ES2203144T3 - Procedimiento para la conformacion de una pieza tubular. - Google Patents
Procedimiento para la conformacion de una pieza tubular.Info
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Abstract
Procedimiento para la conformación de una pieza tubular (38, 138, 238) con ranuras longitudinales (37, 137, 237) a lo largo de sus paredes, comprendiendo los pasos de: en primer lugar, conformar unas zonas longitudinales debilitadas (35) a lo largo de la pieza tubular, y en segundo lugar, expansionando radialmente dicha parte de la pieza tubular para provocar la fractura de la pared de la pieza a lo largo de las zonas longitudinales (35) para formar con ello ranuras longitudinales (36) durante el proceso de fabricación, antes de que el elemento de fijación sea instalado en la pieza en la que se monta.
Description
Procedimiento para la conformación de una pieza
tubular.
La invención se refiere a un procedimiento para
la conformación de una pieza tubular con ranuras longitudinales en
sus paredes. A modo de ejemplo, la vaina tubular de un remache
ciego con vástago de rotura es una pieza tubular de este estilo, del
tipo que está provisto de múltiples ranuras longitudinales de
manera que, cuando se instala el remache comprimiendo axialmente
parte de la vaina, la vaina se deforma en un cierto número de patas
que se proyectan hacia afuera y que proporcionan una cabeza ciega
que tiene unas dimensiones radiales relativamente grandes de encaje
con la pieza que se está montando. Comercialmente se dispone de
remaches ciegos con vainas ranuradas de este tipo, por ejemplo los
de las marcas registradas BULBEX y TLR. No obstante, dichas piezas
ranuradas longitudinalmente pueden ser utilizadas para muchas otras
aplicaciones.
Con la expresión "ranura" se pretende
incluir tanto los sistemas constructivos en los cuales existe una
distancia entre los bordes o las paredes de las partes del material
de la pieza tubular que están separadas por la ranura, como también
los sistemas constructivos en los cuales los dos bordes o paredes
de la ranura están en contacto uno con otro, existiendo una
discontinuidad mecánica en el material.
Generalmente, dichas piezas ranuradas son
metálicas. Con un metal relativamente blando como el aluminio, la
conformación de las ranuras en una pieza tubular, normalmente se
realiza introduciendo por el orificio de la pieza en bruto una
herramienta de un material mucho más duro, como de acero, que se
ajusta exactamente, la cual lleva un cierto número de nervios
longitudinales que sobresalen en sentido radial, cada uno de los
cuales tiene una dimensión en sentido radial igual como mínimo al
espesor de la pared de la pieza tubular. Cada nervio conforma la
correspondiente ranura longitudinal en la pieza. No obstante si
este método se aplica a piezas tubulares de acero, se encuentra que
se produce un desgaste rápido y excesivo de la herramienta,
especialmente en la parte delantera de los nervios.
Los documentos
EP-A2-0328314 y
US-A-4708553 describen ejemplos de
piezas tubulares provistas de ranuras que conforman elementos de
fijación. Las ranuras se conforman durante la deformación del
elemento de fijación al instalar el elemento de fijación sobre una
pieza. Como consecuencia, en la herramienta de instalación se
produce el problema de desgaste descrito anteriormente.
El documento
EP-A-0631831 describe un remache de
expansión que tiene unas ranuras conformadas durante la extrusión
del remache. Durante la fabricación no se produce ninguna expansión
del remache.
En consecuencia, la presente invención
proporciona en uno de sus aspectos un procedimiento para la
conformación de una pieza tubular con ranuras a lo largo de la
pared, cuyo procedimiento se explica en la reivindicación 1
adjunta.
Otras características de la invención se explican
en las reivindicaciones 2 a 16 que se acompañan. La invención
incluye una pieza tubular que ha sido conformada por medio del
procedimiento, de acuerdo con la invención tal como se explica en la
reivindicación 16.
A continuación y a modo de ejemplo se describirán
algunos ejemplos específicos de la invención, haciendo referencia a
los dibujos que se acompañan, en los cuales:
Las Figuras 1a hasta 1i muestran sucesivas
configuraciones de la pieza en bruto siguiendo un procedimiento de
ejemplo;
Las Figuras 2d a 2h se corresponden con las
Figuras 1d a 1h respectivamente, e ilustran un segundo ejemplo del
procedimiento que es una modificación del primer ejemplo;
Las Figuras 3d a 3h se corresponden con las
Figuras 1d a 1h respectivamente e ilustran un tercer ejemplo del
procedimiento que es una modificación diferente de la del primer
ejemplo;
La Figura 4 ilustra un conjunto de un remache
ciego que incorpora una vaina tubular fabricada según la invención;
y
Las Figuras 5a y 5b muestran el remache de la
Figura 4 en posición montada.
