BRPI0814517B1

BRPI0814517B1 - Método de hidroformação para formar um produto hidroformado

Info

Publication number: BRPI0814517B1
Application number: BRPI0814517-2A
Authority: BR
Inventors: Masaaki Mizumura; Koichi Sato; Yukihisa Kuriyama
Original assignee: Nippon Steel Corporation
Priority date: 2007-07-20
Filing date: 2008-07-18
Publication date: 2020-09-15
Also published as: CA2693332A1; EP2172285B1; JPWO2009014233A1; EP2172285A1; KR20100010510A; US20100186473A1; BRPI0814517A2; US8297096B2; CN101754821A; JP4478200B2; CN101754821B; BRPI0814517A8; KR101239927B1; CA2693332C; WO2009014233A1; EP2172285A4

Abstract

método para hidroformação e produto hidroformado. o objetivo é elevar a produção pela eliminação grandemente das quantidades descartadas das extremidades de tubo, impedir rugas devido ao fechamento do molde, enquanto se aplica uma pressão interna, o corte da pluralidade de etapas de hidroformação e um pré-processamento das extremidades de tubo, o corte dos custos de molde pela simplificação do mecanismo de molde, e a obtenção de um produto hidroformado formado com um flange ao longo de seu comprimento inteiro. por esta razão, a presente invenção provê um método de hidroformação o qual coloca um tubo de metal em um molde inferior, no estado com as extremidades de tubo se projetando a partir dali e injeta um fluido pressurizado no tubo de metal através do interior de um punção de selo e gradualmente pressiona os punções de selo contra as extremidades de tubo do tubo de metal, para a aplicação de uma força de prensagem predeterminada, e preenche o interior do tubo de metal com o fluido pressurizado para aplicação de uma pressão interna predeterminada, em seguida, no estado com a pressão interna e a força de prensagem aplicadas, abaixa o molde superior e fecha o molde, de modo a deformar o tubo e terminar o processamento no estado com as extremidades de tubo se projetando a partir do molde e, ainda, a intensificação da pressão interna no tubo de metal, após o fechamento do molde, e o término da operação de formação, e um produto hidroformado processado usando-se estes métodos e tendo um flange através do comprimento inteiro na direção longitudinal.

Description

CAMPO TÉCNICO

[0001] A presente invenção refere-se a um método de hidroforma- ção que compreende um tubo de metal em um molde, o fechamento do molde e, então, a aplicação de pressão interna dentro do tubo para a formação dele em um formato predeterminado e um produto hidro- formado por isto.

ANTECEDENTE DA TÉCNICA

[0002] As etapas de processamento em geral na hidroformação serão explicadas abaixo, usando-se a figura 1.

[0003] Em primeiro lugar, um tubo de metal 1 mais curto no comprimento do que o molde é colocado dentro de uma ranhura do molde inferior 2, de modo que as extremidades de metal do tubo de metal 1 sejam posicionadas no interior a partir das faces de extremidade do molde (mesma figura (a)). O tubo de metal 1 deste exemplo é um exemplo de um tubo reto. No caso de um tubo flexionado, é necessário realizar a flexão de antemão, de modo a se tornar um formato que combine com a ranhura do molde inferior 2.

[0004] Em seguida, o molde superior 3 é abaixado para fechamento do molde e grampeamento do tubo de metal 1 entre o molde inferior 2 e o molde superior 3 (mesma figura (b)).

[0005] Após isso, os punções de selo 4 e 5 são feitos para avançarem. A água é inserida como um fluido de pressurização a partir do punção de selo 4 tendo uma janela de inserção de água 6, enquanto se fazem os punções avançarem. De forma substancialmente simultânea com a água 7 sendo preenchida no interior do tubo de metal 1, os punções de selo 4 e 5 são feitos contatarem as faces de extremidade do tubo de metal 1 para vedação delas, para se evitar que a água 7 vaze (mesma figura (c)).

[0006] Após isso, a pressão dentro do tubo de metal 1 (abaixo, referida como a pressão interna) é elevada para a obtenção do produto hidroformado 8 (mesma figura (d)). Para se evitar que a água 7 vaze e para fixar um selo nesta etapa, o formato de seção transversal das extremidades de tubo 9 do tubo de metal 1 e as vizinhanças de extremidade de tubo 9’ podem ser feitas nos mesmos formatos circulares como antes sendo trabalhado.

