BRPI0715202A2

BRPI0715202A2 - processo para a conformaÇço a quente de uma peÇa de trabalho em metal, e, ferramenta de conformaÇço a quente

Info

Publication number: BRPI0715202A2
Application number: BRPI0715202-7A
Authority: BR
Inventors: Fang Xiangfan
Original assignee: Magna Automotive Services Gmbh
Priority date: 2006-08-28
Filing date: 2007-05-09
Publication date: 2012-12-25
Also published as: WO2008025387A1; US9242287B2; US8578750B2; DE102006040224A1; JP2010501358A; US20100126640A1; US20140033785A1; EP2059355A1

Abstract

PROCESSO PARA A CONFORMAÇçO A QUENTE DE UMA PEÇA DE TRABALHO EM METAL, E, FERRAMENTA DE CONFORMAÇçO A QUENTE. A invenção refere-se a uma ferramenta de conformação a quente (1, 101, 201,301) para a conformação a quente de uma peça de trabalho em metal (4, 204) com pelo menos duas matrizes móveis uma em relação à outra (2, 3; 202, 203; 202, 303) para a conformação da peça de trabalho (4, 204), e a um dispositivo de resfriamento (5), com o qual a peça de trabalho (4, 204) na ferramenta de conformação a quente (1, 101, 201, 301) pode ser resfriada de uma primeira temperatura elevada a uma segunda temperatura mais baixa. Para aperfeiçoar a ferramenta de conformação a quente (1, 101, 201, 301) propõe-se dotar a ferramenta de conformação a quente (1, 101, 201, 301) com um dispositivo de separação (10, 210, 310), com o qual é possível realizar uma operação de separação em uma peça de trabalho (4, 204) que se encontra na ferramenta de conformação a quente (1, 101, 201, 301). Adicionalmente, a invenção refere-se a um processo de conformação a quente.

Description

"PROCESSO PARA A CONFORMAÇÃO A QUENTE DE UMA PEÇA DE TRABALHO EM METAL, E, FERRAMENTA DE CONFORMAÇÃO A QUENTE"

A invenção refere-se a um processo para a conformação a quente de uma peça de trabalho em metal, em que a peça de trabalho é conformada inicialmente com uma primeira temperatura mais elevada em uma ferramenta de conformação, e atinge uma segunda temperatura mais baixa, em que o material da peça de trabalho apresenta uma solidez significativamente mais elevada do que na primeira temperatura. A invenção refere-se adicionalmente a uma ferramenta de conformação para tal fim.

No caso de uma ferramenta de conformação conhecida do tipo referido conforma-se uma peça de trabalho aquecida a uma temperatura de austenitização. A ferramenta de conformação apresenta um dispositivo de resfriamento, com o qual a peça de trabalho que se encontra na ferramenta de conformação é extinta, para converter a estrutura austenítica a estrutura martensítica, ou seja, para endurecer a peça de trabalho. Neste caso é importante manter um determinado curso da temperatura da peça de trabalho ao longo do tempo, para obter a dureza desejada e o tipo desejado da estrutura martensítica. Particularmente, é necessária uma velocidade mínima de resfriamento. Por outro lado, o resfriamento precisa ser coordenado com a conformação. Se a peça de trabalho endurecer depressa demais, então a conformação é prejudicada.

A peça de trabalho é conservada na ferramenta de

o

conformação até ela resfriar a uma temperatura de cerca de 100 C. Com isto, assegura-se que a peça de trabalho resfrie suficientemente, e apresente medidas que correspondam substancialmente a suas medidas finais.

Em seguida, a peça de trabalho é conduzida através de etapas de processamento adicionais, nas quais seu contorno externo é acertado por recorte, por exemplo, com o auxílio de um dispositivo de corte a laser ou plasma. JP 2005-248253 A refere-se a um método para a conformação a quente de material de aço. O material de aço é aquecido e posicionado entre uma matriz superior e uma matriz inferior. A conformação a quente é então realizada. As matrizes fechadas junto com a peça de trabalho presente aqui são movidas a jusante em relação a um punção e uma borda de aparagem para perfuração da peça de trabalho e aparagem de sua borda. O punção coopera com um rebaixo de perfuração na matriz superior, e a borda de aparagem coopera com um aborda lateral de dita matriz. O punção e a borda de aparagem são fixados a uma plataforma estacionária.

US 2002/0113041 Al descreve vários dispositivos de formação. Um desses dispositivos de formação também tem uma matriz de perfuração que é provido em uma matriz superior e coopera com um rebaixo correspondente em uma matriz inferior. Uma peça de trabalho é colocada entre as matrizes abertas. As matrizes são então colocadas juntas, de modo a formar a peça de trabalho. Quando a matriz são completamente colocadas juntas suportam de forma segura a peça de trabalho na posição, assim permitindo perfuração a ser realizada usando a matriz de perfuração.

WO 99/26740 refere-se a puncionamento de borda fina de uma peça de trabalho conformada semi quente. Em uma primeira área de processo material de perfuração é provido, em uma segunda área de processo é pre- aquecida, e em uma terceira área de processo é aquecida a uma temperatura de conformação semiquente e é formada. Puncionamento de borda fina de parte completamente conformada é realizada em uma quarta área de processo.

