BRPI0706301A2

BRPI0706301A2 - método para cunhar ou forjar uma peça

Info

Publication number: BRPI0706301A2
Application number: BRPI0706301-6A
Authority: BR
Inventors: Alfred J Chiesa
Original assignee: Gkn Sinter Metals Inc
Priority date: 2006-01-10
Filing date: 2007-01-10
Publication date: 2011-03-22
Also published as: WO2007081993A2; CN101365553A; CA2635372A1; KR20080083121A; WO2007081993A3; JP2009523070A; EP1979116A2; US20070157693A1

Abstract

MéTODO PARA CUNHAR OU FORJAR UMA PEçA. Métodos são expostos para cunhar ou forjar peças de metal pulverulento. Um método típico utiliza uma prensa incluindo uma primeira haste, um primeiro aríete circundando a primeira haste, uma placa de matriz tendo uma cavidade de matriz, uma segunda haste oposta à primeira haste, e um segundo aríete circundando a segunda haste no qual a primeira haste e a segunda haste são dimensionadas para se ajustarem no interior do diâmetro interno da peça. No método, a peça é posicionada no interior da cavidade de matriz, uma da primeira haste e da segunda haste é localizada em uma haste de núcleo no interior do diâmetro interno da peça, e pelo menos um do primeiro aríete e do segundo aríete é deslocado no sentido do outro do primeiro aríete e do segundo aríete de tal modo que tanto o primeiro aríete como o segundo aríete entram em contato e cunham ou forjam a parede da peça.

Description

"MÉTODO PARA CUNHAR OU FORJAR UMA PEÇA"

REFERÊNCIAS REMISSIVAS A PEDIDOS CORRELATOS

Inaplicável.

DECLARAÇÃO RELATIVA À PESQUISA PATROCINADA PELAUNIÃO

Inaplicável.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

1. Campo da Invenção

A presente invenção trata de métodos para cunhar ou forjarcomponentes de metal pulverulento, mais especificamente componentescilíndricos.

2. Descrição da Técnica Correlata

O processamento de metal pulverulento envolve atransformação de metal pulverulento no método de compactação em umproduto sintetizado a uma densidade dada. O método de compactação utilizaprensas com uma variedade de ações para distribuir o pó em várias seções damatriz e quando compactado tem uma densidade relativamente uniformedistribuída através da totalidade da peça. Estas ações ou movimentos sãoessenciais na distribuição da proporção correta de material no interior da peça.Os métodos de cunhagem que requalificam as dimensões sinterizadas e emalguns casos adicionalmente compactam a peça, são presentemente realizadosem prensas não sofisticadas. Para alterar o fluxo de material nestes métodosde cunhagem, ferramental complexo é requerido e na maioria dos casos éparcialmente específico.

A conformação de metais tem se aperfeiçoado através dos anoscom a introdução de prensas hidráulicas CNC (Controlador Numérico deComputador). Estas prensas têm uma ampla faixa de ajustabilidade paraaumentar a precisão da peça formada e são suscetíveis de realizar uma gamamais ampla de geometrias complexas. Os fabricantes não estão mais restritosàs limitações da maioria das prensas mecânicas. Prensas CNC típicas sãodescritas nas patentes US n° 5 435 216; 4 721 028 e 4 116 122. Todavia, asprensas secundárias para cunhar e forjar não tem acompanhado estesdesenvolvimentos quando se aplicam ao processamento de metais na formapulverulenta. Isto é onde a necessidade por uma prensa de forjar/cunhar CNCtorna-se essencial.

Assim, persiste a necessidade por métodos aperfeiçoados paracunhar e forjar peças metálicas na condição pulverulenta.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

A invenção apresenta um método no qual uma prensa deforjar/cunhar CNC é usada para integrar etapas de processamento. Uma peçapode ser trabalhada a frio para aumentar a densidade total enquantosimultaneamente conferindo polimento ao perfil interno ou externo.Aprensagem a partir dos aríetes inferiores e superiores simultaneamente podeser obtida em uma prensa deste tipo. Outro aspecto característico é afaculdade de variar as taxas de prensagem. Aspectos característicos menoresrequerem uma menor velocidade para atingir uma densidade desejada quandocomparadas com um aspecto característico maior sobre a mesma peça. Agoraos dois aspectos característicos poderiam ser programados de forma que nadensidade final ambas as peças atingiriam uma densidade uniforme ao mesmotempo. Também no forjamento, se uma área se torna 100% densa no centro daseção transversal da peça, se verificará reduzido deslocamento de materialabaixo da área densa central e da peça inferior da peça devido à direção decima para baixo do método de forjamento. A compensação da taxas deprensagem pode reduzir esta limitação.

Um aspecto característico do novo método é compensar osrequisitos de ação de prensagem para processamento de metal pulverulento. Omaterial necessita ser redistribuído em quase todos os casos nas operações deprensagem. As últimas operações, forjamento/cunhagem requerem as mesmasações conforme exigidas na operação de compactação.Onde diferem é nanecessidade de usar peças do ferramental para auxiliar outras peças doferramental tal como a ejeção de núcleo. A sincronização dos sistemas emlaço fechado é crítica para assegurar que nenhum ferramental seja danificado.

Como dito acima, os métodos atuais para forjar e cunharincorporam máquinas não sofisticadas, relativamente simples para produzirpeças metálicas pulverulentas. A presente invenção é uma prensa comcaracterísticas programáveis que permitiriam uma variedade de ações oumovimentos para forjar e/ou cunhar peças metálicas pulverulentas complexas.

O dispor de uma prensa com faculdades avançadas confere aos fabricantes afaculdade para combinar métodos que são atualmente realizados emmaquinário separado, por exemplo, polimento. A prensa também permitiriaaos usuários programar taxas de prensagem variáveis para peças flangeadaspara manter fluxo de material uniforme enquanto trabalhando a frio ou aquente a peça, As funções avançadas reduziriam também a complexidade doferramental requerido adicionando movimentos rotativos programáveis paraprocessar produtos com características helicoidais.

