo possibili forme di attuazione;

- la figura 5 ? una sezione schematica del suddetto gruppo matrice, secondo la linea V-V di figura 4;

- le figure 6 e 7 sono sezioni schematiche, simili a quelle di figura 5, di gruppi matrice utilizzabili per la formatura a freddo di sbozzati di componenti prismatici assialmente cavi secondo altre possibili forme di attuazione;

- la figura 8 ? una vista prospettica schematica di un gruppo matrice del tipo mostrato nelle figure 4-5, in scala diversa;

- la figura 9 ? una vista schematica laterale di un gruppo punzone utilizzabile per la formatura a freddo di sbozzati di componenti prismatici assialmente cavi secondo possibili forme di attuazione;

- le figure 10-16 sono sezioni schematiche che rappresentano una possibile successione di fasi operative previste per la realizzazione di uno sbozzato di componente prismatico assialmente cavo secondo possibili forme di attuazione; e

- la figura 17 ? uno schema a blocchi semplificato volto ad illustrare una possibile sequenza di operazioni finalizzate all?ottenimento di uno sbozzato di componente prismatico assialmente cavo secondo possibili forme di attuazione.

Descrizione di forme di attuazione preferite.

Il riferimento ad una forma di attuazione all?interno di questa descrizione sta ad indicare che una particolare configurazione, struttura, o caratteristica descritta in relazione alla forma di attuazione ? compresa in almeno una forma di attuazione. Quindi, frasi come ?in una forma di attuazione?, ?in varie forme di attuazione?, ?secondo possibili forme di attuazione? e simili, eventualmente presenti in diversi luoghi di questa descrizione, non sono necessariamente riferite alla stessa forma di attuazione. Inoltre, particolari conformazioni, strutture o caratteristiche definite all?interno di questa descrizione possono essere combinate in ogni modo adeguato in una o pi? forme di attuazione, anche differenti da quelle raffigurate. I riferimenti numerici e spaziali (quali ?superiore?, ?inferiore?, ?alto?, ?basso?, eccetera) qui utilizzati sono soltanto per comodit? e non definiscono dunque l?ambito di tutela o la portata delle forme di attuazione. Nelle figure sono utilizzati medesimi numeri di riferimento per indicare elementi analoghi o tra loro tecnicamente equivalenti.

Nella presente descrizione e nelle rivendicazioni che seguono, salvo dove diversamente specificato o dove evidente dal contesto:

- termini quali ?elemento prismatico? o ?componente prismatico? e simili, sono intesi indicare un generico componente meccanico avente la forma di un prisma retto sostanzialmente regolare, con basi poligonali opposte uguali tra loro e con ?n? facce laterali sostanzialmente rettangolari, che si estendono tra corrispondenti lati delle due basi;

- i termini ?circonferenza? e ?diametro?, quando riferiti ad un componente prismatico, si intendono riferiti alla circonferenza sulla quale si trovano i vertici di una base poligonale del componente;

- la definizione ?assialmente cavo?, quando riferita ad un componente prismatico, ? intesa indicare che tale componente ? dotato di un?apertura passante che si estende assialmente tra le sue due basi poligonali;

- termini quali ?sbozzato? (blank), ?sbozzato di elemento prismatico assialmente cavo? (axially hollow prismatic element) e simili, sono intesi indicare un componente prismatico semilavorato, come sopra definito, avente dimensioni sostanzialmente definite, che ? ottenibile tramite l?apparato ed il procedimento secondo l?invenzione, e che ? destinato ad essere successivamente rifinito con modalit? di per s? note ai fini dell?ottenimento di un generico componente o organo meccanico, quale ad esempio un dado;

- termini quali ?spezzone di tubo? (tube slug), ?spezzone tubolare? (tubular slug), ?spezzone anulare? (annular slug) e simili, sono intesi indicare un corpo tubolare sostanzialmente cilindrico ed assialmente cavo, ad esempio ottenuto tramite tranciatura di un tubo di partenza e non necessariamente soggetto a lavorazioni di finitura prima dell?impiego come previsto in accordo all?invenzione;

- il termine ?tubo? (tube) ? inteso indicare un corpo sostanzialmente cilindrico ed assialmente cavo, non necessariamente rifinito, che ? suscettibile di essere tranciato o tagliato in spezzoni (slugs);

- il termine ?pressa? ? inteso indicare una macchina operatrice atta alla compressione di un materiale in lavorazione, capace di sviluppare elevate pressioni su tale materiale onde deformarlo e renderlo di una forma desiderata.

In figura 1 ? rappresentato in forma schematica un apparato utilizzabile nella produzione di elementi o componenti prismatici assialmente cavi, in accordo ai dettami della presente invenzione. In particolare, l?apparato, indicato complessivamente con 1, ? utilizzato per l?ottenimento di sbozzati di tali componenti prismatici assialmente cavi. Nel caso esemplificato l?apparato 1 comprende almeno una stazione di formatura. In forme di attuazione preferite l?apparato comprende inoltre almeno una stazione per la suddivisione di un tubo in spezzoni, preferibilmente tramite tranciatura. In forme di attuazione particolarmente vantaggiose, l?apparato 1 include uno o pi? sistemi accessori selezionati tra:

- un sistema di manipolazione, per il trasferimento di spezzoni alla stazione di formatura,

- un sistema di caricamento di tubi,

- un sistema di movimentazione per l?avanzamento di un tubo all?eventuale stazione di tranciatura,

- un sistema di scarico, per l?evacuazione degli sbozzati di componente dall?apparato.

Nel caso esemplificato, almeno la suddetta stazione di formatura ? implementata su di una pressa 2, avente struttura generale complessivamente nota, ad eccezione delle parti in seguito definite ?gruppo punzone? e ?gruppo matrice?, che sono indicate complessivamente con 10 e 20 in figura 1, rispettivamente, e che costituiscono parte dell?oggetto specifico dell?invenzione.

I gruppi 10 e 20, che saranno descritti in dettaglio con riferimento alle figure 4-8 e 9, rispettivamente, sono montati sulla pressa 2 in posizioni sostanzialmente coassiali tra loro, di preferenza l?uno su una parte mobile e l?altro sulla parte fissa della pressa 2. Nell?esempio, la pressa 2 ? una pressa orizzontale, ma nulla vieta in linea di principio l?impiego di una pressa verticale, in altre forme di attuazione.

Nell?esempio raffigurato la pressa 2 comprende una struttura portante, indicata genericamente con 2?, che sorregge delle guide 3, lungo le quali ? montata scorrevole una slitta o mazza 4. La slitta 4 ? traslabile con moto alternativo, come indicato dalla freccia F, tramite un gruppo di attuazione 5, ad esempio portato da una traversa 6 della struttura fissa della pressa 2. Il gruppo di attuazione 5 pu? essere di qualsiasi tipo noto (ad esempio idraulico a stantuffo oppure meccanico ad eccentrico), idonea a generare una sufficiente forza di chiusura tra i gruppi 10 e 20, indicativamente compresa tra 50 e 500 tonnellate. Nell?esempio, alla slitta 4 ? associato in modo fisso il suddetto gruppo punzone 10, mentre alla struttura 2? ? associato il gruppo matrice 20, in modo da poter ottenere un movimento relativo tra i due gruppi in questione.