DE 10 2004 19 693 Al refere-se a um método em que uma peça de trabalho é aquecida a uma temperatura de aproximadamente 950°C, e é então conformada a quente usando uma primeira e uma segunda matriz. Após as matrizes serem fechadas, a peça de trabalho permanece por um período de tempo entre as matrizes fechadas para resfriar. Durante o período de retenção a peça de trabalho é perfurada, usando um punção provido na matriz inferior. A presente invenção tem como objeto aperfeiçoar um método para conformação a quente de uma peça de trabalho de metal de modo que a peça de trabalho é conformada de maneira mais simples possível e é submetida a uma operação de separação, e proporcionar um dispositivo correspondente para tal fim.

O objeto é resolvido de acordo com a invenção com um processo para a conformação a quente de uma peça de trabalho em metal, com as características de acordo com a reivindicação 1.

Com isto é possível realizar a operação de separação na própria peça de trabalho enquanto ainda se encontra dentro da ferramenta de conformação. Com isto é até mesmo possível coordenar temporalmente, de maneira bem sucedida, a conformação e a operação de separação, ao mesmo tempo que também se considera o resfriamento. Com o processo integrado de conformação e separação ainda é possível até mesmo obter uma boa precisão de acabamento.

Como a operação de separação ocorre antes que a peça de trabalho a segunda temperatura, também é possível empregar com êxito meios de separação mecânicos. Antes do atingimento da segunda temperatura, a peça de trabalho ainda apresenta uma solidez significativamente pequena, ou seja, o desgaste dos meios de separação mecânicos é reduzido.

Separação pode ser realizada por meio de um movimento relativo entre um suporte de peça de trabalho e uma matriz para a ferramenta de conformação a quente. A operação de separação pode vantajosamente ser realizada usando o suporte de peça de trabalho. Alternativamente ou adicionalmente, separação pode ser

diretamente realizada por colocar junto duas matrizes para a ferramenta de conformação. Nessa maneira separação e conformação são realizadas em uma operação integrada única como um resultado de colocar as matrizes juntas.

De maneira vantajosa, é possível conformar a estrutura da peça de trabalho durante a transição da primeira para a segunda temperatura. Com a conformação da estrutura é possível obter, particularmente bem, a capacidade mais elevada.

De forma preferida, a estrutura pode conformar-se de uma estrutura austenítica numa uma estrutura martenística. Com isto integra-se um endurecimento da peça de trabalho no processo.

De maneira vantajosa, a separação pode ser encerrada substancialmente antes que a estrutura tenha se conformado. Assim, a operação de separação já pode ser realizada antes da conformação plena da estrutura, e a peça de trabalho ainda mais mole pode ser separada sem desgaste do equipamento.

De forma particularmente vantajosa, a separação pode ser

o

realizada numa faixa de temperatura da peça de trabalho de cerca de 350 C a 500°C. Aqui, a peça de trabalho ainda se encontra suficientemente mole. Meios de separação mecânicos podem ser usadas nesta faixa de temperatura com bons tempos de residência.

De forma preferida, é possível realizar a separação imediatamente após o término da conformação. Neste caso, obtém-se uma elevada precisão pois a conformação da geometria da peça de trabalho não se modifica mais.

É particularmente vantajoso realizar a conformação pouco antes do término da conformação. Neste caso, a peça de trabalho já foi suficientemente conformada, de modo que ainda é possível obter uma boa precisão mesmo com a separação que ora se efetua. De forma particularmente preferida, a separação pode iniciar-

se em um caminho residual de matrizes da ferramenta de conformação equivalente a uma espessura do material de cerca de uma a três vezes a da peça de trabalho, de preferência, em um caminho residual equivalente a uma espessura do material de cerca de duas vezes a do material da peça de trabalho. Desta forma obtém-se uma boa precisão durante uma separação que ocorre pouco antes do fim da conformação.

De forma particularmente vantajosa, é possível deslocar uma região limítrofe da peça de trabalho no ponto de separação, após a separação, em direção à região de matrizes da ferramenta de conformação. Desta forma obtém-se, com a introdução da peça de trabalho na região das matrizes, o contorno final previsto.

De maneira vantajosa, o suporte da peça de trabalho pode mover-se relativamente a uma primeira matriz, que conserva substancialmente sua posição relativa com relação ao suporte da peça de trabalho antes da separação. Com isto, a matriz e o suporte da peça de trabalho podem praticamente conservar as suas posições mútuas e, durante a separação, a operação de separação ocorre por meio do movimento relativo.

De forma particularmente preferida, o suporte da peça de trabalho pode mover-se relativamente à primeira matriz, depois que esta tenha terminado o seu movimento relativamente a uma segunda matriz. Desta forma, por exemplo, o suporte da peça de trabalho poderia movimentar-se ainda mais, depois que a primeira matriz tiver se encontrado com a segunda matriz, e, com isto, ocorre a operação de separação. De preferência, a primeira matriz pode mover-se relativamente

ao suporte da peça de trabalho, depois que este terminou seu movimento relativamente à segunda matriz. Por exemplo, a primeira matriz ainda poderia mover-se mais em direção à segunda matriz, depois que o movimento relativo da suporte da peça de trabalho relativamente à segunda matriz foi interrompido, e, com isto, pode ocorrer a operação de separação.

