ITMI20130879A1 - Cilindro di laminazione - Google Patents

Description

CILINDRO DI LAMINAZIONE

La presente invenzione à ̈ relativa ad un cilindro di laminazione.

In particolare, l’invenzione in oggetto si riferisce ad un cilindro di laminazione provvisto di determinate caratteristiche superficiali atte a rendere il cilindro stesso vantaggiosamente utilizzabile in laminatoi, cui la descrizione che segue fa esplicito riferimento senza per questo perdere in generalità, per produrre fogli, in particolare di metallo e simili, con caratteristiche superficiali, inclusa la rugosità tali da renderli adatti all’uso in applicazioni quali stampaggio, rivestimento e verniciatura.

Il processo per la laminazione dei metalli, in generale, prevede che una lamiera metallica venga fatta passare attraverso una coppia di cilindri posti in rotazione, la quale coppia provvede a fornire alla lamiera uno spessore ed una durezza determinati e, in taluni casi, ad esempio nella laminazione a freddo di prodotti piani destinati alla costruzione di automobili e di elettrodomestici, di una specifica rugosità superficiale, dato che le caratteristiche geometriche superficiali vengono riportate, in negativo, sulla lamiera trattata.

Il citato parametro di rugosità, e quindi le caratteristiche geometriche superficiali dei cilindri di laminazione, viene predeterminato in funzione dell’impiego finale della lamiera ottenuta tramite il passaggio attraverso i cilindri della citata coppia, ed inoltre à ̈ definito come una distribuzione casuale di creste e crateri con dimensioni all’interno di un intervallo di valori determinato.

In generale, i citati cilindri utilizzati per la laminazione devono essere periodicamente rettificati a causa del deterioramento subito durante il processo produttivo e non sempre tale processo di rettifica à ̈ sufficiente a dare alla superficie del cilindro tutte le caratteristiche richieste, risultando talvolta necessario, ad esempio nelle applicazioni sopracitate, un ulteriore trattamento superficiale che consenta di ottenere e controllare un ben determinato grado di rugosità.

Attualmente, il trattamento della superficie di un cilindro di laminazione per ottenere la rugosità desiderata viene eseguito impiegando differenti tecnologie, le più utilizzate delle quali sono la sabbiatura e l’elettroerosione anche nota agli esperti del ramo come EDT (Electro Discharge Texturing).

Tali tecnologie di trattamento consentono una buona regolazione della rugosità media, ma sono caratterizzate da una pericolosità di processo e da un elevato impatto ambientale con conseguenti elevate complessità nella gestione e nello smaltimento dei residui, nonché nei costi di esercizio.

La sabbiatura, ad esempio, richiede impianti di notevoli dimensioni, i quali, per il loro funzionamento utilizzano turbine di grosse dimensioni che sono rumorose e pericolose; inoltre tale processo presenta una non trascurabile tossicità delle polveri emesse dalla sabbia abrasiva, che devono essere depurate e filtrate da un apposito sistema. Infine, la natura del processo di sabbiatura comporta molta manutenzione a causa dell’abrasivo impiegato che danneggia molte componenti che non à ̈ possibile proteggere in maniera adeguata. In aggiunta a tutto questo, la sabbiatura non consente un buon controllo della rugosità e, pertanto, i cilindri trattati con questo processo producono un laminato che, a livello di rugosità à ̈ generalmente poco omogeneo.

La citata elettroerosione o EDT à ̈ una tecnologia che offre oggi i migliori risultati dal punto di vista qualitativo, per via dell’omogeneità della rugosità ottenuta e della totale assenza di tracce di lavorazione.

Tuttavia, tale tecnologia risulta essere un procedimento potenzialmente pericoloso a causa dell’ampio uso di prodotti infiammabili, come dielettrico liquido, che richiede l'installazione di un sofisticato sistema di irrigazione per ridurre le conseguenze di un incendio. Anche l'impatto ambientale di EDT à ̈ estremamente significativo, poichà ̈ il fluido dielettrico à ̈ altamente tossico e deve essere smaltito frequentemente attraverso procedure speciali.

Un'ulteriore tecnologia nota, anche se raramente utilizzata, Ã ̈ quella che utilizza un processo chiamato EBT (Electron Beam Texturing) dove il materiale viene fuso localmente da un fascio di elettroni, in modo da formare un micro-cratere e una cresta di materiale fuso depositato sulle pareti del cratere stesso.

Un notevole inconveniente di questa tecnologia à ̈ dato dalla lavorazione del cilindro che necessariamente deve avvenire all’interno di una camera a vuoto. Ciò rende tale tecnologia molto costosa, e poco adatta al procedimento di laminazione metallica.

Analoghi inconvenienti si hanno utilizzando il processo di ECD (Electrolytic Chrome Deposition) che impiega una corrente impulsata per creare una superficie ruvida, che, oltretutto, crea notevoli problemi dal punto di vista dello smaltimento.