Di preferenza nella struttura 2? ? definito, inferiormente al gruppo matrice 20, un passaggio 2a, attraverso il quale gli sbozzati di componente ottenuti dalla lavorazione sulla pressa 2 possono raggiungere una zona di evacuazione o scarico 7. La zona di evacuazione 7 pu? essere parte di un sistema di scarico, preferibilmente provvisto di un trasportatore idoneo a trasferire gli sbozzati di componente verso lavorazioni successive, ad esempio lavorazioni di torneria e/o di filettatura di un passaggio assiale del componente e/o lavorazioni di trattamento termico.

Come detto, l?apparato 1 pu? includere un sistema di manipolazione. Nel caso esemplificato in figura 1, alla pressa 2 ? associato un sistema transfer 8, sincronizzato con i movimenti della slitta 4, di costruzione di per s? nota ai tecnici del settore, che include mezzi predisposti per posizionare in modo automatizzato i pezzi grezzi di partenza della lavorazione, in corrispondenza del gruppo matrice 20.

In varie forme di attuazione, l?apparato 1 ? equipaggiato di un sistema di controllo CS predisposto per gestire in modo sincronizzato almeno l?azionamento della pressa 2, ovvero del suo gruppo attuatore 5, e del sistema transfer 8. In varie forme di attuazione preferenziali, tale sistema di controllo CS provvede altres? a gestire una o pi? ulteriori stazioni o sistemi accessori della pressa 2, selezionati tra quelli in precedenza indicati.

Ad esempio, riferendosi ancora alla figura 1, con 9 ? indicata una stazione di separazione, per la suddivisione in spezzoni di un tubo metallico T proveniente da un sistema di caricamento, indicato globalmente con 100, tali stazione 9 e sistema 100 essendo realizzabili secondo tecnica nota ai tecnici del settore. Gli spezzoni di tubo ottenuti nella stazione 9 realizzano i pezzi grezzi di partenza della lavorazione operata tramite i gruppi 10 e 20.

In varie forme di attuazione, la stazione 100 quindi alimenta i tubi di partenza T, ad esempio tramite un sistema di avanzamento 9a di concezione in s? nota, con ciascun tubo che viene suddiviso nella stazione 9 secondo modalit? in s? note, ad esempio tranciato mediante un sistema a trancia fissa-trancia mobile, onde ottenere degli spezzoni tubolari aventi sostanzialmente le stesse dimensioni (diametro esterno e interno) del tubo T di partenza. Tramite il sistema manipolatore o transfer 8 i suddetti spezzoni vengono posizionati singolarmente in una posizione corrispondente al gruppo matrice 20.

A prescindere dalle modalit? con le quali il singolo spezzone viene posizionato nel gruppo matrice 20, l?azionamento della pressa 2, e quindi la chiusura del gruppo punzone 10 sul gruppo matrice 20, consente di ottenere uno sbozzato di componente prismatico assialmente cavo avente dimensioni geometriche ben definite, mediante una sensibile riduzione d?area dello spezzone di partenza.

In figura 2 ? rappresentato in forma schematica un esempio di pezzo grezzo di partenza che deve essere lavorato sulla pressa 2. Come gi? accennato, il pezzo in questione, indicato nel complesso con 30, ? essenzialmente costituito da uno spezzone tubolare o anulare di materiale metallico, particolarmente acciaio. Lo spezzone 30 ? costituito da un corpo sostanzialmente cilindrico, avente due facce d?estremit? sostanzialmente circolari 31 ed una superficie periferica o circonferenziale esterna 32a. Il corpo dello spezzone 30 ? attraversato assialmente da una cavit? 33, che definisce quindi anche una superficie periferica o circonferenziale interna 32b. I diametri esterno A ed interno B dello spezzone 30 - ossia i diametri delle pareti 32a e 32b - sono sostanzialmente predeterminati, anche se i medesimi possono essere irregolari ed avere ampie tolleranze.

A tale riguardo va notato che il corpo degli spezzoni tubolari 30 ? preferibilmente ottenuto tramite tranciatura di un tubo di partenza, formato secondo tecniche di per s? note. Di preferenza, tale tubo ? formato tramite laminazione a caldo, che ? una tecnica consolidata, relativamente economica ed idonea alla lavorazione degli acciai impiegati ai fini dell?implementazione dell?invenzione.

Mentre le facce di estremit? 31 dello spezzone 30 risultano sostanzialmente piatte e parallele tra loro a seguito della suddivisione del tubo T, il suo diametro interno B pu? risultare alquanto irregolare. Tale irregolarit? pu? essere dovuta sia a deformazioni causate dal processo di tranciatura, sia dovuta al fatto che il processo di laminazione a caldo non consente di ottenere un tubo di partenza preciso e regolare, particolarmente nel suo spessore: per tale ragione, uno spezzone 30 pu? presentare significativi errori di forma e di concentricit? tra le circonferenze identificate dal diametro esterno A e dal diametro interno B, come esemplificato in figura 2. Tuttavia, l?apparato ed il procedimento in accordo all?invenzione consentono vantaggiosamente di impiegare spezzoni tubolari anche relativamente irregolari, ovverosia che non richiedono necessariamente lavorazioni preliminari di finitura.

In varie forme di attuazione preferenziali, il tubo di partenza T da cui sono ottenuti gli spezzoni 30 ? formato con un acciaio avente elevata resistenza alla deformazione a freddo, in particolare una resistenza alla trazione allo stato ricotto non inferiore a circa 60 Kg/mm<2>. Acciai particolarmente indicati ai fini dell?implementazione dell?invenzione sono quelli appartenenti alla famiglia degli acciai legati da bonifica, ad esempio l?acciaio 42CrMo4 e acciai inossidabili termoresistenti della serie 3XX. Ovviamente ? possibile l?impiego di altri materiali metallici per la realizzazione del tubo di partenza, e quindi degli spezzoni 30, fermo restando che il materiale impiegato potr? essere scelto sulla base delle desiderate caratteristiche del componente da produrre. Ad esempio, per la produzione di dai esagonali, il materiale scelto avr? di preferenza una buona resistenza al taglio, alla flessione, alla fatica, allo snervamento ed alla corrosione.

In figura 3 ? rappresentato schematicamente un esempio di sbozzato di componente prismatico assialmente cavo ottenibile secondo l?invenzione, indicato con 40; nell?esempio raffigurato, il componente da produrre ? un dado esagonale di fissaggio, per cui nel seguito, per semplicit?, verr? fatto riferimento ad uno ?sbozzato di dado?: si noti, in ogni caso, che l?invenzione ? suscettibile di impiego anche per la realizzazione di sbozzati prismatici assialmente cavi aventi un profilo periferico diverso, ad esempio sbozzati di ruote dentate. Lo sbozzato 40, che ? successivamente rifinito ai fini dell?ottenimento del dado finale (ad esempio tramite sfacciatura o spianatura delle facce e filettatura del relativo foro passante), ? ottenibile a partire da uno spezzone tubolare del tipo precedentemente indicato con 30.

