Ricostruire una barra a I

Introduzione

Durante la manutenzione ed il ripristino di stilografiche che usino quale sistema di caricamento il pulsante di fondo, spesso ci troviamo di fronte alla necessità di dover sostituire anche il meccanismo interno di compressione del sacchetto, che in genere viene chiamato "barra a I" o "I-bar". Non sempre questa è una operazione immediata, in quanto oltre ad averne qualcuna di scorta, dovremmo avere anche quella della lunghezza adatta al nostro modello.

Due le soluzioni: ordinarla oppure ricostruirla. La fattibilità della ricostruzione è subordinata ad una serie di fattori: avere una certa manualità; avere gli attrezzi adatti (veramente pochi) ed infine, avere od essere in grado di trovare il materiale adatto allo scopo. La mancanza di una di queste condizioni (ed in particolare l'ultima) rende l'esercizio puramente teorico.

Fig. 1 - Rottura tipica della I-bar

In una I-bar l'elemento che solitamente tende a rompersi è la parte terminale piegata della barra elastica, ovvero quella che solitamente si inserisce all'interno del pulsante di ricarica. Nella fig. 1 possiamo vedere due I-bar: una integra (montata sull'elemento di pressione del sacchetto) ed un'altra che presenta la rottura nella zona sopra descritta.

In casi come questo, o comunque in tutti quei casi nei quali si sia deteriorata/rotta la sola lamina della barra elastica possiamo tentare di ricostruirla.

Materiale

Il materiale utilizzato è l'alpacca, una lega di rame-zinco e nichel, conosciuta anche come "argento tedesco". La presenza del nichel aumenta la proprietà di resistenza alla corrosione. Per i nostri scopi avremo bisogno di un pezzo laminato, in quanto il materiale risulterà naturalmente incrudito e quindi più elastico. Al contrario, lo stato di ricotto per i materiali, conferisce loro una certa plasticità a scapito della elasticità. Teoricamente si potrebbe usare anche del bronzo fosforoso che contrariamente al suo nome non contiene fosforo (in quanto lo renderebbe più fragile). Il vantaggio dell'alpacca è proprio la presenza del nichel che ci permetterà di avere una lamina che si manterrà priva di ossidazione nel tempo, al contrario del bronzo che diverrebbe più scuro.

Smontaggio della lamina rotta e rilevamento dimensioni

Avendo di fronte a noi la I-bar, dovremmo provvedere a smontare l'elemento centrale (la barra di pressione, che chiameremo anche elemento di pressione). La barra di pressione va a comprimere il sacchetto dell'inchiostro, e dovrà essere recuperata. Aiutandosi con un cacciavite od attrezzo analogo (e facendo attenzione a non ferirsi), occorre sollevare come in fig. 2 le due alette centrali che la tengono unita alla lamina flessibile che costiuisce la barra elastica.

Fig. 2 - Smontaggio I-bar - raddrizzamento alette

Tolta la lamina dalla sede dell'elemento di pressione, possiamo provvedere a rilevarne agevolmente le quote come in figg. 3, 4 e 5.

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  Fig. 3 - Smontaggio I-bar - larghezza lamina

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  Fig. 4 - Smontaggio I-bar - lunghezza lamina

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  Fig. 5 - Smontaggio I-bar - spessore lamina

Relativamente alla larghezza: considerate che la lamina deve entrare all'interno dell'elemento di pressione, e quindi è meglio se vi tenete leggermente scarsi (nell'ordine del decimo di millimetro) piuttosto che leggermente abbondanti. E' palese che se la lamina non dovesse entrare, dovreste limarla un poco. Relativamente alla lunghezza: la quota indicata dal calibro nella foto è di 8-10 mm più abbondante della molla raffigurata in quanto tiene conto anche della parte rotta non presente. Nel caso della lunghezza, consideratela pure molto più abbondante di quanto vi serva realmente, in quanto alla fine potrete accorciarla a piacere. Relativamente allo spessore: sono tollerati anche spessori diversi, nell'ordine dei ±0,05 mm (quindi da 0,2 a 0,3 mm.)