Infine, un’ulteriore metodologia attualmente disponibile à ̈ quella che impiega un raggio laser atto a definire una determinata ruvidità della superficie del cilindro di laminazione.

L’impiego del raggio laser à ̈ in grado di superare le problematiche delle metodologie sopraesposte e presenta diversi vantaggi, in particolare dal punto di vista dell’ottimale realizzazione dei crateri sulla superficie del cilindro di laminazione. Inoltre non presenta inconvenienti dal punto di vista ambientale. Lo scopo della presente invenzione à ̈ quindi quello di realizzare un cilindro di laminazione presentante una particolare distribuzione di crateri di rugosità definiti e formati sulla superficie stessa attraverso l’impiego preferibilmente di raggi laser impulsati.

Le caratteristiche strutturali e funzionali della presente invenzione ed i suoi vantaggi nei confronti della tecnica conosciuta risulteranno ancora più chiari ed evidenti dalle rivendicazioni sottostanti, ed in particolare da un esame della descrizione seguente, riferita ai disegni allegati, che mostrano le schematizzazioni di alcune preferite, ma non limitative, forme di realizzazione della superficie di un cilindro di laminazione, in cui:

- la figura 1 illustra le principali singole forme di cratere riproducibili sulla superficie di un cilindro di laminazione;

- la figura 2 rappresenta, in vista in pianta, una prima preferita configurazione di crateri realizzati sulla superficie di un cilindro di laminazione in oggetto;

la figura 3 rappresenta, in vista in pianta, una seconda preferita configurazione di crateri realizzati sulla superficie del cilindro di laminazione in oggetto;

- la figura 4 rappresenta, in vista in pianta, una terza preferita configurazione di crateri realizzati sulla superficie del cilindro di laminazione in oggetto;

- la figura 5 illustra, in vista laterale in sezione, una porzione del cilindro di laminazione in oggetto presentante le due forme di crateri della figura 1;

- la figura 6 illustra, in vista laterale in sezione, un’ulteriore porzione del cilindro di laminazione in oggetto;

- la figura 7 rappresenta, in vista in pianta, una quarta preferita configurazione di crateri realizzati sulla superficie del cilindro di laminazione in oggetto;

- la figura 8 illustra, in vista laterale in sezione, una porzione della superficie del cilindro di laminazione in oggetto presentante le forme di crateri della figura 7;

- la figura 9 Ã ̈ una tabella dei valori di alcune variabili per ottenere i crateri illustrati nelle figure 7 e 8;

- la figura 10 rappresenta, in vista in pianta, una quinta preferita configurazione di crateri realizzati sulla superficie del cilindro di laminazione in oggetto;

- la figura 11 illustra, in vista laterale in sezione, una porzione della superficie del cilindro di laminazione in oggetto presentante le forme di crateri della figura 10; e

- la figura 12 Ã ̈ una tabella dei valori di alcune variabili per ottenere i crateri illustrati nelle figure 10 e 11.

Con riferimento alle figure allegate, con S viene globalmente indicata la superficie periferica di un cilindro di laminazione C su cui vengono realizzati dei crateri circolari K ed ovali Z secondo particolari disposizioni, anche in sovrapposizione fra loro, come verrà specificato nel seguito, riproducendo in tal modo una trama casuale priva di schemi apparenti, ma con buona consistenza e con vasta gamma di parametri di rugosità.

Tali crateri K e Z vengono vantaggiosamente formati sulla superficie S tramite preferibilmente fasci di raggi laser impulsati, variando , la potenza, e la durata del fascio laser, nonché la frequenza di attivazione .

I crateri K circolari presentano un diametro X1 determinato, mentre i crateri ovali Z presentano un diametro X1 ed una lunghezza X2 determinata.

Secondo la prima preferita ma non limitativa configurazione illustrata nella figura 2, dei crateri Z ovali vengono realizzati sulla superficie S del cilindro in sequenza secondo un percorso elicoidale: la disposizione à ̈ tale che ogni cratere Z ovale viene realizzato lungo l’elica ad una distanza X3 da un cratere ovaloide ed allungato Z’ definito dalla parziale sovrapposizione di due crateri ovali Z disposti fra loro ad una distanza X4 lungo l’elica.

Secondo la seconda preferita ma non limitativa configurazione illustrata nella figura 3, alla disposizione dei crateri Z,Z’ rappresentata nella figura 2 vengono aggiunti un cratere KZ definito da un cratere K circolare parzialmente sovrapposto ad un cratere Z ovale ed un ulteriore cratere Z ovale: la distanza fra le due disposizioni à ̈ pari a un valore X5 determinato, pari alla distanza tra due eliche successive.

Secondo la terza preferita ma non limitativa configurazione illustrata nella figura 4, i crateri K circolari e quelli Z ovali vengono fra loro realizzati sulla superficie S variamente in sovrapposizione secondo sequenze varie e casuali, e con distanze X6 anch’esse varie e casuali determinate dalla distanza di due eliche successive.