Lo sbozzato di dado 40 ha due facce di estremit? opposte, indicate con 41a e 41b, di forma poligonale, ed una superficie periferica esterna 42a a forma di poliedro regolare, ovverosia definita da una pluralit? di facce rettangolari continue (qui sei facce). La superficie periferica 42a ha un diametro esterno indicato con A? (come detto, riferendosi alla circonferenza circoscritta al poligono corrispondente alle facce 41a, 41b), nonch? una superficie circonferenziale interna 42b di diametro B?. Con C ? indicata la distanza tra due facce opposte parallele della superficie periferica 42a. Le quote A? e C sono spesso indicate nel settore come AC (da ?Across Corners?) e AF (da ?Across Flats?). I riferimenti A? e C saranno impiegati anche per identificare corrispondenti dimensioni di vari tratti della cavit? passante di un gruppo matrice, in seguito descritto.

Anche lo sbozzato di dado 40, come lo spezzone 30 di partenza, ? attraversato assialmente da un passaggio o cavit? 43, che in questo caso ? definita con precisione sufficientemente elevata, grazie al procedimento in accordo all?invenzione, e con una precisa concentricit? della circonferenza del passaggio 43 rispetto alla superficie periferica 42a, per effetto del particolare procedimento di deformazione in seguito descritto.

In termini generali, le dimensioni A? e/o C dello sbozzato di dado 40 sono ben definiti ed inferiori al diametro esterno A del relativo spezzone 30 di partenza; similmente, il diametro interno B' dello sbozzato di dado 40 ? inferiore al diametro interno B del relativo spezzone 30, anche se di preferenza la differenza dimensionale tra i diametri B e B? ? minore rispetto alla differenza dimensionale tra le dimensioni A, da un lato, e le dimensioni A? e/o C, dall?altro lato. A causa del processo di deformazione a freddo previsto secondo l'invenzione, inoltre, lo sbozzato di dado 40 ha una dimensione assiale o altezza L' che ? maggiore rispetto alla dimensione assiale o altezza L del relativo spezzone tubolare di partenza 30.

Come si vedr? anche in seguito, la faccia di estremit? 41a dello sbozzato di dado 40, qui convenzionalmente definita ?faccia superiore?, presenta una superficie leggermente concava (alcuni decimi di millimetro, ad esempio 5-15), mentre la faccia di estremit? 41b, qui convenzionalmente definita ?faccia inferiore? presenta una superficie leggermente convessa (alcuni decimi di millimetro, ad esempio 5-10).

Come in precedenza accennato, l?idea alla base della presente invenzione ? quella di ottenere uno sbozzato di componente prismatico assialmente cavo a partire da uno spezzone tubolare, impartendo a quest?ultimo una significativa riduzione d?area (ovverosia dell?area definita dai diametri A-B rispetto all?area definita dalle dimensioni A?-B?, ovvero dalla superficie periferica esterna 42a e dalla superficie periferica interna 42b dello sbozzato 40).

Conformemente all?invenzione, tale riduzione d?area viene ottenuta tramite una particolare tecnica di deformazione a freddo, qui definita ?estrusione in avanti contenuta di pezzi di forma tubolare?. La riduzione d?area ottenibile in accordo all?invenzione, impiegando acciai legati da bonifica ? indicativamente compresa tra il 20% ed il 40%.

Nella tradizionale estrusione in avanti contenuta (nota con i termini inglesi ?contained forward extrusion?, o ?trapped forward extrusion?, o ?closed die forward extrusion?) un pezzo metallico pieno viene forzato parzialmente, tramite una boccola di spinta, in un orifizio di una matrice avente un tratto di diametro inferiore a quello di partenza. Il suddetto pezzo ? totalmente contenuto nella matrice prima che l?estrusione abbia luogo. Il pezzo finale ha una lunghezza complessiva accresciuta, con la parte deformata avente un diametro ridotto. L?estrusione in avanti contenuta, che consente in generale di ottenere riduzioni d?area molto elevate del pezzo di partenza, anche sino al 70% per materiali idonei, ? tipicamente impiegata per ottenere componenti pieni aventi porzioni assiali di diametro sensibilmente diverso, raccordate tra loro da una superficie raggiata. Dall?altro lato, l?estrusione in avanti di pezzi di forma tubolare ? una tecnica di estrusione di un pezzo di partenza avente una cavit? assiale, nella quale viene insinuato un punzone, dallo stesso verso in cui il pezzo di partenza viene disposto nella matrice, con tale punzone che ? destinato a contenere il diametro interno della parte estrusa, nel momento in cui avviene l?estrusione in avanti, e dove una boccola del gruppo punzone spinge il pezzo all?esterno della matrice.

Per contro, la tecnica di estrusione in avanti contenuta di pezzi di forma tubolare, proposta in accordo all?invenzione, prevede la lavorazione di pezzi di partenza non pieni, ovverosia pezzi tubolari, prevede che un pezzo tubolare in lavorazione spinga un precedente pezzo tubolare attraverso una regione di riduzione d?area ed una regione di formatura di un gruppo matrice, e prevede inoltre che almeno un tratto dell?orifizio della matrice abbia un profilo poligonale corrispondente a quello delle basi del componente prismatico da realizzare.

In varie forme di attuazione preferenziali il tubo T di partenza ? sottoposto ad un processo di fosfatazione prima della suddivisione in spezzoni 30; in alternativa, ad esempio quando la suddivisione del tubo in spezzoni viene effettuata su di un apposito apparato separato dalla pressa 2, possono eventualmente essere gli spezzoni 30 a dover subire un tale processo, dopo la suddivisione del tubo. Il processo di fosfatazione rende gli spezzoni idonei al successivo processo di deformazione a freddo.

Nelle figure 4-8 sono rappresentati, con viste diverse, esempi di gruppi matrice 20 secondo l?invenzione.

Nei casi esemplificati il gruppo matrice 20 ? costituito da un corpo unico, ma in altre forme di attuazione il medesimo potrebbe essere formato in almeno due pezzi sovrapposti, a seconda della lunghezza dello spezzone tubolare da deformare o dello sbozzato da ottenere. Il corpo o i corpi che costituiscono il gruppo matrice 20 possono essere convenientemente costruiti con un acciaio speciale per utensili oppure in metallo duro.

Riferendosi in particolare alle figure 4, 5 e 8, il corpo del gruppo 20 ha una cavit? assiale passante 21. La parte superiore della cavit? 21 realizza una regione di ricezione degli spezzoni 30, assialmente estesa ed indicata con 22. Tale regione 22 ha una superficie a forma di poliedro regolare corrispondente a quella della superficie periferica 42a dello sbozzato da ottenere (quindi a sei lati, nell?esempio), con la dimensione di sezione corrispondente alla quota C di figura 3 che ? solo leggermente superiore (alcuni decimi di millimetro, ad esempio 5-10) al diametro esterno A degli spezzoni 30 di partenza. Questa modesta differenza dimensionale tra il diametro A e la dimensione di sezione della regione di ricezione 22 ? volta ad agevolare l'inserimento di uno spezzone 30 nella stessa regione 22, senza tuttavia lasciare spazio eccessivo per movimenti trasversali indesiderati del materiale, in fase di pressatura dello spezzone 30. Secondo una caratteristica importante dell'invenzione, nell?ambito della cavit? 21, immediatamente sotto alla regione 22 di ricezione degli spezzoni 30, ? definita una regione di riduzione d?area 23, anch?essa a forma di poliedro regolare corrispondente a quella della superficie periferica 42a dello sbozzato da ottenere, ma di dimensioni (A? e C) progressivamente decrescenti. La regione di riduzione d?area 23 ? seguita da una regione di formatura, indicata globalmente con 24 in figura 5, anch?essa a forma di poliedro regolare con dimensioni (A? e C) corrispondenti a quella della superficie periferica 42a dello sbozzato da ottenere.