No processo de forjamento a quente, a invenção permite queusuários programem uma variedade de movimentos para reduzir o tempo queum membro de ferramenta entra em contato com a peça quente prolongando avida útil da ferramenta de haste de núcleo Os membros de ferramentapoderiam também ser usados em combinação para auxiliar na ejeçãodeformas que têm uma alta força de ejeção, por exemplo, grandes hastes denúcleo. Isto reduziria a tensão sobre cavilhas rosqueadas atualmente usadaspara reter os ditos membros de ferramenta prolongando adicionalmente a vidaútil do ferramental.

Uma vantagem da invenção reside no eliminar ascomplexidades nos conjuntos de ferramental e adicioná-las comocaracterísticas para a máquina. A eliminação das complexidades deferramental na prensa apresenta três vantagens distintas: (1) variações nasoperações do ferramental podem ser introduzidas ajustando o programa, nãopor dispendiosas modificações de ferramental; (2) o fluxo de material ode sermodificado de um número de maneira para um conjunto dado de ferramentas;e (3) o custo total do ferramental é menor uma vez que não há necessidadepor dispendiosos adaptadores especializados. Estes fatores podem reduzir otempo de desenvolvimento e custo associados ao efetuar o lançamento denovos produtos.

Assim, a invenção apresenta um método para cunhar ou forjaruma peça tendo uma parede com um diâmetro interno. Em uma modalidade, apeça é uma peça de metal pulverulento. O método utiliza uma prensaincluindo uma primeira haste, um primeiro aríete circundando a primeirahaste, uma placa de matriz tendo uma cavidade de matriz, uma segunda hasteoposta à primeira haste, e um segundo aríete Circundando a segunda haste emque a primeira haste e a segunda haste são dimensionadas para se ajustar nointerior do diâmetro interno da peça. No método, a peça é posicionada nointerior da cavidade de matriz, uma da primeira haste e da segunda haste élocalizada como uma haste de núcleo no interior do diâmetro interno da peça,e pelo menos um do primeiro aríete e do segundo aríete é movido no sentidodo outro do primeiro aríete e do segundo aríete de tal maneira que tanto oprimeiro aríete como o segundo aríete entram em contato e cunham ou forjema parede da peça. Aquela da primeira haste e da segunda haste atuando comoa haste de núcleo é então ejetada do diâmetro interno da peça empurrandoaquela da primeira haste e da segunda haste atuando como a haste de núcleocom a outra da primeira haste e da segunda haste.

Em uma versão do método, a primeira haste é uma haste inferior, a segunda haste é uma haste superior, o primeiro aríete é um aríeteinferior, e o segundo aríete é um aríete superior. O primeiro aríete e o segundoaríete são dimensionados para se ajustar no interior da cavidade de matriz, e oprimeiro aríete e o segundo aríete ambos se deslocam no sentido um do outrode tal modo que tanto o primeiro aríete como o segundo aríete se deslocamum no sentido do outro de tal maneira que tanto o primeiro aríete como osegundo aríete entram em contato e cunham ou forjam a parede da peça.

Em outra versão do método, a primeira haste é uma hasteinferior, a segunda haste é uma haste superior, o primeiro aríete é uma aríeteinferior estacionário, e o segundo aríete é um aríete superior. O primeiroaríete e o segundo aríete são dimensionados para se ajustar no interior dacavidade de matriz, e o segundo aríete se desloca no sentido do primeiroaríete de tal maneira que tanto o primeiro aríete como o segundo aríete entramem contato e cunham ou forjam a parede da peça.

Em ainda outra versão do método, a peça tem um flangeexternamente disposto sobre uma extremidade da peça. Nesta versão dométodo, a primeira haste é uma haste inferior, a segunda haste é uma hastesuperior, o primeiro aríete é um aríete inferior estacionário e o segundo aríeteé um aríete superior tendo um diâmetro externo substancialmente igual aodiâmetro externo do flange. O primeiro aríete e o segundo aríete sãodimensionados para se ajustar no interior da cavidade de matriz e o segundoaríete se desloca no sentido do primeiro aríete de tal maneira que tanto oprimeiro aríete como o segundo aríete entram em contato e cunham ou forjama parede da peça.

Em ainda outra versão do método, a peça é uma engrenagemtendo uma superfície interna com dentes helicoidais. Nesta versão do método,a primeira haste é a haste de núcleo, a primeira haste é giratória, e a primeirahaste tem uma superfície externa com nervuras helicoidais dimensionadaspara ser deslizavelmente complementares aos dentes helicoidais daengrenagem. Nesta versão do método, a primeira haste é oscilada no interiorda engrenagem antes de ejetar a primeira haste da engrenagem de maneira aefetuar o polimento rotativo dos dentes helicoidais da engrenagem.Em ainda outra versão do método, a peça é uma roda dentadatendo uma superfície interna com dentes helicoidais. Nesta versão do método,a primeira haste é a haste de núcleo, a primeira haste é giratória, e a primeirahaste tem uma superfície externa com nervuras helicoidais dimensionadaspara serem deslizavelmente complementares aos dentes helicoidais daengrenagem. Nesta versão do método, a primeira haste é oscilada no interiorda roda dentada antes de ejetar a primeira haste da roda dentada de maneira aefetuar o polimento dos dentes helicoidais da engrenagem.

Em ainda outra versão do método, o primeiro aríete e osegundo aríete são dimensionados para se ajustar no interior da cavidade damatriz, e o método ainda compreende oscilar o primeiro aríete e o segundoaríete quando o primeiro aríete e o segundo aríete forjam a parede da peçapara auxiliar no deslocamento do material e assegurar o polimento dasuperfície externa da peça. De preferência, a oscilação se processa a uma altafreqüência.

Em ainda outra versão do método, a peça é uma engrenagemdotada de uma superfície interna com dentes helicoidais, e a primeira haste é ahaste de núcleo e a primeira haste é uma haste giratória superior tendo umasuperfície externa com nervuras helicoidais dimensionadas para seremdeslizavelmente complementares aos dentes helicoidais da engrenagem. Nestaversão do método, a primeira haste, o primeiro aríete e a mesa da matriz sãodeslocadas no sentido do segundo aríete de tal modo que tanto o primeiroaríete como o segundo aríete entram em contato e cunham ou forjam a parededa peça. A engrenagem pode incluir uma segunda superfície interna tendo umdiâmetro menor que o diâmetro da superfície interna com dentes helicoidaisda engrenagem, e conseqüentemente a segunda haste é dimensionada para seajustar deslizavelmente no interior da segunda superfície interna daengrenagem para polimento rotativo da segunda superfície interna daengrenagem.Em ainda outra versão do método, a peça é uma roda dentadatendo uma superfície interna com dentes helicoidais, e a segunda haste é ahaste de núcleo e a segunda haste é uma haste giratória inferior tendo umasuperfície externa com nervuras helicoidais dimensionadas para seremdeslizavelmente complementares com os dentes helicoidais da engrenagem.