La expresión "pieza en bruto" se utiliza
para referirnos a la pieza tubular en todas estas sucesivas
configuraciones, distintas del producto terminado.
En las Figuras 1, 2 y 3 se muestra la pieza en
bruto por lo menos en sección axial longitudinal y en algunas
figuras también en sección transversal, estando realizada la
sección transversal por la línea de sección marcada con flechas
sobre la sección longitudinal. En algunas Figuras, se muestra
también la matriz en cuyo interior está contenida la pieza en bruto
y un punzón y/o un extractor.
En los ejemplos, normalmente la pieza en bruto es
de acero bajo en carbono y está diseñada para ser utilizada en la
fabricación de la vaina de un remache de unos 5 mm de diámetro
exterior. Los punzones y matrices utilizados en los procesos de
fabricación están fabricados en acero de herramientas. Los
procedimientos de fabricación son puestos en práctica utilizando
una prensa progresiva de estampación en frío, del tipo
corrientemente utilizado en la fabricación de tales vainas de
remaches y de otras piezas, que es bien conocida y comprendida por
los expertos en la materia.
Así, refiriéndonos en primer lugar a la Figura
1a, se ha conformado una pieza en bruto 11 a partir de un taco
cortado del alambre y ha sido conformada con una cabeza 12 que
tiene una depresión axial cónica 13 en el lado de la cabeza. Se
introduce en una matriz 14 que tiene forma cilíndrica con cuatro
nervios longitudinales 15 distribuidos a 90º alrededor de la
matriz. Tal como se ilustra en la Figura 1a, los nervios son de
sección triangular con un ángulo en el vértice de 90º y una cresta
más bien aguda.
A continuación, se introduce un punzón en la
depresión 13 de la pieza en bruto. El punzón 16 es coaxial con un
útil 17 retenido por un resorte 18 y tiene un rebaje anular en su
extremo frontal para alojar la cabeza de la pieza en bruto. El
punzón y el útil empujan a la pieza en bruto para que penetre en el
interior de la matriz, tal como muestra la Figura 1b, hasta que el
extremo frontal llega a hacer contacto con el fondo de la matriz
(la cual está provista en su cara inferior de una espiga de
extracción 21), mientras que la parte de debajo de la cabeza de la
pieza en bruto hace contacto con la cara de la matriz. Tal como se
ilustra en las Figuras 1b y 1c el diámetro del punzón 16 es algo
inferior a la distancia diametral entre las crestas opuestas de los
nervios 15. Al continuar el desplazamiento del punzón 16 en el
interior de la matriz 14 se produce la extrusión inversa del
material de la pieza en bruto hacia arriba alrededor del punzón 16,
al subir el útil coaxial 17 al vencer la presión del resorte. Los
nervios 15 de la matriz 14 han conformado unas ranuras
longitudinales 19 en la cara exterior de la pieza en bruto
extrusionada en sentido inverso, tal como se muestra en la Figura
1c. Estas ranuras se extienden desde la cara de debajo de la cabeza
de la pieza en bruto hasta el extremo opuesto de la pieza en bruto.
El punzón 16 se introduce en el interior de la matriz solamente
hasta que su extremo frontal quede a una cierta distancia del
extremo de la matriz, dejando una gruesa alma 22 en el extremo de la
pieza en bruto, tal como muestran las Figuras 1c y 1d.