La regione di riduzione d?area 23 ? essenzialmente definita da una porzione o fascia della superficie della cavit? 21, che pu? avere un profilo troncopiramidale (qui a base esagonale), come esemplificato in figura 5, oppure avere un profilo curvo concavo, come esemplificato in figura 6. In caso di profilo troncopiramidale, l?inclinazione pu? essere compresa indicativamente tra i 10? e i 20?. L?eventuale profilo concavo pu? invece avere un raggio di curvatura regolare, sostanzialmente pari alla differenza tra la dimensione A? della regione 22 e la dimensione A? minima della regione 23; naturalmente ? possibile impiegare profili concavi aventi raggi di curvatura pi? o meno marcati, a seconda delle caratteristiche degli sbozzati di dado da ottenere. In generale, quindi, il profilo della regione di riduzione 23 ha dimensioni A? e C massimi che corrispondono alle dimensioni A? e C della porzione di ricezione 22, e dimensioni A? e C minime che corrispondono alle dimensioni A? e C della regione di formatura 24.

In varie forme di attuazione, quale quella esemplificata in figura 5, il gruppo matrice 20 ? dimensionato ai fini dell?esecuzione di una estrusione in avanti contenuta, ovverosia ha una regione di ricezione 22 sufficientemente lunga per contenere interamente lo spezzone 30 di partenza, ancora prima che questo venga pressato. In altre forme di attuazione, quale quella esemplificata in figura 7, il gruppo 20 ? invece predisposto per realizzare una estrusione in avanti aperta, ovvero ha una regione di ricezione 22 di lunghezza ridotta: in questo caso la pressatura avviene quindi con lo spezzone 30 che non ? interamente contenuto nella regione 22, ma sporge almeno leggermente dalla medesima. Ovviamente un profilo concavo del tipo mostrato in figura 6 ? utilizzabile anche nel caso di un gruppo predisposto per l?effettuazione di una estrusione in avanti aperta.

Come detto, la regione di riduzione d?area 23 ? seguita dalla regione di formatura 24, che ha dimensioni A? e C minime, sostanzialmente corrispondenti alle dimensioni A? e C minime della regione di riduzione 23 ed alle dimensioni A? e C dello sbozzato di dado 40.

In varie forme di attuazione, la regione di formatura 24 ha, in sezione, dimensioni di ingresso minime e dimensioni di uscita massime, dove le dimensioni di ingresso minime corrispondono dimensioni di uscita minime della regione di riduzione 23, e dove le dimensioni di uscita massime sono comprese tra le dimensioni di uscita minime e le dimensioni di ingresso massime della regione di riduzione d?area 23.

In varie forme di attuazione, la regione di formatura 24 comprende una porzione di ingresso 24a, di sezione poligonale costante (qui esagonale), seguita da una porzione di uscita 24b, di corrispondente sezione poligonale, con dimensioni progressivamente crescenti o troncopiramidale.

La porzione di ingresso 24a ha una lunghezza di pochi millimetri (ad esempio 1-4 millimetri), e dimensioni A? e C sostanzialmente pari dimensioni A? e C per lo sbozzato di dado 40. Dall?altro lato, la porzione 24b ? leggermente pi? lunga (indicativamente almeno il doppio della porzione 24a) e le sue dimensioni A? e C aumentano leggermente in modo regolare, indicativamente di 1-2 decimi di millimetro. Si noti che nelle figure 4-8 le dimensioni delle porzioni 24a e 24b sono state volutamente accresciute, per una pi? agevole comprensione dei disegni.

Nel funzionamento, il materiale di uno spezzone 30 - qui si supponga acciaio inossidabile - viene costretto a ridursi attraverso la porzione di ingresso 24a della regione 24 (che opera sostanzialmente come una trafila), per poi potersi rilasciare nella porzione 24b leggermente pi? ampia. In tal modo il materiale non striscia in modo significativo sulla superficie della porzione 24b, evitando attriti che potrebbero arrecare danno allo sbozzato di dado 40 in uscita, ed evitando altres? di dover aumentare inutilmente la spinta necessaria per ottenere lo sbozzato.

La regione di formatura 24 ? di preferenza seguita da una regione di scarico 25, preferibilmente di sezione costante e di dimensioni A? e C sostanzialmente corrispondenti alle dimensioni di uscita della porzione 24b.

In figura 9 ? rappresentato, tramite una sezione schematica, un gruppo punzone 10 secondo possibili forme attuazione. Il gruppo 10 comprende un organo di pressatura o di spinta, che nell?esempio raffigurato ? rappresentato da una boccola 11 avente profilo esterno poliedrico di profilo (qui sostanzialmente esagonale) corrispondente alla sezione della regione di ricezione 22 della cavit? 21 del gruppo matrice 20, formata ad esempio in acciaio per costruzione o cementazione, avente una faccia di estremit? 11a (qui definita convenzionalmente faccia inferiore) che ? sostanzialmente piatta. Le dimensioni di sezione della boccola 11 sono leggermente inferiori (alcuni decimi di millimetro, ad esempio 1-5) rispetto alle dimensioni A? e C della regione di ricezione 22 del gruppo matrice 20, e leggermente superiori (alcuni decimi di millimetro, ad esempio 1-5) alla dimensione C dello spezzone 30 di partenza.

Il gruppo 10 comprende ulteriormente un organo di mantenimento di forma, qui rappresentato da un punzone indicato con 12. Il punzone 12 ha un corpo cilindrico allungato che, nell?esempio raffigurato, ? parzialmente alloggiato nella cavit? della boccola 11, coassiale preferibilmente in posizione relativa fissa rispetto ad essa (salvo l?eventuale previsione di un sistema di estrazione, ad esempio del tipo citato in seguito). Il corpo del punzone 12, formato ad esempio in acciaio speciale per utensileria, ha una rispettiva porzione 12a che sporge assialmente rispetto alla faccia 11a della boccola 11, e che nell?uso risulta allineata assialmente alla cavit? 21 del gruppo matrice 20.

La porzione di corpo 12a ha un diametro inferiore (alcuni millimetri, ad esempio 1-5) al diametro interno B degli spezzoni di partenza 30 e sostanzialmente uguale al diametro interno B? degli sbozzati di dado 40 che si vogliono ottenere; pi? precisamente, la porzione di corpo 12a ha un diametro di pochi centesimi di millimetro pi? piccolo del suddetto diametro B?, a causa della risposta elastica dell?acciaio del pezzo deformato.