Esta versão do método inclui a etapa de deslocar a primeira haste, o primeiroaríete e a mesa de matriz no sentido do segundo aríete de tal maneira quetanto o primeiro aríete como o segundo aríete c entram em contato e cunhamou forjam a parede da peça.

Em ainda outra versão do método, o método assegura alocalização da peça no interior da cavidade de matriz. Nesta versão dométodo, a primeira haste é uma haste superior, a segunda haste é uma hasteinferior, o primeiro aríete é um aríete superior, e o segundo aríete é um aríeteinferior. Esta versa do método inclui as etapas de estender uma extremidadeinferior da primeira haste além de uma extremidade inferior do primeirohaste, localizar a extremidade inferior da primeira haste no interior dodiâmetro interno da peça, posicionar a peça no interior da cavidade de matrizpor intermédio da primeira haste, localizar a segunda haste como a haste denúcleo no interior do diâmetro interno da peça, e mover o primeiro aríete e amesa de matriz no sentido do segundo aríete de tal maneira que tanto oprimeiro aríete como o segundo aríete entram em contato e cunham ou forjama parede da peça. A peça pode ser uma roda dentada tendo uma superfícieinterna com dentes helicoidais, e a segunda haste pode ser uma haste giratóriainferior tendo uma superfície externa com nervuras helicoidais dimensionadaspara serem deslizantemente complementares aos dentes helicoidais daengrenagem para polimento rotativo dos dentes helicoidais. Também, aprimeira haste pode ter um diâmetro externo inferior a um diâmetro externoda segunda haste para evitar contato da primeira haste com os denteshelicoidais.Em ainda outra versão do método, a primeira haste é umahaste superior, a segunda haste é uma haste inferior e a segunda haste tem umdiâmetro externo maior que um diâmetro externo da primeira haste, oprimeiro aríete é uma haste superior, segunda haste é uma haste inferior e asegunda haste tem um diâmetro externo maior que um diâmetro externo daprimeira haste, o primeiro aríete é um aríete superior, e o segundo aríete é umaríete inferior. Esta versão do método inclui as etapas de localizar a segundahaste como a haste de núcleo no interior do diâmetro interno da peça, edeslocar a primeira haste, o primeiro aríete e a mesa de matriz no sentido dosegundo do segundo aríete de tal maneira que tanto o primeiro aríete como osegundo aríete entrem em contato e efetuem a cunhagem e o forjamento daparede da peça. A peça pode ser uma roda dentada tendo uma superfícieinterna com dentes helicoidais, e conseqüentemente, a segunda haste é umahaste giratória tendo uma superfície externa com nervuras helicoidaisdimensionadas para serem deslizantemente complementares aos denteshelicoidais da engrenagem para polimento rotativo entre os dentes helicoidais.Esta versão do método pode ainda incluir a etapa de deslocar a placa dematriz para baixo para ejetar a peça cunhada ou forjada.

Em ainda outra versão do método, o método inclui a etapa demunir a prensa de dispositivos para variar as taxas de prensagem do primeiroaríete e do segundo aríete para manter fluxo de material uniforme enquantotrabalho a peça a quente ou a frio. Os dispositivos para variar a taxa deprensagem podem incluir um processador em comunicação com um sistemahidráulico para controlar o curso descendente e ascendente do primeiro aríetee do segundo aríete.

Em ainda outra versão do método, o método inclui a etapa demunir a prensa de recursos para variar as taxas de deslocamento ascendente edescendente da primeira haste e da segunda haste para manter fluxo dematerial uniforme enquanto trabalhando a frio ou a quente a peça. Osdispositivos para variar as taxas de curso descendente e ascendente podemincluir um processador em comunicação com um sistema hidráulico paracontrolar o curso descendente e ascendente da primeira haste e da segundahaste.

Sob outro aspecto, a invenção apresenta um método paracunhar ou forjar uma peça. Em uma modalidade, a peça é uma peça de metalpulverulento. O método utiliza uma prensa incluindo uma haste de núcleo, umaríete circundando a haste de núcleo, e uma placa de matriz tendo umacavidade de matriz na qual a haste de núcleo é dimensionada para se ajustarno interior de um diâmetro interno da peça. O aríete é deslocado de talmaneira que o aríete entre em contato e cunhe ou forje a peça, e a haste denúcleo é oscilada axialmente em vaivém no interior da peça antes de removera haste de núcleo da peça para polir o diâmetro interno da peça.

Em uma versão deste método, a peça é uma roda dentadatendo uma superfície interna com dentes helicoidais, a haste de núcleo égiratória, e a haste de núcleo tem uma superfície externa com nervurashelicoidais dimensionadas para serem deslizantemente complementares aosdentes helicoidais da engrenagem para polimento da peça. Em outra versão dopresente método, a prensa inclui uma segunda haste de núcleo, a segundahaste de núcleo sendo giratória e tendo uma superfície externa com nervurashelicoidais dimensionadas para serem deslizantemente complementares aosdentes helicoidais da engrenagem. A segunda haste de núcleo é localizada nointerior do diâmetro interno da peça e oscilada axialmente em vaivém nointerior da peça antes de remover a segunda haste de núcleo da peça para poliro diâmetro interno da peça. A segunda haste pode ter um diâmetro externoinferior ao diâmetro externo da haste de núcleo. A prensa pode incluir umsegundo aríete de tal maneira que o aríete o segundo aríete possam se deslocar reciprocamente para cunhar ou forjar a peça.