De maneira vantajosa, as matrizes podem apresentar elementos de corte de um dispositivo de separação, os quais, durante a separação, são mantidos em sua posição relativa ao contorno modelador da respectiva matriz. Assim, o processo integrado de separação e conformação é possível com um movimento mecânico simples das matrizes, que, com o auxílio de seus elementos de corte, produzem o corte.

Em uma desenvolvimento adicional da invenção é possível mover-se, durante a separação, uma primeira peça modeladora de uma matriz relativamente a uma segunda peça modeladora desta matriz. Desta forma a operação de separação pode ocorrer por meio de um movimento relativo das peças modeladoras. Em uma modalidade especial, uma região da peça de trabalho correspondente a uma das peças modeladoras pode ser conformada de forma definitiva, antes da separação. Desta forma obtém-se uma elevada precisão durante a separação.

De forma particularmente vantajosa a operação de separação pode ser realizada com pelo menos um dispositivo de separação que, imediatamente antes da separação, é movimentado de volta a sua posição anterior à separação. Por meio disto, mantém-se reduzida a duração do contato do dispositivo de separação com a superfície de separação da peça de trabalho e, assim, limita-se o aquecimento do dispositivo de separação. Desta forma, diminui-se não só um desgaste ocasionado pelo aquecimento ou pela dilatação térmica do dispositivo de separação, mas também se previne um travamento do dispositivo de separação e da peça de trabalho.

De forma particularmente vantajosa, é possível proporcionar, com a operação de separação, um contorno da borda da peça de trabalho. Desta forma, é possível remover uma sobra residual da conformação.

De forma preferida, a peça de trabalho é perfurada na ferramenta de conformação a quente. Com isto, uma região fechada da peça de trabalho é separada da peça de trabalho.

De maneira vantajosa, somente após o término da conformação da peça de trabalho é que se realiza a perfuração. Com isto alcança-se uma elevada precisão do contorno perfurado.

O objeto também é resolvido com uma ferramenta de conformação a quente para a conformação a quente de uma peça de trabalho em metal, com as características de acordo com a reivindicação 19.

Com isto, é possível dotar a ferramenta de conformação a quente com um dispositivo de separação, com o qual é possível realizar uma operação de separação da peça de trabalho que se encontra na ferramenta de conformação a quente. Com um dispositivo de separação do tipo referido é até mesmo possível obter uma boa coordenação temporal entre conformação e operação de separação, e isto, efetivamente, ao mesmo tempo que se considera o resfriamento. Com a ferramenta de conformação a quente dotada com o dispositivo de separação também é possível alcançar adicionalmente uma boa precisão de acabamento.

Pelo menos uma parte do dispositivo de separação pode ser configurada com um suporte da peça de trabalho, que fixa a peça de trabalho durante a conformação e que é móvel relativamente a uma matriz, sendo que com este movimento relativo é possível realizar uma operação de separação. Assim, de maneira vantajosa, a operação de separação pode ocorrer com o auxílio do suporte da peça de trabalho.

Alternativamente ou adicionalmente, o dispositivo de separação pode ter elementos de corte mutualmente associados providos nas matrizes que realiza uma operação de separação na peça de trabalho quando as matrizes são colocadas juntas. Nessa maneira, conformação e separação são realizadas em uma operação integrada única como um resultado das matrizes juntas.

De forma particularmente preferida, o suporte da peça de trabalho pode ser movimentável relativamente a uma primeira matriz, que conserva substancialmente a sua posição relativa com relação ao suporte da peça de trabalho até a separação. Desta maneira, a matriz e o suporte da peça de trabalho podem conservar praticamente sua posição relativa e, durante a separação, a operação de separação ocorre por meio do movimento relativo. De maneira vantajosa, o suporte da peça de trabalho pode ser movimentável por sobre um ponto morto das matrizes em estado fechado relativamente a uma segunda matriz. É possível realizar a operação de separação, por exemplo, pelo fato de que o suporte da peça de trabalho ainda prossegue o seu movimento até a segunda matriz, enquanto que a primeira matriz não se movimenta mais relativamente à segunda matriz.

De maneira vantajosa, a primeira matriz pode ser movimentável por sobre um ponto morto do suporte da peça de trabalho relativamente a uma segunda matriz, relativamente à segunda matriz. Assim, a primeira matriz ainda poderia prosseguir, por exemplo, seu movimento relativo à segunda matriz, enquanto que o movimento do suporte da peça de trabalho relativamente à segunda matriz já cessou, e, com isto, poderia ocorrer a operação de separação.

De forma preferida, é possível prover no suporte da peça de trabalho pelo menos um elemento de corte, e na matriz, pelo menos um elemento de corte do dispositivo de separação. Assim, é possível realizar uma operação de separação por meio de um movimento relativo entre matriz e suporte da peça de trabalho.

De maneira vantajosa, o dispositivo de separação pode apresentar uma ferramenta perfurante, que está conectada com o suporte da peça de trabalho e que é atuável com o mesmo. Através de uma movimentação do suporte da peça de trabalho a ferramenta perfurante é movida e pode realizar uma operação de separação. É possível que, com o auxílio do movimento da ferramenta perfurante e do suporte da peça de trabalho, seja possível realizar simultaneamente operações de separação.