Il diametro della porzione 12a viene valutato in considerazione di quale sia il diametro interno B? dello sbozzato di dado 40 che si desidera ottenere, di quale sia la riduzione d'area complessiva che si vuole conferire allo spezzone 30 da deformare e del fatto che, quando avviene la deformazione del diametro esterno dello spezzone 30 attraverso le regioni 23-24 del gruppo matrice 20, il diametro interno B dello spezzone 30 deve trovare rapidamente il punzone 12, onde evitare lo schiacciamento/collassamento in senso trasversale dell?acciaio, ostacolandone il corretto scorrimento in senso assiale. Similmente, le dimensioni delle varie regioni della cavit? 21 del gruppo matrice 20 sono scelte in funzione di quali siano le dimensioni esterne A? e C dello sbozzato di dado 40 che si desidera ottenere e di quale sia la riduzione d'area complessiva che si vuole conferire allo spezzone 30 da deformare.

Nel caso esemplificato, la porzione 12a del punzone 12 termina con una punta 12b, che ? preferibilmente conica per agevolare il suo inserimento negli spezzoni 30. Come menzionato in seguito, la stessa porzione 12a pu? avere forma leggermente conica, particolarmente per agevolare l'estrazione del punzone 12 quando il gruppo 10 viene estratto dal gruppo matrice 20 (ovvero quando la slitta 4 della pressa 2 di figura 1 si allontana dalla parte fissa 2?): ci? evita di dover necessariamente ricorrere sul lato del punzone a noti sistemi di estrazione sincronizzata (ad esempio di tipo timed stripper, o timed take out, o timed knock out), che comunque possono essere previsti, se necessari.

A titolo indicativo, la porzione di corpo 12a pu? avere una lunghezza almeno uguale alla lunghezza della cavit? 21 del gruppo 20. Pi? in generale, ? sufficiente che la lunghezza della porzione di corpo 12a sia tale che - nel momento in cui la faccia 11a della boccola di spinta 11 si appoggia sulla faccia superiore di uno spezzone 30 alloggiato nella zona di ricezione 22 del gruppo matrice 20 ? una parte della porzione 12a impegni sia la regione di riduzione 23 che la regione di formatura 24

Come spiegato precedentemente, in varie forme di attuazione la pressa 2 di figura 1 ? dotata di mezzi 3-5 per traslare in modo alternativo il gruppo punzone 10 rispetto al gruppo matrice 20. Nella condizione montata, la boccola 11 del gruppo 10 ? allineata assialmente alla cavit? 21 del gruppo matrice 20, in modo tale per cui la porzione inferiore della boccola 11 e la porzione di corpo 12a del punzone 12 siano suscettibili di essere portati nell?ambito della cavit? 21 del gruppo matrice 20, e poi estratti dalla stessa cavit?.

Nelle figure 10-16 ? rappresentata una possibile sequenza di lavorazione della pressa 2 impiegante gruppi 10 e 20 del tipo in precedenza descritto. Si noti che in tali figure i gruppi 10 e 20 sono disposti in verticale solo per esigenze di rappresentazione, e che la rappresentazione della regione 24 ? semplificata. Si noti altres? che anche le altezze L, L? ed i diametri interni B, B? degli spezzoni 30 e degli sbozzati di dado 40 sono volutamente accresciuti per esigenze di rappresentazione; sempre per una pi? agevole comprensione dei disegni ? stata omessa la rappresentazione della sezione esagonale dei vari tratti della cavit? 21 del gruppo matrice 20.

Uno spezzone 30, ad esempio ottenuto sulla stazione 9 di figura 1 mediante tranciatura del tubo di partenza T, viene trasferito mediante il sistema 8 in una posizione corrispondente alla cavit? 21 del gruppo matrice 20, particolarmente della sua regione di ricezione 22, come schematizzato in figura 10, con la slitta 4 della pressa 2 di figura 1 che si porta verso il punto morto inferiore. Quando la faccia 11a della boccola 11 entra in contatto con la faccia superiore dello spezzone 30, il sistema manipolatore 8 rilascia lo spezzone stesso, che viene spinto all?interno della cavit? 21, come mostrato in figura 11.

Di preferenza, l'altezza della regione 22 ? maggiore rispetto all'altezza L (figura 2) dello spezzone 30, con il secondo che risulta quindi completamente contenuto nella prima. Come in precedenza spiegato, nella realizzazione illustrata, la regione di riduzione d'area 23 ? individuata da una superficie troncopiramidale a base poliedrica (qui esagonale), avente un?inclinazione preferibilmente compresa tra 10? e 20? (figure 5 o 7) oppure da una simile superficie con profilo curvo concavo ( figura 6). Come detto, il diametro esterno dello spezzone 30 ? solo di poco inferiore alla dimensione C della regione di ricezione 22, per agevolare l'inserimento ma al contempo evitare che all'avvio della pressatura si verifichino movimenti indesiderati del materiale dello spezzone in senso trasversale, il che ostacolerebbero il processo di estrusione in avanti contenuta.

Come detto, la slitta 4 della pressa 2 di figura 1 porta il gruppo punzone 10 nell?ambito del gruppo matrice 20. Come si intuisce, la porzione di corpo 12a del punzone 12 si insinua nel foro assiale dello spezzone 30 e la faccia di estremit? 11a della boccola di spinta 11 preme sulla faccia superiore dello spezzone stesso, forzandolo attraverso le regioni 22-24. Il movimento del gruppo 10 ? controllato in modo tale per cui l?avanzamento si interrompa quando la faccia 11a della boccola 11 si trova in corrispondenza dell?imbocco della regione di riduzione 23, nella posizione visibile in figura 12.

In tal modo viene provocata una deformazione parziale dello spezzone 30, come visibile in figura 12. In questa fase la porzione di corpo 12a del punzone 12 impedisce una deformazione radiale dello spezzone 30 verso l?interno, ovvero un suo collassamento trasversale. Come detto, il diametro interno B dello spezzone 30 ? solo leggermente superiore al diametro del punzone 12, poich? il materiale dello spezzone, dopo essere entrato nella regione di riduzione d?area 23, deve trovare rapidamente un ostacolo insuperabile: l?unica via di passaggio per tale materiale ? quindi rappresentato dalle regioni 23-25 non occupate dalla porzione 12a del punzone 12: in tal modo, occupando tali regioni, il materiale deformato pu? formare un pezzo le cui dimensioni geometriche sono molto precise, sebbene le dimensioni geometriche di partenza dello spezzone 30 non lo siano. Come si nota in figura 12, al termine della corsa assiale del gruppo 10, una parte del materiale occupa la regione 23 e la restante parte del materiale impegna le regioni 24-25.

