BR102012032701B1

BR102012032701B1 - processo para a produção de um componente fundido de alumínio ou de uma liga de alumínio, que é rotacionalmente simétrico e possui paredes finas, por fundição sob pressão

Info

Publication number: BR102012032701B1
Application number: BR102012032701A
Authority: BR
Inventors: Herrmann Christian; Niedermeier Korbinian; Weizenbeck Richard; Hahn Rocco
Original assignee: Magna Bdw Tech Gmbh
Priority date: 2011-12-22
Filing date: 2012-12-20
Publication date: 2018-09-11
Also published as: CA2799059C; JP5628277B2; CN103192058B; EP2607013B1; MX2012015060A; US8978733B2; KR20130079207A; MX345968B; EP2607013A3; DE102011056942B3; JP2013136098A; US20130160964A1; CN103192058A; KR101958490B1; CA2799059A1; EP2607013A2; BR102012032701A2

Abstract

processo para produzir componentes cilíndricos. a presente invenção refere-se a um processo para a produção de um componente de aluminio fundido rotacionalmente simétrico por fundição sob pressão, o qual é retrabalhado parcialmente nas suas supeffícies laterais internas e/ou externas. aqui, pelo menos uma parte das superficies laterais não é tratada é usada como uma superfície de apoio não positivamente de bloqueio (2, 2') para instalação num conjunto e também para escorar o componente.

Description

(54) Título: PROCESSO PARA A PRODUÇÃO DE UM COMPONENTE FUNDIDO DE ALUMÍNIO OU DE UMA LIGA DE ALUMÍNIO, QUE É ROTACIONALMENTE SIMÉTRICO E POSSUI PAREDES FINAS, POR FUNDIÇÃO SOB PRESSÃO (51) Int.CI.: B22D 17/00 (30) Prioridade Unionista: 22/12/2011 DE 10 2011 056 942.1 (73) Titular(es): MAGNA BDW TECHNOLOGIES GMBH (72) Inventor(es): ROCCO HAHN; CHRISTIAN HERRMANN; KORBINIAN NIEDERMEIER; RICHARD WEIZENBECK (85) Data do Início da Fase Nacional: 20/12/2012

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Relatório Descritivo da Patente de Invenção para PROCESSO PARA A PRODUÇÃO DE UM COMPONENTE FUNDIDO DE ALUMÍNIO OU DE UMA LIGA DE ALUMÍNIO, QUE É ROTACIONALMENTE SIMÉTRICO E POSSUI PAREDES FINAS, POR FUNDIÇÃO SOB PRESSÃO.

[001] O que se propõe é um processo para a produção de componentes cilíndricos por fundição de alumínio sob pressão. Em particular, é descrito um processo para reusinagem dos componentes cilíndricos.

Técnica Anterior [002] No setor automotivo, os componentes feitos de aço estão cada vez mais sendo substituídos por componentes mais leves, como um resultado do qual é possível economizar combustível durante o funcionamento do veículo a motor, por exemplo. A este respeito, no entanto, pelo menos, as mesmas exigências são feitas sobre os componentes feitos de materiais mais leves como sobre aqueles feitos de aço, por exemplo, no que diz respeito à resistência à corrosão, usinagem e rigidez.

[003] Materiais de substituição adequados a este respeito são em particular as ligas de alumínio. As ligas de alumínio têm uma elevada resistência à corrosão combinada com boas propriedades mecânicas tais como a rigidez e capacidade de usinagem e um peso reduzido. Além disso, as propriedades das ligas de alumínio podem ser influenciadas pelos componentes da liga de alumínio.

[004] Para uma produção com boa relação custo-benefício, as peças feitas de liga de alumínio são preferivelmente fundidas com o propósito de assegurar uma boa condição de fundição das peças fundidas de elevada complexidade geométrica, a liga de alumínio também tem que possibilitar fundir peças de parede fina que tenham, contudo, a estabilidade exigida.

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2/8 [005] Aqui, uma importância particular está ligada à composição da liga. Isto em primeiro lugar determina as propriedades que são requeridas em relação a um produto final. Além disso, contudo, também influenciam as propriedades que permitem e facilitam o processamento para formar o produto final.