De maneira vantajosa, os elementos de corte podem ser fixados em sua posição relativa ao contorno modelador de sua respectiva matriz. Assim, é possível realizar a conformação e a separação por meio de um movimento mecanicamente simples das matrizes, que produzem a

"segue-se a página 8a" 8a separação com o auxílio dos elementos de corte.

Em um desenvolvimento adicional da invenção uma matriz pode apresentar uma primeira peça modeladora e também uma segunda peça modeladora que, durante a separação, é movimentável para tal fim. É possível que uma região da peça de trabalho correspondente às peças modeladoras seja conformada de forma acabada antes da separação. Com isto é possível obter uma elevada precisão.

De forma particularmente vantajosa, o dispositivo de separação pode apresentar uma ferramenta perfurante. Com isto, é possível separar uma região fechada da peça de trabalho da peça de trabalho.

De maneira vantajosa, o dispositivo de separação pode apresentar pelo menos um elemento de corte, que apresenta uma liga de Cu- Zr. Com isto, o elemento de corte é altamente resistente ao calor, o que leva a uma boa resistência ao desgaste. Adicionalmente, o elemento de corte é um bom condutor de calor. Isto gera a possibilidade de realizar uma separação,

o o

mesmo a temperaturas de, por exemplo, cerca de 500 C até 350 C, com resfriamento indireto do elemento de corte.

Mostra-se nas figuras formas de realização da presente invenção e que são descritas a seguir:

Fig. 1 mostra uma ferramenta de conformação a quente de acordo com uma primeira concretização da invenção,

Fig. 2 mostra uma ferramenta de conformação a quente de acordo com uma segunda concretização da invenção,

Fig. 3 mostra uma ferramenta de conformação a quente de acordo com uma terceira concretização da invenção, e

Fig. 4 mostra uma ferramenta de conformação a quente de acordo com uma quarta concretização da invenção.

Na descrição a seguir usa-se referências iguais para elementos

"segue-se a página 9" iguais ou análogos.

Na metade esquerda das figuras mostra-se, cada vez, uma posição antes da conformação e, na metade direita das figuras, mostra-se uma posição após uma conformação e separação.

Na descrição a seguir, o termo "conformar" é compreendido

como uma modificação da forma de uma peça de trabalho sob o efeito de ferramenta deformadora.

Na Fig. 1 mostra-se uma ferramenta de conformação a quente 1 de uma primeira concretização da invenção, que apresenta duas matrizes 2, 3, que podem ser movimentadas relativamente uma contra a outra para a conformação de uma peça de trabalho em metal 4, um dispositivo de resfriamento 5, um dispositivo de separação 10 e um suporte da peça de trabalho 12.

Com o dispositivo de resfriamento 5 a peça de trabalho 4 na ferramenta de conformação a quente 1 pode ser resfriada de uma primeira temperatura elevada a uma segunda temperatura mais baixa. O dispositivo de resfriamento 5 apresenta, na região de superfícies conformadoras 6, 7 das matrizes 2, 3, linhas de resfriamento 8, 9, previstas, e também, na região do dispositivo de separação 10 ou do suporte da peça de trabalho 12, linhas de resfriamento 27, 28 previstas, através das quais se conduz um agente refrigerante.

Com o dispositivo de separação 10 é possível realizar uma operação de separação na peça de trabalho 4 que se encontra na ferramenta de conformação a quente 1. Uma parte do dispositivo de separação 10 é formada com uma das matrizes e é resfriada indiretamente com as linhas de resfriamento 27 previstas nesta região. Uma parte adicional do dispositivo de separação 10 é configurada com o suporte da peça de trabalho 12, que mantém a peça de trabalho durante a conformação e que é movimentável relativamente à matriz, e é resfriado indiretamente com as linhas de resfriamento 28 previstas nesta região.

Também é possível equipar pelo menos uma parte do dispositivo de separação para um resfriamento direto por meio de linhas de resfriamento.

Particularmente, o suporte da peça de trabalho 12 apresenta

um primeiro elemento de fixação 14 e um segundo elemento de fixação 15, entre os quais a peça de trabalho 4 é mantida. Nesta concretização da invenção, o primeiro elemento de fixação 14 é configurado com um primeiro elemento de corte 11 do dispositivo de separação IOe encontra-se ao lado da primeira matriz 2, relativamente à qual o suporte da peça de trabalho 12 pode ser movimentado.

A segunda matriz 3 é configurada com um segundo elemento de corte 13 do dispositivo de separação 10, que corresponde ao primeiro elemento de corte 11 e que coopera com este durante a separação. O primeiro elemento de corte 11 é parte da superfície modeladora de sua matriz. Na posição inicial antes da conformação, como é mostrada na metade esquerda da Fig. 1, o primeiro e segundo elementos de corte encontram-se em lados opostos da peça de trabalho em metal 4.

O dispositivo de separação 10 também apresenta uma ferramenta perfurante 16, que possui um terceiro elemento de corte 17. A ferramenta perfiirante 16 é conectada com o suporte da peça de trabalho 12 e é atuável com o mesmo. O suporte da peça de trabalho 12 e a ferramenta perfurante 16 são fixados sobre uma placa de base 18 comum. A placa de base 18 compreende a região das matrizes. O primeiro elemento de fixação 14 apoia-se sobre a mesma.