La slitta 4 viene in seguito azionata per causare l?arretramento del gruppo punzone 10, come visibile in figura 13. Si noti che il materiale deformato dello spezzone 30 risulta ben aggrappato entro il gruppo matrice 20, il che evita rischi di risalita del pezzo lungo la cavit? 21. Inoltre, al fine di evitare questo problema, come gi? accennato, la porzione 12a del punzone 12 pu? convenientemente avere forma leggermente conica, al fine di facilitare il suo sfilamento dal foro dello spezzone 30 deformato. Il punzone 12 pu? essere eventualmente provvisto di un rivestimento atto a migliorarne la resistenza all'usura, e tale rivestimento pu? eventualmente essere d?aiuto a ridurre l?attrito e ad agevolare l?uscita del punzone stesso dallo spezzone deformato. Se ci? non fosse sufficiente, come detto, la pressa 2 pu? essere dotata di un idoneo sistema di estrazione sincronizzata dal lato del gruppo punzone. A tal fine, ad esempio, la boccola di spinta 11 pu? essere montata su un piattello o supporto mobile che, durante la fase di ritorno della slitta 4 e del punzone 12, viene mantenuto in fase di spinta assieme alla stessa boccola 11 per un breve tratto, mediante un noto cinematismo a camme integrato nella pressa 2. A questo punto il sistema di manipolazione 8 provvede a posizionare un successivo spezzone, indicato con 30? in figura 14, in corrispondenza del gruppo matrice 20, onde causarne l?inserimento nella regione di ricezione 22 in abbinamento alla boccola 11, similmente a quanto in precedenza descritto. Tale condizione ? mostrata in figura 15.

Il gruppo punzone 10 viene successivamente portato dalla slitta 4 al punto morto inferiore, come visibile in figura 16, provocando sia la parziale deformazione del spezzone successivo 30?, sia la deformazione conclusiva dello spezzone precedente 30 precedente, e la sua espulsione dal gruppo matrice 20, attraverso la regione 25.

In particolare la boccola 11 spinge ora verso il basso lo spezzone successivo 30?, la cui faccia inferiore esercita una corrispondente pressione sulla parte di materiale dello spezzone precedente 30 che occupa ancora la regione 23. Con il progressivo avanzamento del gruppo 10 il materiale costituente lo spezzone successivo 30' sostituisce, nell?ambito delle regioni 23-25 della cavit? 21, il materiale dello spezzone precedente 30. Quest?ultimo viene spinto ad avanzare lungo la cavit? 21, completando la propria riduzione in avanti tramite l?attraversamento completo della regione 24, per poi passare nella regione 25 ed uscire dal gruppo 20 in forma di sbozzato di dado 40. Lo sbozzato di dado 40 pu? poi cadere - ad esempio attraverso il passaggio 2a di figura 1 -nella zona di scarico 7.

Le fasi precedentemente descritte con riferimento alle figure 10-16 sono quelle relative all?avvio del processo: pertanto, dopo un terzo arretramento del gruppo punzone 10, un terzo spezzone verr? introdotto nella regione di ricezione 22 del gruppo matrice 20. A seguito del successivo avanzamento del gruppo 10, tale terzo spezzone spinger? il secondo spezzone 30?, gi? parzialmente deformato, per ottenere un nuovo sbozzato di dado 40, e cos? via per gli ulteriori spezzoni e gli ulteriori sbozzati. Ai fini dell?avvio della produzione pu? essere consigliabile scartare il primo pezzo deformato 40 in uscita dal gruppo matrice 20, poich? esso si trova di fatto in una condizione diversa da tutti i successivi (non trovando durante l?estrusione in avanti nessun ostacolo/pezzo precedente).

Come gi? spiegato, gli sbozzati 40 in uscita dalla pressa 2 vengono in seguito sottoposti a rifinitura, con operazioni di per s? note nel settore della produzione di dadi, che prescindono dalle finalit? della presente invenzione. Come gi? accennato, per effetto del particolare processo descritto, la faccia superiore 41a dello sbozzato 40 (figura 3) presenta una superficie leggermente concava, mentre la faccia inferiore 41b (figura 3) presenta una superficie leggermente convessa. Nell?ottica di ridurre l?irregolarit? della faccia superiore 41a dello sbozzato 40 risulta consigliabile l?utilizzo nella zona di riduzione d?area 23 di un profilo troncopiramidale (figure 5 e 7), con una inclinazione indicativamente compresa tra 10? e 20?, rispetto all?utilizzo di un profilo curvo concavo (figura 6), preferibilmente circa 15?. Onde eliminare la suddetta irregolarit? superficiale delle facce 41a e/o 41b, gli sbozzati 40 possono essere spianati, particolarmente mediante torneria tradizionale.

La tecnica di deformazione a freddo proposta consente di ottenere un corretto scorrimento del materiale in senso assiale, un perfetto riempimento delle regioni 23-24 del gruppo matrice 20, e quindi realizzare uno sbozzato di dado di elevata resistenza meccanica e con tolleranze molto precise, da avviare alle successive fasi di finitura, utilizzando un carico di spinta decisamente contenuto. L?acciaio viene deformato oltre il punto di resistenza elastica, ottenendo sbozzati di elevata robustezza (nettamente superiore a quella ottenibile tramite stampaggio a caldo o torneria tradizionale), con un elevato rapporto robustezza/peso, ed un ottimale flusso/orientamento delle fibre (unbroken grain flow).

Prove pratiche effettuate dall?inventore, impiegando il procedimento in precedenza descritto, hanno consentito di ottenere a freddo sbozzati di dadi esagonali di elevata precisione geometrica e di notevole affidabilit? meccanica, aventi diametri esterni (dimensione A?) compresi tra 30 e 60 mm, diametri del foro (dimensione B?) compresi tra 20 e 40 e lunghezze (dimensione L?) comprese tra 15 e 30 mm, utilizzando acciaio 42CrMo4 ricotto. Il procedimento descritto pu? essere comunque impiegato per realizzare anche sbozzati di dado aventi dimensioni diverse da quelle testate.

In figura 17 ? mostrata, tramite uno schema a blocchi semplificato, una sequenza preferita di una pluralit? di passi di un procedimento in accordo all?invenzione. Il blocco I rappresenta il passo di alimentazione ed avanzamento di un tubo T di partenza verso una stazione di separazione, nella quale il tubo stesso viene suddiviso in spezzoni 30, come da passo II. Gli spezzoni vengono quindi caricati singolarmente nel gruppo matrice 20, come da passo III, ai fini della successiva deformazione a freddo, tramite i gruppi 10 e 20, come da passo IV. A ci? segue un passo di scarico dello sbozzato di componente prismatico assialmente cavo 40.

Come visto, di preferenza, all?occorrenza i vari passi I-V possono essere implementati in un medesimo apparato. Il passo II pu? essere ad esempio realizzato da una stazione di tranciatura (8) integrata sulla stessa pressa (2) che ? predisposta per effettuare la deformazione a freddo degli spezzoni, secondo il passo IV. Tale pressa (2) pu? essere convenientemente dotata di un sistema di alimentazione ed avanzamento (100) del tubo da tranciare, come da passo I, di un sistema manipolatore (8) per il caricamento dei singoli spezzoni tranciati nel gruppo matrice, come da passo III, e di un sistema (7) per l?evacuazione dalla pressa (2) degli sbozzati di componente, come da passo V. Come gi? indicato, l?apparato o la pressa ? convenientemente dotata di un sistema di controllo CS, preferibilmente predisposto per sincronizzare, o gestire in modo coordinato, le varie operazioni di cui ai passi I-V.