[0007] Contudo, quando as faces de extremidade do produto final 10 não são dos mesmos formatos que o material de tubo, uma vez que as extremidades de tubo 9 e as vizinhanças de extremidade de tubo 9’ e as partes de transição 11 são desnecessárias, elas podem ser cortadas e descartadas (mesma figura (e)). Isto é, a produção cai por aquela quantidade.

[0008] Um exemplo de redução nesta queda de produção é descrito em "Automobile Technology (vol. 57, N° 6 (2003) p. 23)". Neste exemplo, as extremidades de tubo não são circulares, mas são retangulares na seção transversal, o mesmo que os formatos de face de extremidade do formato de produto final. Contudo, neste caso, antes da colocação do tubo de metal no molde, uma pré-formação para formação das extremidades de tubo em seções transversais retangulares se torna necessária.

[0009] No método descrito na Publicação de Patente Japonesa (A) N° 2004-42077, um tubo de metal com uma seção transversal circular é colocado como está no molde inferior, de modo que as extremidades de tubo do tubo de metal fiquem dentro das faces externas do molde. Juntamente com a descida do molde superior, as extremidades de tubo são feitas se deformarem para seções transversais retangulares. Os punções de selo de seção transversal retangular são feitos se confinarem contra estas conforme estiver, então, o fluido de pressurização é suprido para o interior do tubo de metal para uma prensagem axial, conforme necessário. Contudo, embora este método possa ser aplicado as seções transversais elípticas, retangulares, oblongas e outras relativamente simples, as extremidades dianteiras dos punções de selo devem ser formadas para os mesmos formatos que as extremidades do artigo conformado. Uma aplicação em seções transversais complicadas é considerada difícil.

[00010] Ainda, para se evitar a formação de rugas no momento do fechamento do molde de hidroformação, a prática tem sido fechar o molde enquanto se aplica uma pressão interna. Com o método, é necessário selar as extremidades de tubo após um fechamento de acabamento do molde, de modo que, por exemplo, conforme descrito na Publicação de Patente Japonesa (A) N° 2001-9529, o método é adotado de fechamento do molde exatamente nas extremidades de tubo e empurrando os punções de selo para assegurar um selo, então, fe- chando-se o molde no centro do tubo. Assim sendo, as extremidades de tubo neste caso são limitadas a formatos de seção transversal circulares, elípticos ou outros simples.

[00011] Por outro lado, a hidroformação tem o defeito de dificuldade de soldagem por pontos e aparafusamento com outras partes após a conformação. Portanto, uma tecnologia para a formação de um flange no momento da hidroformação é proposta na Publicação de Patente Japonesa (A) N° 2001-259754 ou na Publicação de Patente Japonesa (A) N° 2006-61944. Contudo, com estes métodos, as pluralidades de etapas de hidroformação ou punções separados capazes de moverem o molde se tornam necessárias. Ainda, com o método, acredita-se ser difícil formar um flange ao longo do comprimento inteiro, enquanto se aplica uma pressão interna.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[00012] Na presente invenção, o objetivo é elevar a produção do produto hidroformado pela formação mesmo das extremidades de tubo para o formato do produto, tanto quanto possível. Ainda, os inventores propõem um produto hidroformado que tem um flange ao longo de seu comprimento inteiro na direção longitudinal formado por uma etapa única.

[00013] Para resolução do problema, a presente invenção tem como sua essência o seguinte:

[00014] (1) Um método de hidroformação caracterizado pela colo cação de um tubo de metal em um molde inferior em um estado com as extremidades de tubo projetadas do molde, a injeção de um fluido pressurizado no tubo de metal através de um interior de um punção de selo, enquanto se pressionam os punções de selo contra as extremidades de tubo do tubo de metal para a aplicação de uma força de prensagem predeterminada, o enchimento do interior do tubo de metal com um fluido pressurizado para a aplicação de uma pressão interna predeterminada, então, enquanto se aplica a pressão interna e a força de prensagem, o abaixamento do molde superior e o fechamento do molde, a deformação do tubo juntamente com a extremidade de tubo e o acabamento da operação de formação no estado com as extremidades de tubo projetadas do molde.

[00015] (2) Um método de hidroformação, conforme estabelecido em (1), caracterizado, após o fechamento do molde, pela intensificação da pressão interna no referido tubo de metal e a terminação da operação de formação.