Se a placa de base 18 for movimentada relativamente à primeira matriz 2, movimenta-se com isto o primeiro elemento de fixação 14 e a ferramenta perfurante 16 relativamente à primeira matriz 2. A capacidade de movimentação relativa da placa de base 18 com relação à primeira matriz 2 é possibilitada por um almofada de tração 19. A almofada de tração 19 pode apresentar elementos elásticos de mola e/ou elementos fluidos, como por exemplo, cilindros hidráulicos.

Pelo menos um dos elementos de corte, nesta concretização da invenção trata-se de todos os elementos de corte 11, 13, 17, apresenta uma liga altamente resistente ao calor e, simultaneamente, com boa capacidade de condução de calor. Com isto, o elemento de corte apresenta, mesmo a temperaturas mais elevadas, um desgaste reduzido e encontra-se em condições de dissipar rapidamente o calor absorvido. Neste caso, o elemento de corte pode ser suficientemente resfriado por meio de resfriamento indireto. No entanto, também é possível resfriar o elemento de corte ativamente, por exemplo, introduzindo canais de resfriamento e conduzindo através dos mesmos agente refrigerante.

O elemento de corte apresenta, de preferência, uma liga de Cu- Zr.

Em seguida, descreve-se a função da ferramenta de conformação a quente 1 da primeira concretização da invenção.

A peça de trabalho 4 é aquecida a sua primeira temperatura, à qual apresenta uma menor solidez e uma capacidade maior de conformação. Nesta concretização da invenção, a primeira temperatura é uma temperatura de austenitização. Ela pode ser selecionada, por exemplo, na região de 900C

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a 950 C, sendo que a peça de trabalho pode ser de aço com liga de boro. E possível aquecer a peça de trabalho durante mais algum tempo na primeira temperatura.

Em seguida, a peça de trabalho é posicionada entre as matrizes 2, 3 frias e resfriadas ativamente, e fixada entre os elementos de fixação 14, do suporte da peça de trabalho 12. Neste caso, o segundo elemento de fixação 15 é aberto e fechado por meio de um atuador 38, que pode ser operado com fluido e/ou com força elástica por mola. O suporte da peça de trabalho apresenta a função de fixação completa para a peça de trabalho.

Através do encontro das matrizes 2, 3 a peça de trabalho é então conformada, o que, neste caso, consiste de uma estampagem profunda. Neste caso, a placa de base 18 - e com ela, o suporte da peça de trabalho 12 e a ferramenta perfurante 16 - conserva sua posição relativa à primeira matriz 2, até que o encontro das matrizes tenha atingido um ponto morto, ou seja, até que as matrizes 2, 3 se encontrem em estado fechado. Uma vez atingido o ponto morto, está concluída a conformação da peça de trabalho 4.

Em seguida, a placa de base 18 é movimentada relativamente à primeira matriz 2 em direção à segunda matriz ou à peça de trabalho 4. Com isto, o suporte da peça de trabalho 12 é movimentado relativamente à primeira matriz e o primeiro e segundo elementos de corte 11, 13 executam, através deste movimento relativo, uma operação de separação, com a qual uma região da borda 24 da peça de trabalho 4 é separada. Simultaneamente, a ferramenta perfurante 16 é movimentada relativamente à primeira matriz 2, ou seja, através de uma abertura 20 da primeira matriz 2 para o interior de uma abertura oposta correspondente prevista para tal fim 21 e presente na segunda matriz 3. Com isto, uma peça perfurada 25 é separada da peça de trabalho e removida através da abertura oposta 21.

Por meio da separação realizada após o término da conformação obtém-se uma boa precisão durante a separação.

A conformação e a separação ocorrem sem intervalo. Particularmente, a separação termina substancialmente antes que a peça de trabalho atinja uma segunda temperatura inferior, em que o seu material apresenta uma solidez significativamente maior do que na primeira temperatura. Nesta concretização da invenção, a segunda temperatura é uma temperatura de martensita. A peça de trabalho é extinta com o dispositivo de resfriamento 5 na ferramenta de conformação a quente, com o que sua estrutura austenítica se altera, durante a transição da primeira para a segunda temperatura, a uma estrutura martensítica. A separação ainda pode ocorrer, por exemplo, numa faixa de temperatura da peça de trabalho 4 de cerca de 5OO0C a 350°C.

Na metade direita da Fig. 1 mostra-se o estado da ferramenta de conformação a quente 1 imediatamente após a separação. Imediatamente após isto, a placa de base 18 é retirada para trás para sua posição antes da separação relativa à primeira matriz 2 em torno do caminho do corte. Com isto, o primeiro e terceiro elementos de corte 11, 16 são colocados fora de contato com as respectivas superfícies de separação da peça de trabalho e o aporte de calor proveniente das superfícies de separação é interrompido. Particularmente, a dilatação térmica da peça de trabalho 4 é desacoplada do elemento de corte 16, o que previne um travamento.

A peça de trabalho ainda permanece algum tempo na ferramenta de conformação a quente até ter atingido uma temperatura de

o o

cerca de 100 C a 150 C. A peça de trabalho 4 continua sendo mantida sob pressão entre a primeira matriz 2 e a segunda matriz 3.

