ITMI20082325A1 - Tacco ad espansione per pressa per estrusione di corpi cavi - Google Patents

Description

Domanda di brevetto per invenzione industriale dal titolo “Tacco ad espansione per pressa per estrusione di corpi cavi ”

DESCRIZIONE

Campo dell’invenzione

La presente invenzione si riferisce ad un tacco ad espansione per pressa per estrusione di corpi cavi.

Stato della tecnica

Sono noti nella tecnica essenzialmente due tipi di presse per estrusione di corpi cavi, ad es. tubi.

Entrambi i tipi comprendono un contenitore in cui si inserisce una billetta di materiale da estrudere, una matrice contro cui la billetta viene compressa tramite un punzone, per generare il corpo cavo estruso.

In un primo tipo di pressa (figure 1.1 e 1.2), la matrice 1 è provvista di una feritoia 2 da cui fuoriesce il materiale, sotto forma di corpo cavo 4, che proviene dalla billetta posta nel contenitore 3. L’elemento che produce il diametro interno del tubo è una cosiddetta lancia 5, agganciata e fissata alla parte fissa della matrice con delle ali 6.

Il materiale della billetta, che fluisce intorno alle ali, viene tagliato passando di fianco a queste, per poi riunirsi oltrepassate le ali per ricompattarsi ed aggregarsi, e fluire attraverso la lancia. Si ottiene un cosiddetto tubo saldato, in quanto è composto da parti distinte che sono riunite assieme tramite giunture, o fratture, nelle quali il tubo risulta avere punti di debolezza, per cui questo tipo di presse fabbrica tubi non adatti a sopportare pressioni e sollecitazioni interne elevate. Un secondo tipo di pressa (figure 2.1 e 2.2) è dotato di un elemento denominato foratore o mandrino 21. Vi è sempre il contenitore 22 della billetta 23, ed una matrice 24 dotata di un restringimento, attraverso cui passa il materiale della billetta formando il diametro esterno del tubo. A livello interno il foratore 21 buca la billetta, che risulta quindi preforata, e sì presenta al termine della foratura con la testa all'interno della matrice (fig. 2.2). Arrivato in quella posizione si ferma ed inizia l’estrusione vera e propria: il materiale della billetta è costretto a passare attraverso la corona circolare delimitata da matrice e mandrino, producendo un tubo, che in questo caso risulta omogeneo non essendoci più le ali di divisione, e quindi di più elevata qualità. D’altro canto la macchina è più complessa in quanto presenta la parte aggiuntiva del mandrino e del dispositivo che lo comanda.

Nelle presse del primo tipo si usa un tipo di tacco 7 (fig. 1.2) cosiddetto "fisso ad espansione” in testa al punzone 9, realizzato in materiale elastico, in modo che quando riceve la spinta e quindi la resistenza del materiale da estrudere, si espande nella sua circonferenza esterna, ottenendo un giusto accoppiamento con il foro interno del contenitore 3 in cui si muove. Il tacco è composto da un corpo che ha una testa di espansione esterna ad anello flessibile; all’interno la testa ha una forma a cono dove si inserisce un piattello conico 8: quando il piattello conico riceve la spinta della forza di resistenza del materiale in estrusione, spinge a sua volta l’anello esterno del corpo, in modo da divaricarlo di un certo ammontare (piccolo, ad es. decimi di millimetro) sufficiente a realizzare un accoppiamento con il bordo interno del contenitore tale che non rimanga spazio tra essi. Ciò per evitare trafilamento e riflusso di materiale all'indietro che possa rimanere nel contenitore. Alla fine dell’estrusione il tacco deve tornare indietro, e quindi la testa deve ritornare nella dimensione iniziale di diametro inferiore, altrimenti rischierebbe di graffiare il contenitore. Così invece il corpo del tacco può essere sfilato senza problemi. A questo scopo il piattello conico 8 ha un codolo che si inserisce in una opportuna rientranza della testa conica, e vi è una molla che favorisce l’allontanamento (disimpegno) del piattello dalla testa nel movimento di ritorno, per far tornare l’anello esterno nella dimensione iniziale (è sufficiente un piccolo spostamento, ad es. 1 mm).