[00016] (3) Um método de hidroformação, conforme estabelecido em (1) ou em (2), caracterizado pelo fato de, quando uma área de seção de uma parte de metal do referido tubo de metal em uma seção transversal vertical com uma direção axial do referido tubo de metal for Si (mm2), uma área de seção do interior do referido tubo de metal ser S2 (mm2), uma tensão de escoamento do referido tubo de metal ser YS (MPa), e a referida pressão interna predeterminada ser Pi (MPa), uma força Fi (N) pressionada pelos referidos punções de selo quando do fechamento do molde satisfazer à fórmula (1): PI S2+0,3YS SI<FI<P1S2+0,7YS SI■■■ (1)

[00017] (4) Um método de hidroformação, conforme estabelecido em (3), caracterizado pelo fato de, quando uma área de seção de uma parte de metal do referido tubo de metal em uma seção transversal vertical com uma direção axial do referido tubo de metal for Si (mm2), uma área de seção de uma cavidade do referido molde ser S3 (mm2), uma tensão de escoamento do referido tubo de metal ser YS (MPa), e uma pressão interna intensificada após 0 fechamento do molde ser P (MPa), uma força F (N) pressionada pelos referidos punções de selo quando da intensificação da pressão interna após 0 fechamento do molde satisfazer à fórmula (2): P(S3-SI)+0,5YSSI<F<P(S3-SI)+1 ,5YSSi ■ (2)

[00018] (5) Um método de hidroformação, conforme estabelecido em qualquer um de (1) a (4), caracterizado pelo fato de, quando 0 comprimento pelo qual as extremidades de tubo do tubo de metal se projetam a partir do molde no estado antes de os punções de selo fazerem pressão contra as extremidades de tubo é tornado 0 comprimento do selo, 0 comprimento do selo ser de 2 a 4 vezes a espessura de placa do tubo de metal.

[00019] (6) Um método de hidroformação, conforme estabelecido em qualquer um de (1) a (5), caracterizado pelo fato de uma dureza Rockwell de uma superfície dos punções de selo contatando as extremidades de tubo do tubo de metal ser HRC 50 ou mais, e uma rugosidade de superfície ser Ra 2,0 ou menos.

[00020] (7) Produto hidroformado, caracterizado por compreender um produto deformado integral obtido por uma etapa única de hidroformação por um método conforme estabelecido em qualquer um de (1) a (6), o produto hidroformado caracterizado por ter um flange ao longo do comprimento inteiro na direção longitudinal.

[00021] (8) Produto hidroformado, conforme estabelecido em (7), que tem um fator de curvatura na direção longitudinal.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[00022] A figura 1 proporciona vistas explicativas de uma etapa de hidroformação geral convencional: (a) estado de colocação do tubo de metal 1 na ranhura do molde inferior 2; (b) estado de abaixamento do molde superior 3 para fechamento do molde (fechamento de molde); (c) estado de vedação das extremidades de tubo 9 de tubo de metal 1 pelos punções de selo 4 e 5; (d) estado de elevação da pressão interna para uma operação de formação de extremidade; (e) corte do produto final a partir do tubo formado.

[00023] A figura 2 proporciona vistas explicativas de uma etapa de hidroformação da presente invenção. (a) estado de colocação do tubo de metal 1 na ranhura do molde inferior 2; (b) estado de uso dos punções de selo 12 e 13 para vedação das extremidades de tubo 9 de tubo de metal 1 e aplicação de uma pressão interna; (c) estado de prensagem dos punções de selo 12 e 13 contra as extremidades de tubo 9 para aplicação da pressão interna e naquele estado, o abaixamento do molde superior 3 para fechamento do molde; (d) estado de elevação da pressão interna após o fechamento do molde, de modo a se terminar a operação de formação.

[00024] A figura 3 proporciona vistas explicativas de uma etapa de hidroformação da presente invenção. (a) estado de colocação do tubo de metal 1 na ranhura do molde inferior 2; (b) estado de uso dos punções de selo 12 e 13 para vedação das extremidades de tubo 9 de tubo de metal 1 e aplicação de uma pressão interna; (c) estado de prensagem dos punções de selo 12 e 13 contra as extremidades de tubo 9 para aplicação da pressão interna e naquele estado, o abaixamento do molde superior 3 para fechamento do molde; (d) estado de elevação da pressão interna após o fechamento do molde, de modo a se terminar a operação de formação.

[00025] A figura 4 mostra os resultados experimentais obtidos pela investigação dos efeitos da força de prensagem durante um grampe- amento de molde na pressão de selo de limite.