[006] Assim, por exemplo, o teor de silício de uma liga de alumínio influencia a fluidez e, portanto, a possibilidade de fundir-se de uma liga derretida. A fim de ser capaz de assegurar que uma liga de alumínio tenha boa condição de fundir-se, esta consequentemente, tem de incluir uma proporção de silício. Todavia, o teor de silício também reduz o alongamento na ruptura e também a resistência mecânica da peça fundida. Estas propriedades contrastantes são, no entanto, importantes, particularmente para a fundição de peças fundidas de grande porte e alta resistência tendo regiões parciais com paredes finas. [007] Numerosos exemplos de ligas vantajosas podem ser encontrados na técnica anterior, mas que não fazem parte da solução de acordo com a invenção.

[008] Depois da operação de fundição, peças fundidas têm uma superfície áspera com uma fragilidade e resistência que diferem da matéria prima. Na técnica anterior, esses componentes são reusinados.

[009] A presente invenção descreve um processo vantajoso para usinagem de componentes cilíndricos, em que as diferentes propriedades do material do alumínio fundido não tratado e do alumínio fundido usinado são vantajosamente usadas.

[0010] É vantajoso que o processo utiliza as vantagens da superfície não usinada da parte de alumínio fundido como um apoio para a absorção de forças sobre a instalação numa estrutura relativamente complexa. A este respeito, é vantajoso que a superfície não usinada tenha um pequeno grau de abrasão do que uma superfície usinada e,

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3/8 portanto, o componente tem uma vida útil mais longa.

[0011] Isto é particularmente vantajoso para os conjuntos que são expostos a uma variedade de temperaturas extremamente ampla e, possivelmente, forças elevadas na indústria automotiva.

[0012] Uma vantagem adicional é a menor quantidade de espaço exigida pelo componente num conjunto devido às pequenas espessuras de parede as quais podem ser produzidas pelo processo.

[0013] As figuras e também a descrição que se segue mostram concretizações representativas do processo de acordo com a invenção.

[0014] A Figura 1 mostra um componente cilíndrico.

[0015] A Figura 2 mostra uma ferramenta de escoramento.

[0016] A Figura 3 mostra uma incorporação exemplificativa adicional.

[0017] A Figura 4 mostra um fluxograma.

[0018] A Figura 1 mostra um exemplo de um componente cilíndrico, o qual nesta concretização é aberto em ambas as faces extremas 22 e 23. O cilindro 1 tem uma superfície lateral externa 9 e uma superfície lateral interna 10.

[0019] O cilindro é fundido como uma peça fundida tendo pelo menos uma saliência 3 na periferia inferior do cilindro A função das saliências 3 e 11 é explicada mais adiante. O cilindro 1 tem uma região parcial 5 ao longo da borda da superfície lateral interna 10. Esta região parcial 5 não se destina ao tratamento posterior das superfícies. As superfícies de apoio 2 e 2' estão presentes dentro da região parcial 5. Uma superfície de apoio 4 também é mostrada a título de exemplo no invólucro exterior 9.

[0020] No processo de produção, num primeiro passo, o cilindro 1 é fundido a partir de uma liga de alumínio, correspondente à etapa S1 na Figura 4. O molde de fundição compreende um núcleo central e um

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4/8 molde exterior, no qual são fornecidos ressaltos. Após a moldagem, um código é aplicado à fundição em bruto, a posição deste sendo claramente definida pela saliência 3. Em um passo de processo adicional S2, a fundição em bruto é colocada sobre um suporte da peça de trabalho. Neste caso, a orientação de rotação do cilindro tem um papel importante. A saliência 3 e também o código servem aqui para o posicionamento e definir claramente a posição de usinagem do cilindro. Somente numa posição de instalação definida faz a saliência do cilindro assentar no local correto no suporte da peça de trabalho e o código pode ser lido por um sensor.

[0021] Em todas as outras posições de instalação, embora a saliência se assente de forma adaptada, o código estaria disposto no local incorreto e, portanto, seria ilegível.

[0022] Como uma alternativa a isto, seria concebível moldar uma pluralidade de saliências ao longo da periferia, de tal modo que o posicionamento seja assegurado de forma clara.

[0023] Se o cilindro for torneado até 180° nas etap as de usinagem adicionais, a saliência 11 opera da mesma maneira como para o posicionamento rotacional preciso do cilindro.