Em ainda outra versão deste método, uma extremidade inferiorda haste de núcleo é estendida além de uma extremidade inferior do aríete, elocalizada no interior do diâmetro interno da peça. A peça é então posicionadano interior da cavidade de matriz por intermédio da primeira haste. Em aindaoutra versão deste método, a prensa inclui uma segunda haste de núcleo, e apeça inclui uma segunda superfície interna tendo um diâmetro inferior aodiâmetro da superfície interna da peça, e a segunda haste de núcleo édimensionada para ajuste deslizante no interior da segunda superfície internada peça.

Sob ainda outro aspecto, a invenção apresenta um método paracunhar ou forjar uma peça. Em uma modalidade, a peça é uma peça de metalpulverulento. O método utiliza uma prensa incluindo um aríete (êmbolo) euma placa de matriz munida de uma cavidade de matriz.No método, a peça éposicionada no interior da cavidade de matriz, e o aríete é deslocado de talmaneira que o aríete contata a peça, e o aríete é oscilado em vaivém quando oaríete contata a peça para cunhar ou forjar a peça.

Em uma versão do presente método, a prensa tem um segundoaríete. O segundo aríete é movido de tal maneira que o segundo aríete contatea peça, e o segundo aríete é oscilado em vaivém quando o segundo aríetecontata a peça para cunhar ou forjar a peça. Em uma modalidade, o aríete e osegundo aríete são dimensionados para se ajustar no interior da cavidade dematriz. Em outra modalidade, a peça tem um flange voltado para fora sobreuma extremidade da peça, e o segundo aríete tem um diâmetro externosubstancialmente igual ao diâmetro externo do flange, e o segundo aríete sedesloca no sentido do aríete de tal maneira que tanto o aríete como o segundoaríete entram em contato e cunham ou forjam a peça. Em outra versão destemétodo, a prensa tem uma haste de núcleo dimensionada para se ajustar nointerior de um diâmetro interno da peça, e a haste de núcleo está localizada nointerior do diâmetro interno da peça anterior à cunhagem.

Sob ainda outro aspecto, a invenção apresenta um método paracunhar ou forjar uma peça. Em uma modalidade, a peça é uma peça de metalpulverulento. O método utiliza uma prensa incluindo um aríete, uma placa dematriz incluindo um haste, e dispositivos para variar as taxas de pressão doaríete. A peça é posicionada no interior da cavidade de matriz, e o aríete éavançado de tal maneira que o aríete faça contato com a peça. A taxa deprensagem do aríete é variada após o aríete contatar a peça para cunhar ouforjar a peça.Os dispositivos para variar as taxas de prensagem podem ser umprocessador em comunicação com um sistema hidráulico para controlar ocurso descendente e ascendente do aríete.

A prensa pode incluir uma haste de núcleo dimensionada parase ajustar no interior de um diâmetro interno da peça, e dispositivos paravariar a taxas de curso descendente e ascendente da haste de núcleo. A hastede núcleo está situada no interior do diâmetro interno da peça antes ou apósposicionamento da peça no interior da cavidade de matriz, e as taxas de cursodescendente e ascendente da haste de núcleo são variadas dentro do diâmetrointerno da peça antes ou após o posicionamento da peça no interior dacavidade de matriz, e taxas de curso descendente e ascendente da haste denúcleo são variadas dentro do diâmetro interno da peça. Os dispositivos paravariar as taxas de curso de curso descendente e ascendente podem ser oprocessador em comunicação com um sistema hidráulico para controlar ocuro descendente e ascendente da haste de núcleo.

Em uma versão deste método, a prensa tem uma segunda hastede núcleo oposta à haste de núcleo e tem um segundo aríete circundando asegunda haste de núcleo no qual a haste de núcleo circunda o aríete, e a hastede núcleo e a segunda haste de núcleo são dimensionadas para se ajustar nointerior do diâmetro interno da peça. A haste de núcleo e a segunda haste denúcleo são localizadas no interior do diâmetro interno da peça, e o aríete e osegundo aríete são deslocadas no sentido recíproco de tal maneira que tanto oaríete como o segundo aríete contatem e cunhem ou forjem a parede da peça.O aríete e o segundo aríete podem ser dimensionados para se ajustarem nointerior da cavidade de matriz. A haste de núcleo e a segunda haste de núcleotambém podem ser giratórias.

Estas e outras características, aspectos, e vantagens da presenteinvenção serão mais bem compreendidos da consideração da descriçãodetalhada que se segue, dos desenhos, e das reivindicações anexas.

DESCRIÇÃO SUCINTA DOS DESENHOS

As figuras Ia a Ij são vistas frontais em seção transversal emum plano vertical contendo o eixo geométrico da haste inferior, aríete inferior,haste superior, e aríete superior de uma prensa executando uma seqüência deetapas para uma primeira modalidade típica de um método para cunhar ouforjar uma peça de acordo com a invenção.

As figuras 2a a 2i são vistas em corte transversal frontais emum plano vertical contendo o eixo geométrico da haste inferior, aríete inferior,haste superior, e aríete superior uma prensa executando uma seqüência deetapas para uma segunda modalidade típica de um método para cunhar ouforjar uma peça de acordo com a invenção.

As figuras 3a a 3f são vistas em seção transversal frontal emum plano vertical contendo o eixo geométrico da haste inferior, aríete inferior,haste superior e aríete superior de uma prensa executando uma seqüência deetapas para uma primeira modalidade típica de um método para cunhar ouforjar uma peça de acordo com a invenção.

As figuras 4a a 4f são vistas em seção transversal frontal emum plano vertical contendo o eixo geométrico da haste inferior, aríete inferior,haste superior e aríete superior de uma prensa executando uma seqüência deetapas para uma segunda modalidade típica de um método para cunhar ouforjar uma peça de acordo com a invenção.

A figura 5 mostra uma engrenagem helicoidal que pode serforjada usando o método mostrado nas figuras 3a a 3f.A figura 6 mostra uma engrenagem helicoidal que pode serforjada usando o método mostrado nas figuras 4a a 4f.

As figuras 7a a 7d são vistas em corte transversal frontal sobreum plano vertical contendo o eixo geométrico da haste inferior, aríete inferior,haste superior, e aríete superior de uma prensa executando uma seqüência deetapas para uma quinta modalidade típica de um método para cunhar ou forjaruma parte de acordo com a invenção.