[00026] A figura 5 mostra os resultados experimentais obtidos pela investigação dos efeitos da força de prensagem durante um aumento da pressão na pressão de selo de limite.

[00027] A figura 6 proporciona vistas explicativas de um produto hidroformado 8 que tem um flange ao longo do comprimento inteiro obtido de acordo com a presente invenção. (a) um produto hidroformado que tem um flange reto ao longo de seu comprimento inteiro; (b) um produto hidroformado que tem um flange que tem uma curvatura em sua direção longitudinal;

[00028] A figura 7 é uma vista em seção transversal de um molde de hidroformação usado nos exemplos.

[00029] A figura 8 é uma vista explicativa de um molde inferior de hidroformação usado no exemplo no caso de um formato flexionado.

MELHOR MODO PARA TRABALHO DA INVENÇÃO

[00030] A figura 2 proporciona um exemplo de formação de um formato de parte tendo dois flanges ao longo do comprimento inteiro pelo método da presente invenção. Abaixo, esta figura será usada para a explicação.

[00031] Em primeiro lugar, conforme mostrado na mesma figura (a), o tubo de metal 1 é colocado no molde inferior 2. Nesse momento, o comprimento do tubo de metal 1 é tornado maior do que o comprimento do molde inferior 2, de modo que o tubo seja colocado em um estado com as extremidades de tubo 9 se projetando ligeiramente a partir das extremidades do molde.

[00032] Aqui, punções de selo do tipo plano 12 e 13 serão explicados. Estes punções diferem no formato dos punções de selo de hidroformação gerais 4 e 5, tal como na figura 1 mencionada acima. As faces de selo 14 se confinando contra as extremidades de tubo formam superfícies planas maiores na área do que as extremidades de tubo. O punção de selo 4 é provido com uma janela de inserção 6 para a água usada como o fluido pressurizado. A posição tem que ser regulada de modo a ser dentro do tubo de metal 1, mesmo no estado das figura 2(b), (c) e (d) explicadas mais tarde.

[00033] Os punções de selo 12 e 13 acima são feitos para gradualmente avançarem, enquanto se enche a água 7 dentro do tubo de metal 1 através da janela de inserção de água 6, de modo a se fazer pressão contra e selar as extremidades de tubo 9 do tubo de metal 1, conforme mostrado na figura 2(b) e aplicando-se uma força de prensagem predeterminada. Ainda, o interior do tubo de metal 1 é preenchido com a água 7 que serve como o fluido pressurizado para a aplicação da pressão interna predeterminada.

[00034] Em seguida, conforme mostrado na figura 2(c), no estado com os punções de selo 12 e 13 pressionados contra as extremidades de tubo 9 para a aplicação da pressão interna ao interior do tubo de metal 1, o molde superior 3 é feito descer para fechamento do molde. No processo, o molde é fechado, enquanto a seção transversal em contato com o molde inferior 2 e o molde superior 3 obviamente e também a seção transversal das partes projetadas não de contato 15 são deformadas. Ainda, caso se feche o molde enquanto se mantém a pressão interna, rugas, etc. não permanecerão após o fechamento do molde. Caso se termine o fechamento do molde sem uma pressão interna, a parte plana no lado de superfície de topo da seção transversal B-B não se tornará plana, mas terminará se tornando um formato convexo.

[00035] Caso se forme o tubo para o formato de parte final no estado da figura 2(c), o processamento termina na mesma figura (c) (acima, a invenção de acordo com (1)), mas, quando é necessário expandir mais o comprimento circunferencial, a pressão interna é intensificada conforme estiver, para se terminar o processamento. Este sendo o caso, conforme mostrado na mesma figura (d), a parte é acabada para um formato ao longo da superfície interna do molde, por meio do que o produto hidroformado final 8 é obtido (a invenção de acordo com (2)).

[00036] Acima, o método de hidroformação de acordo com a presente invenção foi explicado, mas as condições adequadas desejáveis para a formação confiável do selo serão explicadas abaixo, usando-se a figura 3.

[00037] Em primeiro lugar, a força de prensagem desejada para se garantir um selo será explicada.