Dalla descrizione effettuata risultano chiare le caratteristiche della presente invenzione, cos? come chiari risultano i suoi vantaggi.

Naturalmente i particolari di costruzione e le forme di attuazione dell?invenzione potranno essere ampliamente variate rispetto a quanto descritto ed illustrato a titolo di esempio, senza per questo uscire dall?ambito del trovato come definito nelle rivendicazioni che seguono.

Nell?esempio in precedenza descritto ed illustrato si ? considerato che ad ogni ciclo dell?apparato 1 successivo al primo, lo spezzone 30 parzialmente contenuto nelle regioni 23-25 del gruppo 20 venga espulso dalla cavit? 21. E? tuttavia chiaro che la dimensione assiale della regione 25 potrebbe essere tale per cui, con il secondo ciclo dell?apparato 1, tale spezzone 30 risulti ancora all?interno di tale regione 25, o solo parzialmente al di fuori della cavit? 21, per essere poi espulso completamente a seguito del terzo ciclo, e cos? via per i cicli successivi dell?apparato.

Nell?esempio fornito l?apparato 1 - ovvero la pressa 2 - ? configurato in modo da integrare una stazione di tranciatura 9 del tubo T, ma ci? non costituisce caratteristica essenziale. In possibili varianti di attuazione, infatti, il tubo T potrebbe essere suddiviso negli spezzoni 30 da una stazione di taglio oppure di cesoiatura. Inoltre, la fase di tranciatura, o di taglio, o di cesoiatura potrebbe essere ottenuta in un apposito apparato distinto dalla pressa 2, prevedendo poi un sistema di trasferimento o caricamento degli spezzoni 30 sulla pressa stessa, secondo modalit? di automazione di per s? note. In caso di taglio e cesoiatura, gli spezzoni possono essere sottoposti ad un processo di pallinatura, onde eliminare eventuali bave residue.

L?invenzione ? di impiego particolarmente vantaggioso i fini della relazione di dadi per fissaggi e bulloneria in genere, particolarmente dadi esagonali. Tuttavia, l?invenzione ? utilizzabile con vantaggio anche ai fini della produzione di componenti prismatici assialmente cavi aventi facce di estremit? a forma di poligono regolare diverso da un esagono, ed aventi di conseguenza un numero di facce laterali diverso da sei; in tale ottica, ad esempio, l?apparato ed il procedimento descritto possono essere impiegati ad esempio ai fini della produzione di ruote dentate. In tali casi, le regioni 22, 23 e 24 avranno rispettivi profili di forma corrispondente a quello dello sbozzato da ottenere (e quindi, ad esempio, nel caso di ruote dentate, profili ?a stella?), di dimensioni decrescenti per le tre regioni (fatta ovviamente salva la porzione di uscita 24b della regione di formatura 24, in cui le dimensioni di sezione aumentano leggermente); naturalmente anche il profilo periferico della boccola di spinta 11 sar? di forma corrispondente, con dimensioni di sezione di poco inferiori a quelle della regione di ricezione 22.

L?apparato secondo l?invenzione pu? essere realizzato in forma di linea di produzione, in cui le operazioni descritte vengono realizzate da corrispondenti macchine operatrici collegate tra loro mediante sistema di avanzamento o trasporto dei tubi, degli spezzoni e degli sbozzati, rispettivamente.

Claims (15)

RIVENDICAZIONI

1. Un procedimento per la costruzione di sbozzati di componenti prismatici assialmente cavi, comprendente i passi di

i) provvedere un tubo (T) in acciaio, preferibilmente selezionato tra acciai legati da bonifica e acciai inossidabili,

ii) suddividere il tubo (T) in una pluralit? di spezzoni (30, 30?) aventi ciascuno un foro assiale passante (33),

iii) alimentare gli spezzoni ad un gruppo matrice (20) di una stazione di formatura a freddo (2), la stazione di formatura a freddo (2) includendo inoltre un gruppo punzone (10),

iv) sottoporre gli spezzoni (30) ad estrusione in avanti contenuta attraverso il gruppo matrice (20), in cui la spinta impartita da un organo di spinta (11) del gruppo punzone (10) su di uno spezzone successivo (30?) causa il passaggio di uno spezzone precedente (30) attraverso una cavit? assiale passante (21) del gruppo matrice (20) e la sua relativa deformazione a freddo in sbozzato di componente prismatico assialmente cavo (40), mentre un organo di contenimento (12) del gruppo punzone (10) occupa il foro assiale (33) dello spezzone successivo (30?) ed almeno parte del foro assiale (33) dello spezzone precedente (30).

2. Il procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui il tubo (T) ? un tubo laminato a caldo.

3. Il procedimento secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui uno tra il tubo (T) e gli spezzoni (30) viene sottoposto ad un procedimento di fosfatazione prima del passo iii).

4. Il procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-3, in cui gli sbozzati di componente prismatico assialmente cavo (40) sono sottoposti ad una operazione di spianatura di almeno una relativa faccia di estremit? (41a, 41b).

5. Il procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-4 in cui il passo ii) ? eseguito in una stazione di separazione (9), nella quale il tubo (T) ? sottoposto ad una tranciatura, taglio o cesoiatura.

6. Il procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-5 in cui il passo iii) comprende posizionare singolarmente ciascuno spezzone (30, 30?) in una posizione corrispondente alla cavit? assiale (21) del gruppo matrice (20) mediante un sistema manipolatore (8).

7. Il procedimento secondo le rivendicazioni 5 e 6, in cui il sistema manipolatore (8) preleva uno spezzone (30, 30?) in uscita dalla stazione di separazione (9) e lo trasferisce in detta posizione corrispondente alla cavit? assiale (21) del gruppo matrice (20) in modo sincronizzato ad un azionamento della stazione di formatura a freddo (2).

8. Il procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-7 in cui i passi iii) e iv) comprendono le operazioni di:

a) disporre lo spezzone precedente (30) in corrispondenza di una regione di ricezione (22) della cavit? assiale (21) del gruppo matrice (20),

b) causare un avvicinamento assiale tra il gruppo punzone (10) ed il gruppo matrice (20), in modo tale per cui:

b1) l?organo di spinta (11) generi una spinta sullo spezzone precedente (30), all?avvio di detta spinta una prima parte di una porzione di corpo allungato (12a) dell?organo di contenimento (12) estendendosi nel foro passante (33) dello spezzone precedente (30) ed una seconda parte della porzione di corpo allungato (12a) estendendosi in una regione di riduzione d?area (23) ed una regione di formatura (24) della cavit? assiale (21) del gruppo matrice (20),

b2) l?organo di spinta (11) spinga successivamente lo spezzone precedente (30) dalla regione di ricezione (22) verso la regione di formatura (24), attraversando la regione di riduzione d?area (23),

dove, al termine di detto avvicinamento, lo spezzone precedente (30) risulta deformato, con una rispettiva parte superiore che impegna la regione di riduzione d?area (23) non occupata dalla rispettiva parte della porzione di corpo allungato (12a) ed una rispettiva parte inferiore che impegna almeno una porzione della regione di formatura (24) non occupata dalla rispettiva parte della porzione di corpo allungato (12a),