Durante a determinação das dimensões da ferramenta de conformação deve-se considerar o encolhimento térmico da peça de trabalho entre o momento da separação e a retirada da ferramenta de conformação a quente. Como as matrizes permanecem fechadas até a retirada da peça de trabalho, a borda de corte da peça de trabalho migra para dentro ao longo da seção transversal da peça de trabalho. De acordo com a geometria da peça, a migração pode ser de vários milímetros. Portanto, as matrizes 2, 3 são aplicadas com dimensões maiores considerando a migração das borda de corte da peça de trabalho. Isto quer dizer que a peça de trabalho atinge substancialmente suas medidas finais assim que atinge sua temperatura de retirada prevista.

O tempo de ciclo da conformação com separação é substancialmente igual ao tempo de ciclo para uma conformação sem separação.

A borda de corte da peça de trabalho é tão boa, apesar do corte ocorrido no interior da ferramenta de conformação, quanto uma borda de corte que é obtida durante a separação com um dispositivo de corte separado da ferramenta de conformação a quente.

Na Fig. 2 mostra-se uma ferramenta de conformação a quente 101 de uma segunda concretização da invenção. Em seguida, esclarece-se as diferenças da segunda concretização da invenção relativamente à primeira concretização da invenção.

Diferentemente da primeira concretização da invenção, o suporte da peça de trabalho 12 na ferramenta de conformação a quente 101 da segunda concretização já começa a ser movimentado próximo do fim da conformação, ou seja, antes do término da conformação, relativamente à primeira matriz 2. Com isto, a separação já se inicia perto do fim da conformação. O movimento relativo, ou seja, a separação, inicia-se em um caminho residual das matrizes que começam a encontrar-se e que corresponde a cerca de duas a três vezes a espessura do material da peça de trabalho em metal 4, de preferência, em um caminho residual de cerca da espessura do material da peça de trabalho em metal acrescido de cerca de 1 mm. Neste caso, uma região da peça de trabalho que é limítrofe ao ponto de separação, após a separação, é deslocada ainda mais no sentido da região das matrizes. No entanto, obtém-se uma boa precisão durante separação.

Por meio da aplicação precoce da separação consegue-se não só encerrar mais cedo o processo de conformação e separação, mas também a peça de trabalho ainda estará mais quente no momento da separação. Por outro lado, também é possível realizar a separação quando a peça de trabalho houver atingido sua segunda temperatura com o término da conformação.

Nesta concretização da invenção realiza-se o movimento relativo preferido do suporte da peça de trabalho 12 para a primeira matriz 2 com o auxílio de um dispositivo de batente 130 e um amortecedor de movimento 129 entre a placa de base 18 e o suporte da peça de trabalho 12, ou seja, entre a primeira matriz 2 e o suporte da peça de trabalho 12. O amortecedor de movimento 129 pode operar com fluído e/ou com força elástica por molas.

Quando do encontro das matrizes, o suporte da peça de trabalho 12 e a primeira matriz 2 conservam inicialmente sua posição relativa. Perto do fim da conformação, o suporte da peça de trabalho 12 movimentado previamente em conjunto com a primeira matriz 2 tem, com o auxílio de um dispositivo de batente 130, o prosseguimento do seu movimento obstruído relativamente à segunda matriz 3, ou seja, atinge um ponto morto relativamente à segunda matriz 3. Com o cedimento do amortecedor de movimento 129, a primeira matriz movimenta-se ainda mais relativamente à segunda matriz até que o ponto morto de ambas tenha sido atingido, ou seja, até que as matrizes tenham se encontrado e a peça de trabalho tenha sido totalmente conformada.

Diferentemente da primeira concretização da invenção, no caso da segunda concretização da invenção, o primeiro elemento de corte 11 no segundo elemento de fixação 15 e o segundo elemento de corte 13 são configurados para tal fim de forma correspondente à primeira matriz 2. As linhas de resfriamento 27, 28 são dispostas correspondentemente, como mostrado na Figura 2.

Uma diferença adicional relativa à primeira invenção consiste no fato de que a ferramenta perfurante 16 não é prevista como parte integrante da placa de base 18, mas é alojada na mesma, de forma movimentável com relação à mesma, com o auxílio de um atuador separado 131. Com isto é possível realizar uma separação com o auxílio da ferramenta perfurante 16 independentemente da separação, e com o auxílio do suporte da peça de trabalho 12. Isto também pode ocorrer em um outro momento que não o da separação, com o auxílio do suporte da peça de trabalho 12, por exemplo, como na primeira concretização, após o término total da conformação.

Na Fig. 3 mostra-se uma ferramenta de conformação a quente 201 de uma terceira concretização da invenção. Em seguida, descreve-se as diferenças da terceira concretização da invenção relativamente à primeira e segunda concretização.

No caso da terceira concretização da invenção, o dispositivo de separação 210 apresenta imediatamente nas matrizes 202, 203 previstas, primeiro e segundo elementos de corte 240, 241 mutuamente correspondentes, que levam imediatamente, por meio de um encontro das matrizes, à realização de uma operação de separação na peça de trabalho 204. Neste caso, os elementos de corte 240, 241 conservam sua posição relativa relativamente a sua respectiva matriz 202, 203.

No entanto, os elementos de corte podem apresentar elementos

móveis.

As linhas de resfriamento 27, 28 são mostradas previstas correspondentemente, como mostrado na Figura 3, na região dos elementos de corte 240, 241. Um resfriamento direto também é possível.

A separação com o auxílio do primeiro e segundo elementos de corte 240, 241 ocorre como na segunda concretização da invenção perto do fim da conformação em um caminho residual das matrizes, como já foi descrito.