[00038] A força de prensagem Fi no momento do fechamento do molde (força de prensagem de (b) para (c) da figura 3) será explicada. Os punções de selo 12 e 13 são atuados não apenas pela força de reação no momento da prensagem contra as extremidades de tubo 9, mas também pela força devido à pressão interna predeterminada Pi. A área de seção da superfície interna de tubo gradualmente muda, devi- do à deformação no momento do fechamento do molde. Encontrar de forma acurada o valor da área de seção mudando gradualmente é difícil; então, considerando-se primeiramente a segurança, a área de seção S2 do interior do material de tubo na seção transversal vertical com a direção axial do tubo de metal 1, considerada como sendo a maior área de seção (tubo no estado circular inicial, antes de uma deformação), foi empregada. Isto é, a força devido à pressão interna Pi é cal-culada como P1S2. Assim sendo, a força efetiva para vedação das extremidades de tubo 9 se torna F1-P1S2. Para investigação do valor adequado para esta força, os inventores rodaram testes sob várias condições, para investigação da capacidade de vedação.

[00039] Conforme explicado no Exemplo 1 explicado mais tarde, os inventores rodaram testes usando um molde de hidroformação enquanto se mudava a força Fi fazendo pressão contra os punções de selo, quando do fechamento do molde. Com cada Fi, a pressão interna foi elevada enquanto se mantinha as outras condições de trabalho as mesmas (pressão interna Pi durante 0 fechamento de molde = 10 MPa, força de prensagem F no momento da intensificação de pressão = 300 kN). A pressão interna quando a água 7 no tubo começou a vazar a partir das partes de selo (pressão de selo de limite (MPa)) foi medida. Note que para 0 material de tubo, além de um tubo de aço de espessura de parede de 2,5 mm usado no Exemplo 1, um tubo de aço de 3,2 mm também foi usado.

[00040] Os resultados são mostrados na figura 4. De acordo com os resultados, uma força efetiva F1-P1S2 para vedação das extremidades de tubo no momento do fechamento do molde de quase 0,5YS Si, onde a tensão de escoamento do material de tubo é YS e a área de seção é Si, resulta na pressão e selo de limite mais alta. Em uma faixa menor do que 0,5YS Si, as faces de extremidade são duras para a formação em formatos adequados para vedação, e um vazamento facilmente ocorre pela intensificação subsequente na pressão. Inversamente, na faixa maior do que 0,5YSSi, o formato se torna um em que a face de extremidade enfeixa e um vazamento facilmente ocorre pelo aumento subsequente na pressão. A faixa adequada de 0,3YSSi a 0,7YS Si. Assim sendo, a faixa adequada de Fi pode ser expressa conforme se segue: PrS2+0,3YS Si<Fi<PrS2+0,7YS Si (invenção de (3)).

[00041] Em seguida, a força de prensagem adequada F da etapa (d) para intensificação da pressão após aquilo será explicada.

[00042] Nesta etapa também, uma força devido à pressão interna atua sobre os punções de selo 12 e 13, de modo que a força de prensagem F também tem que ser mudada para uma mudança na pressão interna P. Da mesma forma que para o estudo mencionado acima, uma força de um valor de pelo menos a pressão interna P multiplicada pela área de seção da superfície interna do tubo se torna necessária. A área de seção da superfície interna do tubo desta etapa também muda gradualmente, mas, de novo, considerando-se o lado da segurança, antevendo o caso em que a área de seção é a maior, a área S3 da cavidade de molde do formato-alvo final na seção transversal vertical com a direção axial do tubo de metal foi explorada. Contudo, S3, falando em termos de um tubo de metal após 0 acabamento da operação de formação, torna-se a soma da área do interior do tubo e da área de seção do tubo em si na seção transversal vertical com a direção axial, de modo que a área dentro do tubo se torna S3-S1. Assim sendo, a força efetiva para a vedação das extremidades de tubo 9 se torna F-P(S3-SI). O valor adequado desta força também foi investigado pelos inventores.

[00043] Os inventores rodaram testes usando um molde de hidroformação similar ao acima e tubos de aço (espessuras de parede de 2,5 mm e 3,2 mm), enquanto se mudava de várias formas a força F fazendo pressão contra as extremidades, enquanto se aumentava a pressão. Com cada Fi, a pressão interna foi elevada, enquanto se mantinha as outras condições de trabalho as mesmas (pressão interna Pi durante o fechamento de molde = 10 MPa, força de prensagem Fi durante um fechamento de molde = 75 kN). A pressão quando a água no tubo vazou a partir das partes de selo (pressão de selo de limite (MPa)) foi medida.