Taglio della nuova lamina

Prima di tagliare la nuova lamina da un pezzo di alpacca laminata, dobbiamo considerare che ad una delle due estremità, dovremo effettuare due pieghe. Per chi conosce un poco il discorso dei materiali, del senso di laminazione e delle operazioni di piegatura, questo non sarà un problema. Per tutti quelli che sono digiuni di queste conoscenze diremo subito che le pieghe sulle lamiere si devono (possibilmente) sempre effettuare perpendicolari al senso di laminazione. Senza perderci in una lezione di tecnologia, e semplificando il concetto, possiamo dire che il senso di laminazione è la direzione nella quale la bramma (forma del metallo dopo la colata) è stata tirata attraverso a dei cilindri con una luce calibrata, fino allo spessore voluto della lamiera. Questo passaggio forzato, lascia sulla superficie del metallo delle striature, come si può vedere nella fig. 6.

Fig. 6 - Senso di laminazione

Possiamo immaginare quelle linee come le fibre del materiale. Se effettueremo una piega perpendicolare alle fibre, queste si allungheranno, se la faremo parallela ad esse, queste tenderanno a distaccarsi ed a rompersi (questo concetto vale per tutte le pieghe sui materiali metallici). Questo ci riporta all'inizio del paragrafo: sapendo che dovremo fare due pieghe, e sapendo che dovranno essere fatte perpendicolari al senso di laminazione, il lato più lungo della lamina dovrà essere parallelo al senso di laminazione come indicato nella fig. 7.

Fig. 7 - Taglio della lamina

Dopo aver tracciato sull'alpacca la lamina,per tagliarla si può utilizzare una vecchia forbice. Come si può vedere nella fig. 7, quando la lamina viene separata dal pezzo di lamiera, per un "effetto memoria" tenderà ad incurvarsi. Questo è normale perché solitamente le lamiere vengono trasportate in enormi bobine (coil), e nonostante la raddrizzatura che precede la spezzonatura, quando se ne tagliano piccole porzioni,queste tendono ad inarcarsi nello stesso verso in cui originariamente era originariamente avvolta la lamiera.

Con una pinza, potete stringere il pezzo tra i becchi e farli scorrere nel verso della lunghezza inclinando leggermente i becchi della pinza dalla parte opposta alla curva (come fareste con la forbice ed il nastro per fare i riccioli sui pacchi regalo!), vedi fig. 8.

Fig. 8 - Raddrizzatura della lamina

Quando la lamina sarà abbastanza planare, provvedete a tagliare od a smussare i quattro spigoli alle estremità. Inoltre, con della carta vetro a grana sottile (600-800) rifinite gli spigoli nel senso più lungo in modo da eliminare eventuali asperità dovute al taglio.

Prova della lamina

Il confronto tra la vecchia lamina, la muova lamina e l'elemento di pressione si può vedere nella fig. 9. A conferma di quanto detto all'inizio riguardo alla maggiore lunghezza, nella stessa figura si può notare che la nuova lamina è più lunga della precedente di circa 10-15 mm.

Fig. 9 - Confronto lamine

Prima di procedere, è consigliabile fare una prova per verificare che la nuova lamina alloggi senza impuntamenti dentro all'elemento di pressione (o barra di pressione) come in fig. 10. Per provare la condizione, potete fare quanto segue: inserite la lamina nell'elemento di pressione e stringete entrambi tra le dita dove sono state sollevate le alette (in centro). In questa condizione, le due estremità della lamina devono potersi flettere liberamente. Se così non è, provvedete a rimuovere un poco di materiale con la carta vetro.

Fig. 10 - Prova della nuova lamina

Principio di funzionamento barra ad I

Prima di proseguire con la piegatura della lamina,ed al fine di capire come farlo correttamente, vediamo come la funziona la barra di pressione. Nella fig. 11 possiamo vedere la I-bar montata nel corpo di una penna.

Fig. 11 - Principio di funzionamento della I-bar

Nella condizione di riposo, la lamina presenta una lieve flessione dell'estremità in prossimità della sezione. Questo perché, quando la I-bar è in condizioni di lavoro, viene premuta dal pulsante nel punto 1, la flessione che presenta consente alla lamina di collassare nel punto 2 portando l'elemento di pressione 3 a premere sul sacchetto. Questo fenomeno, di conseguenza fa uscire l'aria e crea all'interno del sacchetto stesso una depressione. Rilasciando il pulsante, la lamina ritorna elasticamente in posizione di riposo e l'elemento di pressione libera il sacco dell'inchiostro. La pressione atmosferica esterna cercherà di equilibrare quella presente nel sacchetto ed in questo modo l'inchiostro verrà aspirato.