No caso da terceira concretização da invenção, o primeiro e segundo elementos de corte 240, 241 encontram-se dispostos, cada um, no meio da superfície modeladora 206, 207 da respectiva matriz 202, 203. Ou seja, após a ocorrência da separação, a região da borda 224 da peça de trabalho 204 também é conformada.

Com o primeiro e o segundo elementos de corte 240, 241 é possível realizar, por regiões, uma separação na peça de trabalho 204, sendo que a região da borda 224 permanece na região interior 226 da peça de trabalho. No entanto, também é possível separar totalmente a região da borda 224 da região interior 226.

A ferramenta de conformação a quente 201 da terceira concretização apresenta um suporte da peça de trabalho 212, cujo primeiro elemento de fixação 214 é configurado com a matriz 202. Seu segundo elemento de fixação 215 é movimentável relativamente à primeira matriz 202, como no caso da primeira e segunda concretizações.

O suporte da peça de trabalho possui uma função de fixação acessória para a peça de trabalho. Neste caso, antes da conformação, há uma distância entre o primeiro elemento de corte 240 e a peça de trabalho 204 mantida pelo suporte da peça de trabalho 212.

A ferramenta perfurante 16 está prevista na ferramenta de conformação a quente 201 da terceira concretização da invenção, e também na da segunda concretização da invenção.

Em seguida, descreve-se a quarta concretização da invenção com relação à figura 4.

A quarta concretização da invenção é um desenvolvimento adicional da terceira concretização da invenção. A ferramenta de conformação a quente 301 apresenta uma segunda matriz subdividida em uma primeira peça modeladora 350 e uma segunda peça modeladora 351. Durante a separação, as duas peças modeladoras 350, 351 são movimentadas uma em relação à outra. Esta mobilidade relativa é possibilitada com uma almofada de tração 360 prevista ligando as peças modeladoras.

Para a conformação da peça de trabalho em metal 204 as duas matrizes 202, 303 encontram-se. Inicialmente, termina-se a conformação entre a primeira matriz e uma das peças modeladoras 350. Após atingir o ponto morto de seu movimento relativo, a primeira matriz 202 e esta peça modeladora movimentam-se conjuntamente em direção à segunda peça modeladora 351, com o que se realiza a operação de separação. Este procedimento tem a vantagem de que, durante a separação, com auxílio da mobilidade relativa de ambas as peças modeladoras, atinge-se uma boa precisão, com o que a peça de trabalho já estará totalmente conformada e pronta ao iniciar-se a separação.

Na quarta concretização da invenção a primeira matriz 202 encontra-se com a primeira peça modeladora interior 350 até o atingimento do ponto morto comum. A segunda peça modeladora exterior 351 apresenta um segundo elemento de corte 341 correspondente ao primeiro elemento de corte 240 da primeira matriz. Com este realiza-se a separação quando a primeira matriz 202 e a primeira peça modeladora 350 se movimentam conjuntamente com relação à segunda peça modeladora 351.

Pelo menos um dos elementos de corte, neste caso o primeiro elemento de corte 240, pode possuir uma função de fixação, particularmente durante a separação, como se depreende da figura 4. Ele fixa a peça de trabalho 204 mantendo-a pressionada contra a peça modeladora interior 350.

Claims

1. Processo para a conformação a quente de uma peça de trabalho em metal (4, 204), em que a peça de trabalho é conformada inicialmente com uma primeira temperatura mais elevada em uma ferramenta de conformação (1, 101, 201, 301), e atinge-se uma segunda temperatura mais baixa em que o material da peça de trabalho apresenta uma solidez significativamente mais elevada do que na primeira temperatura, em que a peça de trabalho (4, 204) é submetida a uma operação de separação antes de atingir a segunda temperatura, enquanto ela se encontra na ferramenta de conformação (1, 101, 201, 30lV caracterizado pelo fato de que a separação é realizada por meio de um movimento relativo entre um suporte da peça de trabalho (12) e uma matriz (2) da ferramenta de conformação (1, 101) e/ou a separação ocorre imediatamente devido a um encontro de duas matrizes (202, 203; 202, 303) da ferramenta de conformação (201, 301).

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a estrutura da peça de trabalho (4, 204) se conforma durante a transição da primeira à segunda temperatura.

3. Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a estrutura se conforma de uma estrutura austenítica a uma estrutura martensítica.

4. Processo de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que a separação é substancialmente encerrada antes que a estrutura se tenha conformado.

5. Processo de acordo com pelo uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a separação ocorre em uma faixa o o de temperatura da peça de trabalho de cerca de350Ca500C.

6. Processo de acordo com pelo uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que se procede à separação imediatamente após o término da conformação.

7. Processo de acordo com pelo uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que se procede à separação próximo do término da conformação.

8. Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a separação se inicia em um caminho residual de matrizes (2, 3; 202, 203; 202, 303) da ferramenta de conformação (101, 201, 301) de cerca de uma a três vezes a espessura do material da peça de trabalho (4, 204), de preferência, em um caminho residual de cerca de duas vezes a espessura do material da peça de trabalho.

9. Processo de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que uma região da peça de trabalho (4, 204) limítrofe ao ponto de separação é deslocada, após uma separação, em direção à região de matrizes (2, 3; 202, 203; 203, 303) da ferramenta de conformação (101,201,301).

10. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o suporte da peça de trabalho (12) movimenta-se relativamente a uma primeira matriz (2), que conserva substancialmente sua posição relativa com relação ao suporte da peça de trabalho (12) antes da separação.

11. Processo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o suporte da peça de trabalho (12) movimenta-se relativamente à primeira matriz (2) após esta ter terminado seu movimento relativamente a uma segunda matriz (3).

12. Processo de acordo com a reivindicação 10 ou 11, caracterizado pelo fato de que a primeira matriz (2) movimenta-se relativamente ao suporte da peça de trabalho (12), após esta ter terminado seu movimento relativamente a uma segunda matriz (3).

13. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que as matrizes (202, 203) apresentam elementos de corte (240, 241) de um dispositivo de separação (210), os quais, durante a separação, são mantidos em sua posição relativa com relação ao contorno modelador (206, 207) da respectiva matriz (202, 203).

14. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que, durante a separação, uma primeira peça modeladora (350) de uma matriz (303) é movida relativamente a uma segunda peça modeladora (351) desta matriz (303).

15. Processo de acordo com pelo uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a operação de separação é realizada com pelo menos um dispositivo de separação (10) que, após a separação, é movido de volta a sua posição antes da separação.

16. Processo de acordo com pelo uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que, com a operação de separação, produz-se um contorno da borda da peça de trabalho (4, 204).

17. Processo de acordo com pelo uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a peça de trabalho (4, 204) na ferramenta de conformação (1, 101, 201, 301) é perfurada.

18. Processo de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a perfuração é realizada apenas após o término da conformação da peça de trabalho (4, 204).

19. Ferramenta de conformação a quente (1, 101, 201, 301) para a conformação a quente de uma peça de trabalho em metal (4, 204), particularmente para a realização do processo como definido na reivindicação 1, com pelo menos duas matrizes2,202,203; (202, 303) para a conformação da peça de trabalho, que são movimentáveis entre si, e um dispositivo de resfriamento (5), com o qual a peça de trabalho na ferramenta de conformação a quente pode ser resfriada de uma primeira temperatura elevada a uma segunda temperatura mais baixa, em que a ferramenta de conformação a quente (1, 101, 201, 301) é dotada com um dispositivo de separação (10, 210, 310) com o qual é possível realizar uma operação de separação em uma peça de trabalho que se encontra em uma ferramenta de conformação a quente, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma parte (11) do dispositivo de separação (10) é configurada com um suporte da peça de trabalho (12) que fixa a peça de trabalho (4) durante a conformação e é movimentável relativamente a uma matriz (2), com o que é possível realizar uma operação de separação com este movimento relativo e/ou o dispositivo de separação (210) apresenta elementos de corte (240, 241; 240, 341) mutuamente relacionados, previstos nas matrizes (202, 203; 202, 303), e que realizam, durante um encontro das matrizes, uma operação de separação na peça de trabalho (204).

20. Ferramenta de conformação a quente de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o suporte da peça de trabalho (12) pode ser movimentável relativamente a uma primeira matriz (2) que conserva substancialmente sua posição relativa com relação ao suporte da peça de trabalho (12) até a separação.

21. Ferramenta de conformação a quente de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que o suporte da peça de trabalho (12) pode ser movimentável, por sobre um ponto morto das matrizes (2, 3) em estado fechado, relativamente a uma segunda matriz (3).

22. Ferramenta de conformação a quente de acordo com a reivindicação 20 ou 21, caracterizado pelo fato de que a primeira matriz (2) pode ser movimentável por sobre um ponto morto do suporte da peça de trabalho relativamente a uma segunda matriz (3) relativamente à segunda matriz (3).

23. Ferramenta de conformação a quente de acordo com pelo menos uma das reivindicações de 19 a 22, caracterizado pelo fato de que encontra-se previsto no suporte da peça de trabalho (12) pelo menos um elemento de corte (11) e, na matriz (2), pelo menos um elemento de corte (13) do dispositivo de separação (10).

24. Ferramenta de conformação a quente de acordo com pelo menos uma das reivindicações de 19 a 23, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de separação (10) apresenta uma ferramenta perfurante (16), que está conectada com o suporte da peça de trabalho (12) e é atuável com o mesmo.

25. Ferramenta de conformação a quente de acordo com pelo menos uma das reivindicações 19 a 24, caracterizado pelo fato de que os elementos de corte (240, 241) encontram-se fixados em sua posição relativamente ao contorno modelador (206, 207) de sua respectiva matriz (202, 203).

26. Ferramenta de conformação a quente de acordo com pelo menos uma das reivindicações 19 ou 25, caracterizado pelo fato de que uma matriz (303) apresenta uma primeira peça modeladora (350), e também uma segunda peça modeladora (351) que é movimentável com relação à primeira durante a separação.

27. Ferramenta de conformação a quente de acordo com pelo menos uma das reivindicações 19 a 26, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de separação (10, 210, 310) apresenta uma ferramenta perfurante (16).

28. Ferramenta de conformação a quente de acordo com pelo menos uma das reivindicações 19 a 27, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de separação (10, 210) apresenta pelo menos um elemento de corte (11,13,17, 240, 241, 341), que apresenta uma liga de Cu-Zr.