[00044] Os resultados são mostrados na figura 5. Note que a abscissa na figura mostra a força F-P (S3-SI) efetiva para a vedação das extremidades de tubo enquanto se eleva a pressão. A P naquele momento é calculada na extremidade pelo valor da pressão no momento do vazamento, isto é, a pressão de selo de limite. A partir dos resultados, a pressão de selo de limite aumenta juntamente com o aumento da força F-P (S3-SI) efetiva para a vedação das extremidades de tubo enquanto se aumenta a pressão. Começando a partir de 1,0YS Si, o passo se torna mais lento. Acima de 1,5YS Si, a pressão não aumenta muito de qualquer forma e, inversamente, cai como uma tendência geral.

[00045] Isto é porque a força de prensagem se torna alta demais, a face de extremidade se enfeixa, e o selo vaporização facilmente. Assim sendo, o limite superior de F-P (S3-SI) é tornado 1,5YS Si. Por outro lado, com referência ao limite inferior, uma pressão de pelo menos em torno de metade da pressão de selo de limite máxima nos respectivos tubos de aço (com espessura de parede de 2,5 mm, de em torno de 100 MPa, enquanto com a espessura de parede de 3,2mm de em torno de 80 MPa) foi tornada a faixa selável e 0,5YS Si foi tornado o limite inferior.

[00046] A partir do dito acima, a faixa adequada de F pode ser expressa conforme se segue: P (S3-SI)+0.5YS SI<F<P (S3-SI)+1.5YS SI (invenção de (4)).

[00047] Em seguida, o comprimento das partes projetadas 15 das extremidades de tubo do tubo de metal a partir das extremidades do molde, quando o tubo de metal é colocado sobre o molde inferior 2 (comprimento de selo Ls) será explicado. Os inventores rodaram testes mudando o comprimento de selo Ls de várias formas. Como resultado, eles aprenderam que, se o comprimento de selo Ls fosse longo demais, as forças de prensagem dos punções de selo 12 e 13 fariam com que as extremidades de tubo se enfeixassem e a vedação se tornaria impossível. Ainda, a pressão interna faz com que o tubo de metal 1 se expanda na direção circunferencial, de modo que a direção axial se retrai um pouco. Assim sendo, também é aprendido que, se o com-primento de selo Ls se tornar curto demais, o tubo de metal 1 entrará na cavidade de molde e a vedação se tornará impossível.

[00048] A partir do dito acima, foi aprendido que o comprimento de selo Ls não deve ser longo demais ou curto demais, especificamente, um valor de em torno de três vezes a espessura de placa t é adequado. Assim sendo, o comprimento de selo Ls desejavelmente é regulado para uma faixa de 2 a 4 vezes a espessura de placa, caso se considerem as variações nos materiais ou nas condições de formação (invenção de acordo com (5)).

[00049] Ainda, as superfícies de selo 14 dos punções de selo 12 e 13 devem ser tão planas quanto possível, para se permitir um deslizamento enquanto as extremidades de tubo são prensadas contra no estado das figura 3(c) e (d). Especificamente, elas preferencialmente são acabadas para uma rugosidade superficial de Ra 2,0 ou menos. Ainda, para se reduzir grandemente o desgaste no momento da produção em massa, as superfícies de selo 14 devem ser de alta resistência. Especificamente, uma dureza Rockwell de HRC 50 ou mais é preferível (invenção de acordo com (6)).

[00050] Caso haja uma hidroformação pelo procedimento acima, um produto hidroformado integral conforme formado por uma etapa única de hidroformação tendo uma parte de flange sobre seu comprimento inteiro, conforme mostrado na figura 6(a) é obtido (invenção de acordo com (7)).

[00051] Ainda, caso se flexione o tubo de antemão e o coloque em um molde de hidroformação tendo uma cavidade que combina com aquele formato flexionado para hidroformação por um procedimento similar, conforme mostrado na mesma figura (b), um produto hidroformado tendo uma curvatura ao longo do comprimento inteiro no interior e no exterior da flexão será obtido (invenção de acordo com (8)).

[00052] Nas figura 6(a) e (b), o exemplo de um membro tendo partes de flange nos dois lados é mostrado, mas um membro tendo uma parte de flange ao longo do comprimento inteiro em apenas um lado também pode ser formato pela presente invenção, sendo desnecessário dizer.

[00053] Abaixo, os exemplos da presente invenção serão mostrados.