La pressa del secondo tipo (fig. 2.1) prevede un punzone 25 che spinge un tacco mobile 26, costituito da un disco di acciaio, con il giusto accoppiamento con il canale interno del contenitore 22, che si sposta dentro il canale fino a toccare la matrice 24. Una volta che il tacco mobile è arrivato a fondo corsa, non è in grado di tornare indietro all’interno del canale. Allora esso viene estratto dalla parte frontale, rimuovendo la matrice, con un sistema cosiddetto di “ricircolo del tacco”, che lo riporta indietro all’inizio del canale per una successiva estrusione. E' evidente che questo sistema provoca perdita di tempo ed incremento dei costì .

Sommario dell’Invenzione

Pertanto scopo della presente invenzione è quello di indicare un tacco ad espansione per pressa per estrusione di corpi cavi, atto a superare tutti gli inconvenienti suddetti, che consenta di essere usato in una pressa munita di foratore, eliminando i problemi di perdita di tempo ed incremento dei costi su esposti, ed ottenendo corpi cavi estrusi di elevata qualità.

E’ oggetto della presente invenzione un tacco ad espansione per pressa per estrusione di corpi cavi, detta pressa comprendendo un contenitore con un foro in cui si inserisce il materiale da estrudere, ed un mandrino per forare centralmente detto materiale, detto tacco essendo atto a scorrere a tenuta dentro il foro del contenitore sospinto da un punzone, e comprendendo: un foro interno atto a contenere il mandrino e farlo scorrere al suo interno; una testa atta a deformarsi in modo elastico, in modo da espandersi nel bordo esterno a contatto con il foro del contenitore, e ad espandersi nel bordo interno verso il foro interno a contatto con il mandrino, per effetto della forza di reazione prodotta a contatto con il materiale in seguito alla spinta ricevuta da detto punzone, ed a ritrarsi all’esaurimento della forza di reazione.

E’ particolare oggetto della presente invenzione un tacco ad espansione per pressa per estrusione di corpi cavi, come meglio descritto nelle rivendicazioni, che formano parte integrante della presente descrizione.

Breve descrizione delle Figure

Ulteriori scopi e vantaggi della presente invenzione risulteranno chiari dalla descrizione particolareggiata che segue di un esempio di realizzazione della stessa (e di sue varianti) e dai disegni annessi dati a puro titolo esplicativo e non limitativo, in cui:

- nelle figure 1 e 2 sono mostrate viste in sezione di tipi noti di tacco;

- nella figura 3 sono mostrate viste in sezione del tacco oggetto dell'invenzione; - nelle figure da 4 a 8 sono mostrate viste in sezione di ingrandimenti delle parti componenti il tacco oggetto dell'invenzione;

- nella figura 9 è mostrato il tacco oggetto dell’invenzione nel funzionamento; - nella figura 10 è mostrato un particolare della testa del tacco.

Gli stessi numeri di riferimento nelle figure identificano gli stessi elementi.

Descrizione di dettaglio di forme di realizzazione preferite.

Con riferimento alla figura 3, il tacco ad espansione in accordo con la presente invenzione è applicato in testa ad un punzone cavo 304, di cui si evidenzia solamente la parte terminale, mosso in modo noto all’interno di un contenitore di pressa, non visualizzato.

Il tacco ad espansione presenta una forma cava atta a fare scorrere un mandrino al suo interno, e comprende i seguenti elementi, i cui particolari sono pure evidenziati nelle figure appresso indicate, oltre alla fig. 3.

Vi è una parte a corpo cavo 303 (fig. 5), collegata al punzone 304 mediante un connettore cavo 305.

Il connettore cavo 305 (fig. 4) presenta un doppio sistema di avvitamento rapido con filettatura a baionetta: si inserisce dentro al terminale del punzone 304, poi si gira bloccandosi dentro a questo tramite un fermo (pin) 315 (figure 3 e 8); poi si inserisce il corpo cavo 303 nell’altra estremità con un analogo sistema a baionetta e bloccaggio tramite fermo (pin) 316 (fig. 5).