Numerais de referência idênticos serão usados para se reportara peças identificadas de figura a figura na seguinte descrição dos desenhos.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

Reportando-se inicialmente às figuras Ia a lj, são expostasvistas em seção transversal frontal em um plano vertical contendo o eixogeométrico da haste inferior, aríete inferior, haste superior, e aríete superiorde uma prensa executando uma seqüência de etapas para uma primeiramodalidade típica de um método para cunhar ou forjar uma peça de acordocom a invenção. A prensa indicada genericamente em 10, inclui uma haste denúcleo superior 20, um aríete superior 30, uma placa de matriz 40, uma hastede núcleo inferior 50, e um aríete inferior 60 todos tendo um eixo geométricocomum A.

A haste de núcleo superior 20 é montada para movimento derotação sobre o êmbolo (não mostrado) de um cilindro (não mostrado). Oêmbolo e o cilindro integram um sistema hidráulico de haste de núcleosuperior para controlar o curso descendente e ascendente da haste de núcleosuperior 20. O sistema hidráulico de haste de núcleo superior é controlado porum processador que está em comunicação com o sistema hidráulico de hastede núcleo superior de haste de núcleo superior. O processador é ummicroprocessador, computador, microcomputador, ou outro circuito suscetívelde processar entradas e saídas para controlar o sistema hidráulico de núcleosuperior de acordo com uma rotina programada. Um sistema de controletípico para um cilindro hidráulico pode ser encontrado na patente US n° 4 721028 que é aqui incorporado a título de referência juntamente com as demaispatentes aqui citadas.

O aríete superior 30 é montado sobre um êmbolo (nãomostrado) de um cilindro (não mostrado). O êmbolo e o cilindro são parte deum sistema hidráulico de aríete superior para controlar o curso descendente eascendente do aríete superior 30. O sistema hidráulico de aríete superior étambém controlado pelo processador.

A placa de matriz 40 é montada sobre um êmbolo (nãomostrado). O êmbolo e o cilindro são parte integrante de um sistemahidráulico de placa de matriz para controlar o curso descendente e ascendenteda placa de matriz 40. O sistema hidráulico de placa de matriz é tambémcontrolado pelo processador. A placa de matriz 4 tem uma cavidade de matrizcilíndrica 42.

A haste de núcleo inferior 50 é montada sobre um eixo desuporte 52 para movimento de rotação. O eixo de suporte 52 é montado sobreum suporte de haste inferior 54 que é montado sobre o êmbolo (não mostrado)de um cilindro (não mostrado). O êmbolo e o cilindro são parte de um sistemahidráulico de haste de núcleo inferior para controlar o curso descendente eascendente da haste de núcleo inferior 50. O sistema hidráulico de haste denúcleo inferior é controlado pelo processador.

O aríete inferior 60 é montado sobre um suporte 62 que émontado em um êmbolo (não mostrado) de um cilindro (não mostrado). Oêmbolo e o cilindro fazem parte de um sistema hidráulico de aríete inferiorpara controlar o curso descendente e ascendente do aríete inferior 60. Osistema hidráulico de aríete inferior é também controlado pelo processador.

Assim, o curso descendente e ascendente da haste de núcleosuperior 20, do aríete superior 30, da placa de matriz 40, da haste de núcleoinferior 50, e do aríete inferior 60 da prensa 10 podem ser operados de acordocom uma rotina programada no processador. Sob este aspecto, uma prensahidráulica CNC comercialmente disponível pode ser apropriadamentemodificada para operar de acordo com o método da presente invenção. Osinsumos de controle iniciados pelo usuário podem ser aplicados aoprocessador para estabelecer os parâmetros operacionais da prensa hidráulica.Por exemplo, o processador pode permitir que o usuário seleciona avelocidade de curso para cima e para baixo de cada cilindro hidráulico, aposição em que o curso é invertido, ou a tonelagem à qual o curso seráinvertido. Outros insumos controlados pelo usuário também podem serfornecidos ao processador dependendo das propriedades desejadas com aprensa. Por exemplo, o movimento de rotação da haste de núcleo superior 20e da haste de núcleo inferior 50 podem ser controlados pelo processador.

Reportando-se ainda às figuras Ia a lj, a seqüência de etapaspara uma primeira modalidade típica de um método para cunhar ou forjar umapeça de acordo com a invenção é ilustrada. Na figura la, uma peça cilíndricaoca 70 é carregada na cavidade de matriz 42 e a haste de núcleo inferior 50 éinserida no interior oco da peça 70. O aríete superior 30 então se desloca parao interior da cavidade de matriz 42 para cerrar a placa de matriz 40 comomostrado na figura lb. A haste de núcleo superior 20 e a haste de núcleoinferior 50 então entram em contato como mostrado nas figuras Ib e lc. Nasfiguras Id a lh, o aríete superior 30 e o aríete inferior 60 se deslocam emextensões iguais em direções opostas para compactar a peça 70 enquanto ahaste de núcleo superior 20 e a haste de núcleo inferior 50 se deslocam parabaixo a uma maior velocidade para iniciar o polimento da superfície interna74 da parede 72 da peça 70. O aríete superior 30 e o aríete inferior 60 semantém em deslocamento por extensões iguais para compactar a peça 70.

Enquanto o método de compactação está se verificando, ahaste de núcleo superior 20 e a haste de núcleo inferior 50 estão efetuando umcurso para cima e para baixo durante o método até a peça 70 atingir suadimensão acabada. Este curso para cima e para baixo da haste de núcleosuperior 20 e da haste de núcleo inferior 50 serve para compactar e polir asuperfície interna da peça 70. Quando a peça 70 é uma engrenagem munidade dentes helicoidais sobre a sua superfície interna, a superfície externa dahaste de núcleo superior 20 pode ter nervuras helicoidais dimensionadas paraserem deslizantemente complementares aos dentes helicoidais daengrenagem. Também, a superfície externa da haste de núcleo inferior 50pode ter nervuras helicoidais dimensionadas para serem deslizantementecomplementares aos dentes helicoidais da engrenagem. Devido à haste denúcleo superior 20 e a haste de núcleo inferior 50 serem montadas paramovimento de rotação, a haste de núcleo superior 20 e a haste de núcleoinferior 50 iam e servem para polir os dentes helicoidais da engrenagemdurante o curso ascendente e descendente. O aríete superior 30 e o aríeteinferior 60 também têm a capacidade de realizar pequenos movimentos dealta freqüência para cima e para baixo enquanto compactando a peça 70 paraauxiliar no deslocamento do material durante o forjamento e assegurar opolimento da superfície externa da peça 70.