Exemplo 1

[00054] Para o material de tubo, um tubo de aço tendo um diâmetro externo de 60,5 mm, uma espessura de parede de 2,5 mm e um comprimento total de 370 mm foi usado. Para o tipo de aço, STKM13B de um tubo de aço feito de aço carbono para estruturas de máquina foi empregado. O molde de hidroformação tinha um formato de seção transversal através do comprimento inteiro conforme mostrado na figura 7, um comprimento de 360 mm e um formato reto. Assim sendo, o comprimento de selo Ls neste caso foi de 5 mm (= 370 - 360)/2), ou duas vezes a espessura de placa de 2,5 mm. Ainda, as extremidades dianteiras dos punções de selo foram feitas em formatos quadrados planos de 120 x 120 mm. Para o material, SKD61 foi empregado. A dureza superficial foi tornada uma dureza Rockwell de HRC 54 a 57. A rugosidade superficial das extremidades dianteiras foi tornada de em torno de Ra 1,6. Os materiais de tubo acima e os moldes foram usados para a hidroformação.

[00055] Como as condições de hidroformação, a pressão interna Pi no momento do fechamento do molde foi tornada 10 MPa, e a força de prensagem Fi foi tornada de 100.000 N. Devido ao tamanho do tubo de aço, a área de seção de tubo de aço Si foi de 456 mm2, a área de seção S2 dentro do tubo foi de 2419 mm2, e YS foi de 382 MPa. A partir do dito acima, 0 que vem a seguir foi calculado: PIS2+0,3YSSI=1 0x2419+0,3x382x456 = 76.448 PIS2+0,7YSSI=1 0x2419+0,7x382x456 = 146.124 então 76.448<Fi(=100.000)<146.124. Assim sendo, durante um fechamento de molde, a pressão interna não caiu muito de todo. O molde poderia ser fechado no estado com a pressão interna aplicada.

[00056] Em seguida, após 0 fechamento do molde, a pressão interna foi elevada e a força de prensagem F foi mudada. Especificamente, os inventores rodaram testes pelo percurso de carga de (1)-+(2)—>(3). (1) Pressão interna de 10 MPa e força de prensagem axial de 110.000 N (2) Pressão interna de 20 MPa e força de prensagem axial de 250.000 N (3) Pressão interna de 80 MPa e força de prensagem axial de 250.000 N

[00057] Os valores de P (S3-SI)+0,5YS SI e de P(S3-Si)+1,5YS Si nos casos de (1) a (3) acima são calculados pelos casos de (1) a (3). Note que a área de seção de molde S3 é de 1880 mm2. P (S3-SI)+0,5YS SI=(1) 101.336, (2) 115.576, (3) 201.016 P (S3-SI)+1,5YS SI=(1) 275.528, (2) 289.768, (3) 375.208

[00058] Os valores acima resultaram. Em todos dentre (1), (2) e (3), os resultados estão na faixa preferível da força de prensagem. Assim sendo, quando se trabalhar o tubo após o fechamento do molde pelo percurso de carga explicado acima, a parte poderá ser formada sem um vazamento de selo.

[00059] Como resultado da hidroformação acima, foi possível obter um produto hidroformado formado com um flange ao longo do comprimento inteiro.

Exemplo 2

[00060] A figura 8 mostra um molde inferior 17 para a formação de um flange no caso de um formato flexionado. Note que o formato de seção transversal da ranhura da cavidade de molde é o mesmo que na figura 5 e tem uma parte de flange nos dois lados ao longo do comprimento inteiro. O raio de curvatura é de 2,07 x 10'3 (= 1/484) (1/mm) ao longo do comprimento inteiro na direção longitudinal. Para o material de tubo, um tubo de aço de STKM13B de diâmetro externo de 60,5 mm, uma espessura de parede de 2,5 mm e um comprimento total de 370 mm, o mesmo que no Exemplo 1, foi usado.

[00061] Em primeiro lugar, o centro do material de tubo foi flexionado por um êmbolo flexionado para um raio de curvatura de 484 mm (= 8 vezes o diâmetro externo do material de tubo). Este tubo flexionado foi colocado na ranhura do molde inferior 17 da figura 8. A distância entre as extremidades de molde na metade da ranhura foi de 360 mm, de modo que caso se colocasse um material de tubo de comprimento de 370 mm, ele se projetará para fora das extremidades de molde por 5 mm cada. Assim sendo, um comprimento de selo Ls do Exemplo 2 de 2 vezes a espessura de placa de 2,5 mm poderia ser assegurado. Após isso, um punção de selo do mesmo formato que no Exemplo 1 foi usado para aplicação de uma força de prensagem enquanto se aplicava uma pressão interna. As condições da pressão interna e da força de prensagem foram reguladas as mesmas que no Exemplo 1. Nesse estado, o molde superior (não-mostrado) foi feito descer para fechamento do molde. Note que o formato de seção transversal do molde superior foi o mesmo formato que a seção transversal do molde superior mostrada na figura 7. As condições de intensificação de pressão após um fechamento de molde e a força de pressão naquele momento foram feitas as mesmas condições que no Exemplo 1.