c) causare un allontanamento assiale tra il gruppo punzone (10) ed il gruppo matrice (20),

d) disporre lo spezzone successivo (30?) in corrispondenza della regione di ricezione (22),

e) causare un ulteriore avvicinamento assiale tra il gruppo punzone (10) ed il gruppo matrice (20), in modo tale per cui l?organo di spinta (11) forzi lo spezzone successivo (30?) dalla regione di ricezione (22) verso la regione di formatura (24), con almeno una parte della porzione di corpo allungato (12a) dell?organo di contenimento (12) che si estende nel foro passante (33) dello spezzone successivo (30?) ed un?altra parte della porzione di corpo allungato (12a) che impegna almeno parzialmente il foro passante (33) dello spezzone precedente (30), lo spezzone successivo (30?) cos? spingendo lo spezzone precedente (30), affinch? anche la parte superiore dello spezzone precedente (30) attraversi la regione di formatura (24) e dove, al termine di detto ulteriore avvicinamento, lo spezzone successivo (30?) risulta deformato con una rispettiva parte superiore che impegna la regione di riduzione d?area (23) non occupata dalla rispettiva parte della porzione di corpo allungato (12a) ed una rispettiva parte inferiore che impegna almeno una porzione della regione di formatura (24) non occupata dalla rispettiva parte della porzione di corpo allungato (12a),

f) ripetere le operazioni c-e per un numero indefinito di spezzoni successivi (30?).

9. Un apparato per la formatura a freddo di sbozzati di componenti prismatici assialmente cavi di acciaio, particolarmente sbozzati (40) aventi ciascuno un foro assiale passante (43) ed una superficie periferica esterna (42a) definita da una pluralit? di facce sostanzialmente rettangolari, che si estende tra due facce di estremit? poligonali opposte (41a, 41b) dello sbozzato (40), in cui l?apparato (1) comprende:

- una stazione di formatura a freddo (2), avente un gruppo punzone (10), un gruppo matrice (20) ed un sistema di attuazione (3-5) per traslare il gruppo punzone (10) ed il gruppo matrice (20) l?uno rispetto all?altro in una direzione assiale, il gruppo matrice (20) avendo una cavit? assiale passante (21) ed il gruppo punzone (10) comprendendo un organo di spinta (11) allineato assialmente alla cavit? assiale (21) del gruppo matrice (10),

- una disposizione di alimentazione (8, 9) di spezzoni tubolari di acciaio (30, 30?), particolarmente spezzoni aventi ciascuno un foro assiale passante (33) ed una superficie esterna sostanzialmente cilindrica (32), la disposizione di alimentazione (8, 9) essendo predisposta per alimentare in modo automatizzato alla stazione di formatura (2) un detto spezzone tubolare (30, 30?) in una posizione corrispondente alla cavit? assiale (21) del gruppo matrice (20),

- un sistema di controllo (CS),

in cui la cavit? assiale del gruppo matrice (20) comprende:

- una regione di ricezione (22) per ricevere almeno parzialmente un detto spezzone tubolare (30, 30?), definita da una prima porzione di superficie della cavit? (21) avente profilo sostanzialmente a poliedro regolare, la regione di ricezione (22) avendo prime dimensioni di sezione,

- una regione di formatura (24), definita da una seconda porzione di superficie della cavit? assiale (21) avente un profilo complementare alla superficie periferica esterna (42a) dello sbozzato da ottenere (40), la regione di formatura (24) avendo seconde dimensioni di sezione minime inferiori alle prime dimensioni di sezione, e - una regione di riduzione d?area (23) che ? assialmente compresa tra la regione di ricezione (22) e la regione di formatura (24), in cui la regione di riduzione d?area (23) ha dimensioni di sezione di ingresso corrispondenti alle prime dimensioni di sezione della regione di ricezione (22) e dimensioni di sezione di uscita corrispondenti alle dimensioni di sezione minime della regine di formatura (24),

in cui l?organo di spinta (11) del gruppo punzone (10) ha un profilo periferico esterno sostanzialmente complementare alla regione di ricezione (22), avente dimensioni di sezione leggermente inferiori alle prime dimensioni di sezione della regione di ricezione (22), e comprende inoltre un organo di mantenimento di forma (12), avente una porzione di corpo allungato (12a) che sporge assialmente dalla faccia di estremit? (11a) dell?organo di spinta (11), in modo sostanzialmente coassiale a quest?ultimo, per impegnare un foro assiale passante (33) di un detto spezzone (30, 30?), in cui il sistema di controllo (CS) ? predisposto per gestire in modo sincronizzato o coordinato il sistema di attuazione della stazione di formatura a freddo (2) ed il sistema di alimentazione di spezzoni tubolari in acciaio (30), in modo tale per cui, dopo il posizionamento di almeno un primo spezzone tubolare (30?), o spezzone successivo, in una posizione corrispondente alla cavit? assiale (21) del gruppo matrice (20), l?organo di spinta (11) spinga tale primo spezzone tubolare (30?) dalla regione di ricezione (22) verso la regione di formatura (24), con tale primo spezzone tubolare (30?) che a sua volta sollecita un sottostante secondo spezzone tubolare (30), o spezzone precedente, ad attraversare la regione di formatura (24), mentre la porzione di corpo allungato (12a) dell?organo di mantenimento di forma (12) risulta insinuata attraverso il foro passante (33) del primo spezzone tubolare (30?) ed almeno parte del foro passante (33) del secondo spezzone tubolare (30).

10. L?apparato secondo la rivendicazione 9, in cui il sistema di alimentazione comprende una stazione di separazione (9), predisposta per suddividere un tubo (T) in una pluralit? di detti spezzoni tubolari (30, 30?), la stazione di separazione (9) essendo preferibilmente selezionata tra una stazione di tranciatura, una stazione di taglio, una stazione di cesoiatura.

11. L?apparato secondo la rivendicazione 9 o la rivendicazione 10, in cui il sistema di alimentazione comprende un sistema manipolatore (8), per posizionare singolarmente ciascuno spezzone tubolare (30, 30?) in detta posizione corrispondente alla cavit? assiale (21) del gruppo matrice (20).

12. L?apparato secondo le rivendicazioni 10 e 11, in cui il sistema manipolatore (8) ? predisposto per prelevare un detto spezzone tubolare (30, 30?) in uscita da detta stazione di separazione (9) e trasferirlo in detta posizione corrispondente alla cavit? assiale (21) del gruppo matrice (20), in modo sincronizzato ad un azionamento del sistema attuazione (3-5) della stazione di formatura (2).

13. L?apparato secondo la rivendicazione 10, in cui il sistema di alimentazione comprende un sistema di avanzamento (9a), predisposto per far avanzare il tubo (T) verso la stazione di separazione (9).

14. L?apparato secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 9-13, in cui la regione di riduzione d?area (23) ha un profilo troncopiramidale con una inclinazione indicativamente compresa tra 10? e 20?.

15. Sbozzato di componente prismatico assialmente cavo, particolarmente un dado o una ruota dentata, ottenuto con il procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-8.