Na figura li, a haste de núcleo superior 20 e o aríete superior30 ascendem para suas posições de origem enquanto a placa de matriz 40 sedesloca para baixo para expor a peça acabada 70. Após a remoção da peçaacabada 70, a prensa 10 está na posição de carregar mostrada na figura Ij paraque outra peça 70 possa ser carregada no interior da cavidade de matriz 42para processamento.

Reportando-se a seguir às figuras 2a a 2i, são ilustradas vistasem seção transversal dianteiras da prensa 10 executando uma seqüência deetapas para uma segunda modalidade típica de um método para cunhar ouforjar uma peça de acordo com a invenção. Na figura 2a, a parte cilíndrica 70é disposta próxima à cavidade de matriz 42. Observando a figura 2b, a hastede núcleo superior 20a é baixada para alinhar a parte cilíndrica 70 com acavidade de matriz 42. Pode ser isto que a haste de núcleo superior 20a temum diâmetro menor que a haste de núcleo inferior 50 e que o diâmetro internoda peça 70. A seguir, como mostrado na figura 2c, a haste de núcleo superior20a é movida para cima e o aríete superior 30 é movido para baixo paracapturar a peça 7. A seguir, como mostrado na figura 2d, a haste de núcleosuperior 20a e o aríete superior 30 são deslocados para baixo para dispor apeça 7 no interior da cavidade de matriz 42.

Reportando-se a seguir à figura 2e, a haste de núcleo inferior50 é inserida na peça 70, e a haste de núcleo superior 20a, o aríete superior30, a placa de matriz 40 e o aríete inferior 60 se deslocam para baixo.

Nenhum deslocamento de material ocorre na peça 70. A seguir, comomostrado na figura 2f, a haste de núcleo superior 20a, o aríete superior 30, aplaca de matriz 40, e a haste de núcleo inferior 50 se deslocam para baixopara forjar a peça. Na figura 2g, a haste de núcleo superior 20a e a haste denúcleo inferior 50 se deslocam para baixo para ejetar a haste de núcleoinferior 50. Devido à haste de núcleo superior 20a ter um diâmetro menor quea haste de núcleo inferior 50, a haste de núcleo superior 20a não contata apeça 70 ao ejetar a haste de núcleo inferior 50. Isto auxilia na ejeção da hastede núcleo inferior 50. A seguir, como mostrado na figura 2h, a haste denúcleo superior 20a e o aríete superior 30 ascendem para o ponto mortosuperior, e a placa de matriz 40 se desloca para baixo para ejetar a peça 70.

Na figura 2i, a placa de matriz 40, a haste de núcleo inferior 50 e o aríeteinferior 60 se deslocam para suas posições originais de tal maneira que alocalização e carregamento de outra peça 70 pode ocorrer. Assim, o métododas figuras 2a a 2i assegura a localização de peças em uma cavidade dematriz.

Nas figuras 3 a a 3f, são ilustradas vistas em corte transversaldianteiro de uma prensa executando uma seqüência de etapas para umaterceira modalidade típica de um método para cunhar ou forjar uma peça deacordo com a invenção. Particularmente, a seqüência de prensa das figuras 3aa 3f pode ser usada para forjar uma engrenagem helicoidal 70a comomostrada na figura 5. Reportando-se à figura 5, a engrenagem 70a inclui umaparede cilíndrica 72a tendo uma superfície interna 74a com dentes helicoidais75a e uma superfície externa 76a com dentes helicoidais 77a.

Reportando-se a seguir às figuras 3a a 3f, na figura 3a, aprensa 10 está na posição carregada com a engrenagem 70a na cavidade dematriz 42. Na figura 3b, a haste de núcleo inferior 50 é inserida naengrenagem 70a, e a haste de núcleo 50 é inserida na engrenagem 70a, e ahaste de núcleo superior 20a, o aríete superior 30, a placa de matriz 40 e oaríete inferior 60 se deslocam para baixo sem qualquer deslocamento dematerial na engrenagem 70a. Na figura 3c, a haste de núcleo superior 20a, oaríete superior 30, a placa de matriz 40 e a haste de núcleo inferior 50 sedeslocam para baixo para forjar a engrenagem 70a. A haste de núcleo inferior50 pode ter uma superfície externa com nervuras helicoidais dimensionadaspara serem deslizantemente complementares aos dentes helicoidais 75a daengrenagem 70a de maneira a polir os dentes helicoidais 75a da engrenagem70a. A haste de núcleo inferior 50 é montada para movimento de rotação paraque a haste de núcleo inferior 50 possa girar e polir os dentes helicoidais 75ada engrenagem 70a durante o curso ascendente e descendente. Na figura 3 d ahaste de núcleo superior 20a e a haste de núcleo inferior 50 se deslocam parabaixo para ejetar a haste de núcleo inferior 50, a haste de núcleo superior 20anão contata a peça 70a ao ejetar a haste de núcleo inferior 50. Na figura 3e, ahaste de núcleo superior 20a e o aríete superior 30 ascendem para a posiçãode ponto morto superior e a placa de matriz 40 se desloca para baixo paraejetar a engrenagem 70a. A seguir como mostrado na fig. 3f, a placa de matriz40, a haste de núcleo inferior 50 e o aríete inferior 60 se deslocam para suasposições originais de tal maneira que o carregamento de outra engrenagem70a possa ocorrer.Nas figuras 4a a 4f, são mostradas vistas em seção transversalfrontal de uma prensa executando uma seqüência de etapas para uma quartamodalidade típica de um método para cunhar ou forjar uma peça de acordocom a invenção. Mais especificamente, a seqüência de prensa das figuras 4a a4f pode ser usada para forjar uma engrenagem helicoidal 70b como mostradana figura 6. Reportando-se à figura 6, a engrenagem 70b inclui uma paredecilíndrica 72b tendo uma superfície interna 74b com dentes helicoidais 75b euma superfície externa 6b com dentes helicoidais 77b. Uma extremidadeinferior da engrenagem 70b tem um flange dirigido para dentro 79 sobre asuperfície interna 74b. flange 79 forma uma superfície interna lisa dediâmetro reduzido na extremidade da engrenagem 70b.