Il connettore cavo 305 (fig. 4) ha pure la funzione di bussola che guida il mandrino nel movimento avanti indietro al suo interno, affinchè sia sempre centrato e non devii di lato, garantendo un preciso e costante spessore del corpo cavo.

Vi è poi un anello di usura ed espansione 302 (fig. 6), la cui superficie esterna è atta a portarsi a contatto con l’interno del contenitore, per svolgere la funzione di tenuta globale col contenitore stesso. Più nel particolare questa funzione è svolta dalla parte terminale 312 del bordo esterno, leggermente allargata rispetto al resto della superficie esterna 313. L’anello si incastra nella parte terminale del corpo del tacco 303 (fig. 3).

Vi è infine un piattello conico di espansione 301 cavo (fig. 7). Esso presenta un codolo 317 che si incastra nella parte terminale interna del corpo cavo 303 e si blocca con attacco a baionetta (si veda la sezione C-C di fig. 3, e la protuberanza 320 di blocco della baionetta di fig. 7). All’altra estremità il piattello presenta una parte allargata 318, la cui superficie esterna, sostanzialmente tronco-conica, è complementare alla superficie interna dell’anello 302. Inoltre una parete mediana 319 è atta ad impegnarsi a battuta contro l’estremità esterna del corpo del tacco 303. Una molla 306 (fig. 3) è posta tra le estremità del codolo 317 dell’anello e del connettore filettato 305.

Nel funzionamento (fig. 9), quando il punzone 304 spinge il tacco, il materiale 323 della billetta interno al contenitore è schiacciato contro la matrice 324 e provoca una forza di reazione di spinta contro il piattello conico 301 : quest’ultimo arretra di poco (circa 1 mm) contro il corpo del tacco 303, ponendo a stretto contatto la sua battuta mediana 319 contro il corpo del tacco. La molla 306 di contrasto si schiaccia con la pressione del materiale.

L’arretramento provoca una frizione della superficie esterna della parte allargata 318 del piattello contro la superficie interna della parte terminale 312 dell’anello, realizzando un’espansione di tipo controllato della parte esterna del piattello conico, e quindi dell’anello, dovuta all’entità dell’arretramento del piattello conico. L’apertura è di entità limitata, ad es. di meno di 1 mm; ma sufficiente.

Contemporaneamente l’arretramento del piattello provoca pure una dilatazione verso l'interno della punta 325 della parte interna del piattello stesso, a causa della deformazione sotto carico della superficie di contrasto alla spinta del materiale. Questa superficie presenta una conformazione concava 326.

La dilatazione verso l’interno del bordo del piattello provoca un effetto di raschiatura sul mandrino 327 e lo pulisce per evitare che il materiale di risulta dell’estrusione rifluisca all’interno.

Come già detto sopra, in questa fase del procedimento di estrusione, il mandrino 327 ha già forato completamente la billetta 323, e la sua testa 328 si è fermata nella matrice 324 consentendo di estrudere il tondo 329.

Questo accorgimento consente di evitare di usare il sistema di “ricircolo del tacco” e quindi di risparmiare tempi di lavorazione , ridurre l’esigenza di manutenzione , ridurre costi della macchina ed energia necessaria - quindi si estrude con tacco fisso che non richiede ricircolo.

Terminata l’estrusione il tacco si trova a fondo corsa contro la matrice. In questa condizione, in assenza di forza di reazione del materiale, la parte esterna del tacco rientra, in virtù della molla che non ha più carico e si distende, e nello stesso tempo la parte interna si riapre, ritorna nella sua posizione iniziale ritratta.

Ε' importante la forma concava 326 della superficie di facciata del piattello conico cavo 301 (fig. 10), perché quando il materiale spinge contro di essa, crea primariamente una componente di forza longitudinale, ma crea anche delle componenti trasversali, che sono quelle che fanno divaricare l’estremo esterno a dente 312 dell’anello, e l’estremo interno 325 del piattello conico.