Da questo si possono capire alcune cose: la lamina deve essere libera di flettersi (come detto nel paragrafo precedente); la lamina deve avere la parte terminale leggermente flessa (punto 2 di fig. 11), in modo che quando è azionata, collassi proprio verso l'interno, ed infine, la doppia piega dove agisce il pulsante (punto 1 di fig. 11) deve essere abbastanza robusta da non deformarsi permanentemente.

Geometria della lamina

Vediamo ora quali sono le geometrie da preferire per le pieghe della lamina. Dobbiamo precisare che la piega all'estremità (verso il pulsante) è geometricamente necessaria al fine di permettere alla I-bar di alloggiare contro il fusto interno della penna e di riuscire comunque ad inserirsi all'interno del pulsante (vedi fig. 11). Quindi l'unico modo per soddisfare entrambe le condizioni è che all'estremità venga eseguita una doppia piega che riporta il punto di azionamento al centro del pulsante.

Senza entrare nel discorso della scomposizione vettoriale delle forze, ma affidandoci al buonsenso, possiamo affermare che quanto più ci avviciniamo ad una piega ad angolo retto (vedi fig. 12, condizione B), tanto più la lamina sotto carico (cioè alla pressione del pulsante) tenderà a deformarsi permanentemente. Mentre, tanto meno la piega sarà pronunciata (ovvero con minore angolo), tanto meno la lamina si avvicinerà al suo limite di snervamento garantendo un funzionamento migliore (fig. 12, condizione A).

Fig. 12 - Piegature consigliate per I-bar

Inoltre bisogna ricordarsi di centinare la lamina nella zona di contatto con la sezione (fig. 12, condizione C). Questo al fine di pilotare il collassamento della stessa durante l'azionamento. Se venisse lasciata diritta potrebbe non funzionare correttamente (guardando la fig. 12, sono comunque da evitare le soluzioni di colore rosso).

Piegatura ed improntatura della lamina

Consci di quanto detto, possiamo effettuare i pieghi con una pinzetta (per esempio, come quella della fig. 8). Con il corpo della penna privo del sacchetto per l'inchiostro e del pulsante, possiamo verificare che la nostra lamina abbia la doppia piegatura in centro al foro per il pulsante ed eventualmente effettuare delle lievi correzioni delle pieghe (una certa tolleranza è consentita). Inoltre possiamo verificare che la parte che sporge verso il pulsante sia sufficientemente lunga.

Fatte queste verifiche, possiamo montare provvisoriamente la sezione sul corpo, inserire la lamina da dietro (come dovrà essere fatto in fase definitiva) e verificare di quanto accorciare la parte che appoggia alla sezione. Quando avremo una condizione soddisfacente (comparatela anche con la vecchia lamina), dovremo fare l'improntatura dove andrà a spingere il pulsante. Una possibile soluzione è quella rappresentata in fig. 13. Appoggiare la lamina su un pezzo di legno (o comunque un materiale "morbido"), porre in centro ad essa la lama di un cacciavite e di dargli un colpetto con il martello.

Fig. 13 - Piegatura ed improntatura della lamina

Questo, oltre ad irrobustire la zona di pressione, ridurrà la larghezza consentendo un più agevole alloggiamento nella sede del pulsante.

Rimontaggio dell'elemento di pressione

Per terminare la ricostruzione della lamina, dovremo montare l'elemento di pressione (sul sacchetto).

Fig. 14 - Rimontaggio barra di pressione

Come si può vedere nella fig. 14, dovremo alloggiare la lamina all'interno dell'elemento di pressione. Attenzione al verso! Le alette vanno verso il corpo della penna (ovvero verso l'esterno), mentre la parte uniforme va verso la parte interna (ovvero verso il sacchetto). Bisogna ripiegare le alette e stringerle in modo che la lamina non possa scorrere assialmente.

Nel caso vi si rompesse una aletta (od anche tutte e due), la lamina può anche essere saldata con un normale saldatore per elettronica (quindi usando lo stagno come materiale di apporto). L'alpacca si salda molto facilmente. Rifinite con carta vetro la zona di piegatura in modo che non presenti spigoli o zone abrasive e rimontate la vostra penna come indicato nella pagina: "Smontare e rimontare levetta e pulsante di fondo".

Variante alla piegatura ed improntatura

Le operazioni di piegatura e l'improntatura descritte nel paragrafo precedente sono essere sufficienti a garantirci una I-bar che soddisfi le normali condizioni di lavoro. Questo non vuol dire che, per chi ha voglia, non si possa ulteriormente migliorarne le caratteristiche meccaniche. Tale miglioria, prevede un'impronta più estesa e regolare che corre assialmente lungo la parte piegata della barra elastica (o lamina).