[0024] O cilindro de acordo com a invenção é sobre torneado em tornos tanto na sua face lateral interna 10 e no seu lado lateral externo 9, pelo menos uma região parcial 5 da face lateral interna permanecendo não tratada. Superfícies de apoio de fundição bruta 2, 2' produzidas diretamente no processo de fundição estão presentes na região parcial 5. As superfícies de apoio 2, 2' servem como um batente para a ferramenta de escoramento 6, que é inserido dentro do cilindro e atua sobre as superfícies de apoio, com elementos escoramento 7. A ferramenta de escoramento é projetada de tal forma que o cilindro é rodeado para conseguir a máxima precisão. Pelo menos, duas superfícies de fundição em bruto 2, 2' estão presentes, para esse fim, como

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5/8 superfícies de apoio. O cilindro, que está rodeado por dentro pode assim ser torneado sobre sua superfície lateral exterior 9. A pequena espessura da parede do cilindro reduz a estabilidade inerente do componente e precisa um conceito de escoramento mais complexo. O conceito de escoramento a este respeito antecipa a instalação futura num conjunto com o propósito de usar deste modo os mesmos pontos de apoio. Além disso, a posição de instalação central e o comportamento de torneamento do cilindro já estão definidos otimamente na situação de usinagem.

[0025] Para a usinagem da superfície lateral interna 10, o cilindro 1 é rodeado desde a parte externa, superfícies de apoio 4 sendo ajustadas no invólucro exterior exatamente opostas às superfícies de apoio 2, 2' dispostas no invólucro interior. As superfícies de apoio exteriores já não estão sem tratar neste caso.

[0026] O posicionamento com precisão de encaixe do cilindro nas superfícies de assentamento o qual é assegurado por meio de saliências, durante o processo consegue se fixar nas posições corretas. [0027] Uma concretização um pouco mais particular utiliza um processo para a produção de um cilindro o qual, na sua face interna lateral, compreende uma região parcial 5 formado como um anel dentado em cada uma das duas extremidades. Num conjunto maior, esses anéis dentados servem para receber rodas dentadas adicionais, por exemplo, as rodas dentadas de uma transmissão.

[0028] Os anéis dentados são produzidos aqui exclusivamente pelo processo de fundição e os flancos do dente não são reusinados. Nesta concretização, as superfícies de apoio 2, 2' são formadas pelos flancos dos dentes não usinados.

[0029] A ferramenta de escoramento utilizada engata então diretamente dentro de um número definido de dentes.

[0030] Os pontos de fundição em bruto que permanecem, ou seja,

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6/8 o sistema de engrenagem 20 e 21 e, portanto, as superfícies de apoio 2 e 2' da peça acabada, são produzidas por um único elemento, isto é, um núcleo central na fundição sob pressão. Neste caso, duas saliências externas são fundidas sobre as superfícies exteriores das regiões nas quais o sistema de dentes 20, 21 é formado na parte interna.

[0031] Durante a produção mecânica, a peça bruta tem de ser colocada sobre um suporte de peça de trabalho especialmente preparado de uma maneira rotacionalmente orientada com a saliência externa 11 sobre a superfície externa do sistema dentado 20. Se a peça bruta for para ser colocada de uma forma retorcida e, por conseguinte, for para ser colocada no exterior do retentor da saliência, o código não seria mais legível.

[0032] Para o sobre torneamento da superfície lateral externa 9 do cilindro 1, a peça bruta tem que ser retida pelo suporte da peça de trabalho com o prendedor interno do torno e girada em 180°. Na próxima estação de assentamento para o componente torneado, o componente tem que ser colocado diretamente dentro de um rebaixo adicional na estação de assentamento com a saliência externa 3 sobre a superfície externa dos sistemas de engrenagem 21.

[0033] Um fuso de montagem do torno para sobre tornear o cilindro 1 no lado externo pega o componente e, depois de girá-lo, o assenta novamente sobre uma estação de assentamento exatamente com a mesma orientação rotacional. Quando o cilindro estiver sobre torneado no exterior, a peça bruta é rodeada em ambos os sistemas de engrenagem 20 e 21 sobre uma ponteira de dente, a ferramenta de escoramento carregando contra as superfícies de apoio 2, 2', as quais refletem otimamente o estado instalado do cilindro no conjunto.

[0034] O prendedor interno do torno torneia de volta a peça semiacabada até 180° e a assenta novamente numa estação de assentamento que tem pinos os quais engatam dentro do sistema de engrePetição 870180059737, de 11/07/2018, pág. 12/22

7/8 nagem 20 da parte semiacabada.