[00062] Pela etapa acima, foi possível obter um produto hidroformado com um flange ao longo de seu comprimento inteiro, mesmo no caso de um formato flexionado.

APLICABILIDADE INDUSTRIAL

[00063] Conforme explicado acima, de acordo com a presente invenção, a faixa de aplicação de produtos hidroformados é ampliada, de modo que partes possam ser combinadas e o peso possa ser reduzido. Em particular, a aplicação a peças de automóveis resulta em maior redução no peso do veículo e, portanto, em uma economia de combustível melhorada e, como resultado, pode contribuir para a su-pressão do aquecimento global. Ainda, uma aplicação em campos industriais em que nenhum progresso tinha sido feito na aplicação até agora, por exemplo, em produtos elétricos de consumidor, móveis, partes de maquinário de construção, partes de motocicleta e partes de edificação, pode ser esperada.

Claims

1. Método de hidroformação para formar um produto hidroformado em que um tubo de metal (1) é colocado em um par de moldes tendo um molde superior (3) e um molde inferior (2), e o par de moldes está fechado, compreendendo a colocação de um tubo de metal (1) no molde inferior (2) em um estado com as extremidades de tubo (9) projetadas do molde inferior (2), a injeção de um fluido pressurizado (7) no tubo de metal (1) através de um interior de um punção de selo tipo plano (12, 13), enquanto se pressionam os punções de selo contra as extremidades de tubo (9) do referido tubo de metal (1) para a aplicação de uma força de prensagem predeterminada, o enchimento do interior do tubo de metal (1) com o fluido pressurizado (7) para a aplicação de uma pressão interna predeterminada, e então, o abaixamento do molde superior (3) e o fechamento do par de moldes enquanto se aplica a referida pressão interna e a força de prensagem, a deformação do tubo de metal (1) juntamente com a extremidade de tubo (9), caracterizado pelo fato de que compreende ainda: a formação de um flange ao longo de todo o comprimento na direção longitudinal do produto hidroformado, e o acabamento da operação de formação no estado com as extremidades de tubo (9) projetadas do par de moldes, em que, quando uma área de seção de uma parte de metal do referido tubo de metal (1) em uma seção transversal vertical com uma direção axial do referido tubo de metal (1) for Si (mm2), uma área de seção do interior do referido tubo de metal (1) for S2 (mm2), uma tensão de escoamento do referido tubo de metal (1) for YS (MPa), e a referida pressão interna predeterminada for Pi (MPa), uma força Fi (N) pressionada pelos referidos punções de selo quando do fechamento do par de moldes satisfaz a fórmula (1): PI S2+0,3YS SI<FI<PI S2+0,7YS SI■■■ (1).

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado, após o fechamento do par de moldes, pela intensificação da pressão interna no referido tubo de metal (1) e a terminação da operação de formação.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que, quando uma área de seção de uma parte de metal do referido tubo de metal (1) em uma seção transversal vertical com uma direção axial do referido tubo de metal (1) for S1 (mm2), uma área de seção de uma cavidade demarcada pelo referido par de moldes for S3 (mm2), uma tensão de escoamento do referido tubo de metal (1) for YS (MPa), e uma pressão interna intensificada após o fechamento do par de moldes for P (MPa), uma força F (N) pressionada pelos referidos punções de selo quando da intensificação da pressão interna após o fechamento do par de moldes satisfaz a fórmula (2): P(S3-SI)+0,5YSSI<F<P(S3-SI)+1,5YSSI■ (2)

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que, quando o comprimento pelo qual as extremidades de tubo (9) do referido tubo de metal (1) se projetam a partir do par de moldes no estado antes de os punções de selo fazerem pressão contra as extremidades de tubo (9) do referido tubo de metal (1) é tornado o comprimento do selo, o referido comprimento do selo ser de 2 a 4 vezes a espessura de placa do tubo de metal (1).

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que uma dureza Rockwell de uma superfície dos referidos punções de selo contatando as extremidades de tubo (9) do tubo de metal (1) ser HRC 50 ou mais, e uma rugosidade de superfície ser Ra 2,0 ou menos.