Il tutto deve essere calcolato per dosare le componenti di forza in modo opportuno, ad esempio con calcoli FEM (elaborazione ad elementi finiti), per creare la voluta deformazione elastica dell’anello. Sono da determinare parametri quali: forma e dimensione dell'anello, spessore, lunghezza del dente, materiale, entità della forza di spinta del materiale, ecc....

Ad esempio il materiale dell’anello è acciaio H13 temprato che garantisce un determinato grado di elasticità, forte resistenza all’usura. In genere il materiale è acciaio per utensili scelto tra quelli disponibili sul mercato.

Sono possibili varianti realizzative all'esempio non limitativo descritto, senza per altro uscire dall’ambito di protezione della presente invenzione, comprendendo tutte le realizzazioni equivalenti per un tecnico del ramo.

Dalla descrizione sopra riportata il tecnico del ramo è in grado di realizzare l’oggetto dell’invenzione senza introdurre ulteriori dettagli costruttivi.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1. Tacco ad espansione per pressa per estrusione di corpi cavi, detta pressa comprendendo un contenitore con un foro in cui si inserisce il materiale da estrudere (323) ed un mandrino (327) per forare centralmente detto materiale, detto tacco essendo atto a scorrere a tenuta dentro il foro del contenitore sospinto da un punzone (327), e comprendendo: un foro interno atto a contenere il mandrino e farlo scorrere al suo interno; una testa (301 , 302) atta a deformarsi in modo elastico, in modo da espandersi nel bordo esterno (312) a contatto con il foro del contenitore, e ad espandersi nel bordo interno (325) verso il foro interno a contatto con il mandrino, per effetto della forza di reazione prodotta a contatto con il materiale in seguito alla spinta ricevuta da detto punzone, ed a ritrarsi all’esaurimento della forza di reazione.
2. 2. Tacco ad espansione come nella rivendicazione 1, in cui detta testa comprende: - un anello (302) comprendente detto bordo esterno (312) atto ad espandersi; - un piattello conico cavo (301) comprendente detto bordo interno (325) atto ad espandersi, ed una superficie esterna sostanzialmente tronco-conica complementare alla superficie interna dell’anello (302) a contatto con questa; - detta forza di reazione premendo contro detto piattello conico cavo, in modo da provocare frizione tra dette superfici tronco-coniche e determinare l’espansione dei bordi esterno ed interno.
3. 3. Tacco ad espansione come nella rivendicazione 2, in cui detto piattello conico cavo (301) presenta un lato di forma concava (326) a contatto con detto materiale, tale da creare componenti di forza trasversali quando soggetto a detta forza di reazione, dette componenti di forza trasversali determinando detta deformazione elastica.
4. 4. Tacco ad espansione come nella rivendicazione 3, in cui detto piattello conico cavo (301) comprende inoltre una parete mediana (319), detto tacco ulteriormente comprendente un corpo cavo (303) dotato di una prima estremità a contatto con detto punzone, e di una seconda estremità atta ad impegnarsi a battuta contro detta parete mediana (319).
5. 5. Tacco ad espansione come nella rivendicazione 4, in cui detto anello (302) è atto ad incastrarsi in detta seconda estremità del corpo cavo (303).
6. 6. Tacco ad espansione come nella rivendicazione 5, in cui detto piattello conico cavo (301) presenta un codolo (317) atto ad incastrarsi e bloccarsi nella parte interna di detta seconda estremità del corpo cavo (303).
7. 7. Tacco ad espansione come nella rivendicazione 6, comprendente inoltre un connettore cavo (305) atto a collegare e fissare detto corpo cavo (303) con detto punzone, internamente a questi, tramite doppio sistema di avvitamento rapido con filettatura a baionetta:
8. 8. Tacco ad espansione come nella rivendicazione 7, comprendente inoltre mezzi a molla (306) posti tra le estremità di detto codolo (317) e del connettore cavo (305), ed atti a determinare detto ritrarsi all’esaurimento della forza di reazione, tramite rilassamento del piattello conico cavo (301).
9. 9. Tacco ad espansione come nella rivendicazione 7, in cui detto connettore cavo (305) è pure atto a fungere da bussola che guida il mandrino tenendolo centrato.