Preparazione della barra elastica

Oltre alla barra elastica già tagliata, rifinita e provata (come al punto 5), avremo bisogno di un pezzo di filo metallico dal diametro di 0,8 - 1 mm (vedi fig. 15).

Fig. 15 - Filo per impronta su lamina

Si consiglia, data la facile reperibilità, un filo in rame che può essere del normale filo da cablaggio per elettronica, od anche il reoforo di un componente elettronico. Lo spezzone di filo, che sarà il nostro punzone, dovrà essere posizionato al centro della lamina (o barra elastica) come indicato in fig. 16.

Fig. 16 - Posizionamento del filo

Dal momento che dovremo maneggiare la lamina e che il filo dovrà rimanere certamente nella posizione centrale, conviene fissarlo con una goccia di adesivo istantaneo. In tal modo avremo la possibilità di movimentare il pezzo senza che il filo cada o si sposti.

Improntatura della barra elastica

Per improntare la barra elastica avremo bisogno di un pezzo di legno e di una morsa nella quale inserire il pezzo di legno e la lamina con il filo come in fig. 18.

Fig. 18 - Improntatura barra elastica

Il "principio del panino" è il seguente: la ganascia della morsa è in acciaio, e quindi più dura del filo in rame e della lamina in alpacca; il filo di rame e la lamina in alpacca sono più duri del legno. Chiudendo la morsa, comprimeremo il tutto ed avremo che il filo di rame, schiacciato dall'acciaio della ganascia, entrerà in parte nella lamina di alpacca e la stessa entrerà nel legno. Lo scopo del legno è proprio di avere una parte "ricevente" più morbida, in modo tale che consenta la deformazione plastica del materiale della lamina.

Ovviamente, dalla parte del filo di rame/lamina conviene non avere copriganasce in alluminio od altro materiale tenero che assorba la deformazione. Il risultato finale, visibile nella fig. 19, ci mostra la lamina appena estratta e la stessa dopo che avremo rimosso il punzone utilizzato, ovvero lo spezzone di filo.

Fig. 19 - Barra elastica improntata

Piegatura della barra elastica

Ora che la barra elastica presenta una nervatura centrale, appare abbastanza chiaro che per non deformarla,non potremo più piegare la lamina con una normale pinza. Dovremo costruirci un attrezzo che ci permetta la piegatura preservando comunque la nervatura centrale. Tale attrezzo si può realizzare abbastanza facilmente con un pezzetto di legno sagomato come in fig. 20.

Fig. 20 - Blocchetto di piegatura

Partendo da un piccolo parallelepipedo e tagliandolo a metà, come il profilo della lamina piegata, otterremo due pezzetti complementari che potremmo usare come un vero e proprio stampo di piegatura. Occorrerà quindi scaricare un fascia centrale atta a contenere lo spessore della barra elastica come in fig. 21 (Naturalmente, se qualcuno può disporre di una fresa, riuscirà sicuramente ad ottenere dei risultati migliori)

Fig. 21 - Barra elastica nel blocchetto di piegatura

Come si può vedere nella fig. 21, dobbiamo posizionare la barra elastica in modo tale la nervatura centrale si sviluppi lungo tutta la parte piegata (Lo scopo della nervatura è proprio quello di irrobustire le pieghe). A questo punto non ci resta che prendere il secondo blocchetto (vedi fig. 22), posizionarlo centrato rispetto a quello che già contiene la lamina e premerlo.

Fig. 22 - Piegatura barra elastica

La lamina (o barra elastica) ottenuta si presenterà, circa, come in fig. 23. Come potete notare, la nervatura ora corre attraverso le due pieghe e da alla struttura una maggiore rigidità. Questo fà sì che durante l'azionamento del pulsante, quasi tutta la deformazione si scarichi sull'altra estremità (quella che termina sulla sezione), facendola flettere.

Fig. 23 - Barra elastica con nervatura centrale

Possiamo ora accorciare la lamina alla dimensione necessaria; arrotondare gli spigoli e con una pinzetta, adattare l'estremità affinché alloggi nel nostro pulsante. E riprendendo dal punto 9 (rimontaggio dell'elemento di pressione), possiamo terminare la ricostruzione della nostra barra a I.