Anche le profondità X7 dei crateri e gli spessori X8 delle creste Y così formatesi (Figg. 5 e 6) possono essere variati a piacere, così da raggiungere un desiderato grado di rugosità.

Secondo la quarta preferita ma non limitativa configurazione illustrata nelle figure 7 e 8, i crateri K circolari e quelli Z ovali sono sostanzialmente allineati lungo l’elica, presentano dimensioni trasversali/diametri Di ad andamento vario e casuale, ad esempio crescente-decrescente-crescente come visibile nella figura 7, vengono fra loro realizzati sulla superficie S variamente in sovrapposizione secondo una sequenza SQ predefinita, e con profondità ad andamento vario e casuale, come visibile nella figura 8.

Al fine di ottenere la disposizione dei crateri della quarta forma di configurazione delle figure 7 e 8, viene opportunamente modulato il tempo di accensione e spegnimento della sorgente laser che genera un fascio laser impulsato secondo quanto espressamente indicato nei valori della tabella della figura 9: in tal modo si à ̈ in grado di realizzare ed ottenere, ad esempio, un primo cratere della sequenza SQ con diametro D1 ottenuto tramite un impulso laser di durata Ton1 più breve rispetto all’impulso laser di durata Ton2 che genera il secondo cratere con diametro D2, e questo implica che i due successivi crateri abbiano differenti profondità Z1<Z2 e differenti diametri D1<D2.

Secondo la quinta preferita ma non limitativa configurazione illustrata nelle figure 10 e 11, con i valori della tabella della figura 12, la sequenza SQ di crateri viene ottenuta modulando opportunamente la potenza P di emissione del laser impulsato secondo un segnale costante a cui viene aggiunto un segnale casuale. In tal modo viene consentita la formazione di crateri di differenti dimensioni e profondità.

In aggiunta a quanto detto sopra, la presente invenzione offre il vantaggio di poter gestire a proprio piacimento il rapporto tra la superficie sulla quale vengono creati i crateri sopradescritti e quella non trattata. Questa caratteristica offre un’ulteriore parametro a disposizione del processo di trattamento superficiale del cilindro per migliorare le caratteristiche del laminato

Infine, à ̈ opportuno sottolineare che, essendo la sequenza di crateri sulla superficie del cilindro generata tramite un processo di fusione in atmosfera controllata, le caratteristiche di durezza della superficie del cilindro stesso risultano generalmente migliorate rispetto ai processi tradizionali sopradescritti, in quanto il raffreddamento del materiale avviene in una atmosfera di un opportuno gas a temperatura controllata; questo permette al cilindro di sopportare senza conseguenze campagne di laminazione più lunghe, senza deterioramento della qualità del prodotto laminato.

L’ambito di protezione dell’invenzione à ̈ definito dalle seguenti rivendicazioni.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Cilindro di laminazione, caratterizzato dal fatto di comprendere una struttura (S) superficiale su cui à ̈ definita una pluralità di crateri (K,Z) di geometria diversa fra loro e a distribuzione casuale, alcuni dei quali crateri (K,Z) essendo fra loro parzialmente sovrapposti.
2. 2. Cilindro secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti crateri (K,Z) sono sostanzialmente tondeggianti.
3. 3. Cilindro secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la detta pluralità comprende dei crateri (K) a conformazione circolare e dei crateri (Z) a conformazione ovale.
4. 4. Cilindro secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che i detti crateri (K) circolari sono parzialmente sovrapposti a dei crateri (Z) ovali.
5. 5. Cilindro secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che i detti crateri (Z) ovali sono fra loro parzialmente sovrapposti.
6. 6. Cilindro secondo le rivendicazioni 4 e 5, caratterizzato dal fatto che i detti crateri circolari parzialmente sovrapposti a crateri ovali e i detti crateri ovali fra loro parzialmente sovrapposti sono, a loro volta, parzialmente sovrapposti per definire una rugosità predeterminata.
7. 7. Cilindro secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti crateri sono ottenuti tramite un fascio laser impulsato e variando la durata del fascio laser all’interno di intervalli determinati, così da ottenere crateri di differente dimensione e profondità utilizzando il laser nella modalità a potenza costante.
8. 8. Cilindro secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detti crateri sono ottenuti modulando anche la potenza di emissione del laser impulsato secondo un segnale costante a cui si à ̈ aggiunto un segnale casuale, permettendo così di poter variare dimensioni e profondità dei crateri a parità di durata degli impulsi.
9. 9. Cilindro secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato da un rapporto tra la superficie sulla quale vengono praticati i crateri e la superficie non trattata determinabile a piacere.
10. 10. Cilindro secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato da un trattamento termico superficiale volto ad aumentarne la durezza al fine di aumentare la permanenza del cilindro stesso nell’impianto di laminazione.