Reportando-se a seguir às figuras 4a a 4f, na figura 4a, aprensa 10 está na posição carregada com a engrenagem 70b na cavidade dematriz 42. Na figura 4b, a haste de núcleo superior 20, o aríete superior 30, e ahaste de núcleo inferior 50a são deslocadas para baixo para inserir aengrenagem 70b no interior da cavidade de matriz 42. A haste de núcleosuperior 20 pode ter uma superfície externa com nervuras helicoidaisdimensionadas para ser deslizantemente complementar aos dentes helicoidais75b da engrenagem 70b de maneira a polir os dentes helicoidais 75b daengrenagem 70b. A haste de núcleo superior 20 é montada para movimentode rotação para que a haste de núcleo superior 20 possa girar e polir os denteshelicoidais 75b da engrenagem 70b durante o curso ascendente e descendente.A haste de núcleo inferior 50a tem um diâmetro menor que a haste de núcleosuperior 20 e, por conseguinte, a haste de núcleo inferior 50a pode polir asuperfície interna do flange 79 na extremidade da engrenagem 70b. Na figura4c, a haste de núcleo superior 20, o aríete superior 30, a placa de matriz 40 e ahaste de núcleo inferior 50a se deslocam para baixo para forjar a engrenagem70b. Na figura 4d, a haste de núcleo superior 20 se desloca para cima paraejetar a haste de núcleo inferior 50a. Alternativamente, a haste de núcleoinferior 50a poderia ejetar a haste de núcleo superior 20. Na figura 4e, a hastede núcleo superior 20 e o aríete superior 30 se deslocam para cima para aposição de ponto morto superior, e a placa de matriz 40 e a haste de núcleoinferior 50a se deslocam para baixo para ejetar a engrenagem 70b. Na figura4f, a placa de matriz 40 e a haste de núcleo inferior 50a se deslocam para suasposições originais de tal maneira que o carregamento de outra engrenagem70b possa ocorrer.

As figuras 7a a 7d são vistas em corte transversal frontal deuma prensa executando uma seqüência de etapas para uma quinta modalidadetípica de um método para cunhar ou forjar uma peça de acordo com ainvenção. Mais especificamente, a seqüência de prensa das figuras 7a a 7fpode ser usada para forjar uma peça 70c que inclui uma parede cilíndrica 72ctendo uma superfície externa 76c com um flange 81 dirigido para o exterior.

Reportando-se a seguir às figuras 7a a 7d, na figura 7a, a prensa 10 está na posição carregada com a peça 70c na cavidade de matriz42c na cavidade de matriz 42c da placa de matriz 40c. A placa de matriz 40ctem um ressalto 44c localizado abaixo da superfície superior 48c da placa dematriz 40c. O flange dirigido para fora 81 da peça 70c repousa sobre oressalto 44c quando a peça 70c é carregada na placa de matriz 40c. Na figura7b, a haste de núcleo inferir 50 é inserida na peça 70c, e a haste de núcleosuperior 20a, a haste de núcleo superior 20a, o aríete superior 30, a placa dematriz 40c e o aríete inferior 60 se deslocam para baixo sem qualquerdeslocamento de material da peça 70c. Pode ser visto que a haste de núcleo20a tem um diâmetro menor que a haste de núcleo inferior 50. Na figura 7c, ahaste de núcleo superior 20a, o aríete superior 30, a placa de matriz 40c e ahaste de núcleo inferior 50 se deslocam para baixo para forjar a peça 70c. Ahaste de núcleo inferior 50 é dimensionada para ser deslizavelmentecomplementar à superfície interna da engrenagem 70c de maneira a polir asuperfície interna da engrenagem 70c. Na figura 7d, a haste de núcleosuperior 20a e a haste de núcleo inferior 50 se deslocam para baixo para ejetara haste de núcleo inferior 50. A haste de núcleo superior 20a e o aríetesuperior 30 podem então ascender para a posição de ponto morto superior e aplaca de matriz 40c pode se deslocar para baixo para ejetar a peça 70c.

Devido à haste de núcleo superior 20a ter um diâmetro menor que a haste denúcleo inferior 50, a haste de núcleo superior 20a não entra em contato com apeça 70c ao ejetar a haste de núcleo inferior 50. A seguir, a placa de matriz40c, a haste de núcleo inferior 50 e o aríete inferior 60 se deslocam para suasposições originais de tal maneira o carregamento de outra peça 70c podeocorrer como mostrado na figura 7a.

Embora a presente invenção tenha sido descrita com referênciaa determinadas modalidades, aqueles versados na técnica apreciarão que apresente invenção pode ser praticada por outras modalidades além daquelasdescritas, que foram apresentadas a título de ilustração e não de limitação. Por15 exemplo, embora a invenção tenha utilidade específica no cunhar ou forjarpeças de metal pulverulento, a invenção também pode ser aplicada a peçasmetálicas usinadas. Por conseguinte, o âmbito das reivindicações apensas nãoestá limitado à descrição das modalidades aqui contidas.

APLICABILIDADE INDUSTRIAL

A invenção trata de métodos para cunhar ou forjar peças demetal pulverulento.

Claims

1. Método para cunhar ou forjar uma peça, o métodocaracterizado pelo fato de que compreende:apresentar uma prensa incluindo uma haste de núcleo, umaríete circundando a haste de núcleo, e uma placa de matriz tendo umacavidade de matriz na qual a haste de núcleo é dimensionada para se ajustarno interior de um diâmetro interno da peça;posicionar a peça no interior da cavidade de matriz;localizar a haste de núcleo no interior do diâmetro interno dapeça;deslocar o aríete de tal maneira que o aríete entre em contato eefetue a cunhagem ou forjamento da peça; eoscilar a haste de núcleo no interior da peça antes de remover ahaste de núcleo da peça.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que a peça é uma engrenagem tendo uma superfície interna comdentes helicoidais;a haste de núcleo é giratória; ea haste de núcleo tem uma superfície externa com nervurashelicoidais dimensionadas para ser deslizavelmente complementares aosdentes helicoidais da engrenagem.