[0035] Para torneamento interno do cilindro 1, a parte semiacabada é rodeada novamente sobre o exterior exatamente oposto aos pontos de fixação internos dos sistemas de engrenagem 20 e 21, escora contra a face extrema 23 na direção axial do cilindro.

[0036] Um fuso de montagem para o torneamento interno do cilindro 1 pega o componente da última estação de assentamento e, depois do torneamento, o assenta contra uma estação de assentamento exatamente com a mesma orientação rotacional. Esta estação de assentamento, além disso, tem pinos com os quais o componente torneado acabado é fixado no sistema de engrenagem 20.

[0037] Uma pinça robótica do torno pega o componente torneado acabado da estação de assentamento e o assenta no suporte da peça de trabalho com exatamente a mesma orientação rotacional, o suporte da peça de trabalho tem pinos com os quais o componente torneado acabado é fixado no sistema de engrenagem 20.

[0038] Para aplicações do cilindro como um componente de rotação rápida de um conjunto, o componente torneado e deste modo preparado também tem que ser balanceado.

[0039] Para balancear o cilindro, o componente com os dois sistemas de engrenagem 20 e 21 é rodeada novamente na ponta do dente da ferramenta de escoramento e escorada contra as superfícies de apoio 2, 2' na direção axial. Isto é idêntico aos pontos fixação para sobre torneamento do cilindro no exterior, todas as superfícies de apoio sendo superfícies de fundição em bruto durante o balanceamento, o qual reflete otimamente o estado do pote instalado no conjunto.

[0040] Uma pinça leva o componente torneado e acabado do suporte da peça de trabalho de uma maneira rotacionalmente orientada e o insere dentro dos meios de escoramento do sistema de balanceamento de uma maneira rotacionalmente orientada de modo que os oriPetição 870180059737, de 11/07/2018, pág. 13/22

8/8 fícios de balanceamento podem ser definidos. Após a operação de balanceamento ter sido concluída, o fuso gira para trás para a mesma posição como para montar o componente e a pinça pega o componente balanceado e o assenta no suporte da peça de trabalho de uma maneira rotacionalmente orientada.

[0041] Um robô pega o componente acabado e balanceado do suporte da peça de trabalho de uma maneira rotacionalmente orientada e o insere no meio de escoramento do sistema de escovas de uma maneira rotacionalmente orientada, os meios de escoramento tendo um pino especial com o qual a peça acabada é fixada no sistema engrenagem 20. Após uma operação de escovação ter sido concluída, os meios de escoramento viram de volta para a mesma posição como para a montagem do componente e o robô pega o componente escovado e o assenta no suporte da peça de trabalho de uma máquina de lavar de uma maneira rotacionalmente orientada.

[0042] Após a operação de lavagem ter sido completada, um robô pega o componente lavado, o gira em 180 °e o coloca sobre os meios de escoramento de uma máquina de medição de uma maneira rotacionalmente orientada, tornando possível medir o componente numa posição precisa, a qual é definida pela posição dos dentes dos sistemas de engrenagem 20, 21, os quais têm um número de dentes diferente.

[0043] O processo proposto é ilustrado através de um exemplo e também é realizado em etapas que devem ser consideradas equivalentes para uma pessoa perita na técnica.

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Processo para a produção de um componente (1) fundido de alumínio ou de uma liga de alumínio, que é rotacionalmente simétrico e possui paredes finas, por fundição sob pressão, o qual é retrabalhado parcialmente nas suas superfícies laterais internas e/ou externas, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma parte (5) das superfícies laterais (9, 10) permanece isenta de usinagem e é usada tanto como uma superfície de apoio (2, 2') com acoplamento negativo para escorar o componente (1) quanto para instalação em um conjunto.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o componente (1) é escorado por escoramento redondo usando uma ferramenta de escoramento.
3. Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o escoramento redondo é efetuado tanto por escoramento em superfícies de escoramento (2, 2') na face lateral interna (10) quanto por escoramento na superfície lateral externa (9).
4. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as superfícies de apoio (2, 2') são formadas por flancos de dentes de um sistema de engrenagem interna (20, 21).
5. Processo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que os flancos de dentes que servem como uma superfície de apoio definem o posicionamento do componente cilíndrico (1) sobre uma superfície de suporte da fábrica de produção.
6. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o posicionamento é efetuado por meio de saliências fundidas sobre o componente (1).
7. Processo de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que o componente cilíndrico (1) é posicionado pelo menos no processo de corte, e também na aquisição de medidas.

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