3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelofato de que compreende ainda:munir a prensa de uma segunda haste de núcleo, a segundahaste de núcleo sendo giratória e tendo uma superfície externa com nervurashelicoidais dimensionadas para ser deslizantemente complementares aosdentes helicoidais da engrenagem;localizar a segunda haste de núcleo no interior do diâmetrointerno da peça; eoscilar a segunda haste de núcleo no interior da peça antes deremover a segunda haste de núcleo da peça.

4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que compreende ainda:munir a prensa de um segundo aríete; edeslocar o aríete e o segundo aríete em sentidos recíprocos detal maneira que tanto o aríete como o segundo aríete entrem em contato com eefetuem a cunhagem ou forjamento da peça.

5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que compreende ainda estender uma extremidade inferior da haste denúcleo além de uma extremidade inferior do aríete;localizar a extremidade inferior da haste de núcleo no interiordo diâmetro interno da peça; eposicionar a peça no interior da cavidade de matriz porintermédio da primeira haste.

6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que compreende ainda:munir a prensa de uma segunda haste de núcleo;localizar a segunda haste de núcleo no interior do diâmetrointerno da peça;oscilar a segunda haste de núcleo no interior da peça antes deremover a segunda haste de núcleo da peça.

7. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que compreende ainda munir a prensa de uma segunda haste denúcleo,a segunda haste tendo um diâmetro externo menor que um diâmetroexterno da haste de núcleo.

8. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que compreende ainda:munir a prensa de uma segunda haste de núcleo;em que a peça inclui uma segunda superfície interna dotada deum diâmetro menor que o diâmetro da superfície interna da peça, e dasegunda haste de núcleo ser dimensionada para se ajustar deslizantemente nointerior da segunda superfície interna da peça.

9. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que a peça é uma peça de metal pulverulento.

10. Método para cunhar ou forjar uma peça, o métodocaracterizado pelo fato de que compreende:proporcionar uma prensa incluindo um aríete e uma placa dematriz tendo uma cavidade de matriz;posicionar a peça no interior da cavidade de matriz;deslocar o aríete de tal maneira que o aríete entre em contatocom a peça; eoscilar o aríete quando o aríete entrar em contato com a peçapara cunhar ou forjar a peça.

11. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizadopelo fato de que compreende ainda:munir a prensa de um segundo aríete;deslocar o segundo aríete de tal maneira que o segundo aríeteentre em contato com a peça; eoscilar o segundo aríete quando o segundo aríete entrar emcontato com a peça para cunhar ou forjar a peça.

12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizadopelo fato de que o aríete e o segundo aríete são dimensionados para se ajustarno interior da cavidade de matriz.

13. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizadopelo fato de compreende ainda:munir a prensa de uma haste de núcleo dimensionada para seajustar no interior de um diâmetro interno da peça; elocalizar a haste de núcleo no interior do diâmetro interno dapeça.

14. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizadopelo fato de que compreende ainda:munir a prensa de um segundo aríete,em que a peça tem um flange se estendendo para o exteriorsobre uma extremidade da peça; e o segundo aríete tem um diâmetro externosubstancialmente igual ao diâmetro externo do flange, e o segundo aríete sedesloca no sentido do aríete de tal maneira que tanto o aríete quanto segundoaríete entrem em contato e cunhem ou forjem a peça.

15. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizadopelo fato de que a peça é uma peça de metal pulverulento.

16. Método para cunhar ou forjar uma peça, o métodocaracterizado pelo fato de que compreende:proporcionar uma prensa incluindo um aríete, uma placa dematriz tendo uma cavidade de matriz e um dispositivo para variar as taxas deprensagem do aríete;posicionar a peça no interior da cavidade de matriz;deslocar o aríete de tal maneira que o aríete entre em contatocom a peça; evariar a taxa de prensagem do aríete após o aríete entrar emcontato com a peça para cunhar ou forjar a peça.

17. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizadopelo fato de que o dispositivo para variar a taxa de prensagem compreendeum processador em comunicação com um sistema hidráulico para controlar ocurso descendente e ascendente do aríete.

18. Método de acordo com a reivindicação 17, caracterizadopelo fato de que compreende ainda:munir a prensa de uma haste de núcleo dimensionada para seajustar no interior de um diâmetro interno da peça;munir a prensa de dispositivos para variar as taxas de cursodescendente e ascendente da haste de núcleo;localizar a haste de núcleo no interior do diâmetro interno dapeça antes ou após posicionar a peça no interior da cavidade de matriz; evariar as taxas de curso ascendente e descendente da haste denúcleo no interior do diâmetro interno da peça.

19. Método de acordo com a reivindicação 18, caracterizadopelo fato de que o dispositivo para variar as taxas de curso descendente eascendente compreende um processador em comunicação com um sistemahidráulico para controlar o curso descendente e ascendente da haste de núcleo.

20. Método de acordo com a reivindicação 19, caracterizadopelo fato de que compreende ainda;munir a prensa de uma segunda haste de núcleo oposta à hastede núcleo e com um segundo aríete circundando a segunda haste de núcleo noqual a haste de núcleo circunda o aríete, e a haste de núcleo e a segunda hastesão dimensionadas para se ajustar η interior do diâmetro interno da peça;localizar a haste de núcleo e a segunda haste de núcleo nointerior do diâmetro interno da peça;deslocar o aríete e o segundo aríete no sentido um do outroreciprocamente de tal maneira que tanto o aríete como o segundo aríeteentrem em contato e efetuem a cunhagem ou forjamento da parede da peça.

21. Método de acordo com a reivindicação 20, caracterizadopelo fato de que o aríete e o segundo aríete são dimensionados para se ajustarno interior da cavidade de matriz.

22. Método de acordo com a reivindicação 20, caracterizadopelo fato de que a haste de núcleo e a segunda haste de núcleo são giratórias.

23. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizadopelo fato de que a peça é uma peça de metal pulverulento.