Ahora se retiran el punzón 16 y el útil 17, y la
pieza en bruto es expulsada de la matriz por medio del extractor
21. La pieza en bruto tiene la forma que aparece en la Figura 1d, y
en adelante nos referiremos a la misma con el número 23. La mayor
parte de la longitud de la pieza en bruto comprende cuatro zonas
longitudinales 34 con todo el espesor, unida cada una de ellas a la
siguiente mediante una delgada alma longitudinal 35, indicada en la
Figura 1d. La pieza en bruto 23 es introducida ahora en la siguiente
matriz 24, tal como se indica en la Figura 1e (la cual muestra
también un punzón 25 penetrando en la pieza en bruto 23). El
extremo inferior de la matriz 24 está constituido por la cara
superior de la espiga extractora 26. La parte interior 27 de la
matriz, junto al extractor 26 y la parte exterior 28 de la matriz
24, son de un diámetro adecuado para encajar con el diámetro
exterior de la pieza en bruto 23. Sin embargo, una parte intermedia
alargada 29 de la matriz es de un diámetro mayor que el de la pieza
en bruto 23. Esta parte más ensanchada 29 se une a cada una de las
partes extremas de menor diámetro 27, 28 mediante las partes
cónicas 31, 32.
Cuando la pieza en bruto 23 ha sido introducida
totalmente en la matriz 24, de manera que su extremo inferior haga
contacto con la espiga extractora 26 y la superficie de debajo de
la cabeza haga tope con la cara exterior de la matriz, el alma 22 de
la pieza en bruto queda encerrada en el interior de la parte
interna 27 de la matriz que es de un diámetro más reducido. Se
introduce un punzón 25 en el interior de la pieza en bruto. La
Figura 1e ilustra el inicio de este proceso. El punzón tiene un
diámetro principal mayor que el del orificio de la pieza en bruto
23 y tiene el borde delantero 33 achaflanado, para facilitar su
entrada en el orificio de la pieza en bruto. A medida que el punzón
25 va penetrando progresivamente en la matriz, expansiona
radialmente la pieza en bruto 23. Esto tiene el efecto de dilatar
las cuatro zonas longitudinales 34 de espesor total separándolas al
romper las cuatro almas delgadas 35, por lo menos en la mayor parte
de su longitud, para obtener los cuatro espacios 36 que aparecen en
la Figura 1f. El material de las almas adelgazadas 35 ha quedado
endurecido por la deformación, hasta un grado mucho más elevado que
las demás zonas de la pieza en bruto. Este endurecimiento, junto con
la concentración de tensiones en las almas, contribuye a su rotura.
La Figura 1f muestra la completa penetración del punzón 25 en el
interior de la pieza en bruto. La cara inferior del punzón queda
enfrente de la parte inferior cónica 31 de la matriz, y está
ligeramente separada de la parte 22 del alma de la pieza en bruto.
Estos espacios no llegan a la parte del alma del extremo de la
pieza en bruto. Los extremos de cada espacio 36 son cónicos en su
anchura debido al efecto de las partes cónicas 31, 32 de la
matriz.
Ahora se retira el punzón 25, y la espiga
extractora 26 obliga a forzar la extracción de la pieza en bruto de
la matriz 24. La Figura 1g muestra una fase intermedia de esta
acción. Cuando la mayor parte de la pieza en bruto, formando las
cuatro zonas longitudinales 34, es empujada a través de la parte
cónica 32 y la parte exterior 28 de diámetro reducido de la matriz,
pasando a través de la misma, las cuatro zonas 34 son forzadas
radialmente hacia adentro, cerrando de esta forma las cuatro
separaciones longitudinales 36. La Figura 1h muestra la forma de la
pieza en bruto una vez completado este proceso. Los bordes de cada
par de zonas longitudinales adyacentes 34 están en contacto uno con
el otro, adyacentes a la pared interior de la pieza tubular, con
una ranura 37 entre ellos de espesor real cero (es decir, una
discontinuidad física) y una ranura en la parte exterior de la
pieza.
La pieza en bruto, en la forma en que aparece en
la Figura 1h, es introducida entonces en otra matriz (no mostrada)
en donde la parte 22 del alma del extremo de la pieza en bruto es
eliminada mediante una herramienta adecuada (no mostrada), tal como
se indica esquemáticamente en la Figura 1i. De esta forma la pieza
ranurada tubular queda totalmente fabricada como se ilustra en la
Figura 1i.
Un experto en el tema de la estampación en frío
progresiva se dará cuenta de que dejando que dos matrices conformen
la depresión en la pieza en bruto inicial 11 de la Figura 1a, junto
con las dos matrices 14 y 24 y la matriz adicional para eliminar el
extremo del alma, este ejemplo de proceso de fabricación puede ser
llevado a cabo en una prensa de estampación en frío progresiva de
cinco estaciones.
La Figura 2 ilustra una modificación del
procedimiento del ejemplo descrito haciendo referencia a la Figura
1. En la Figura 2, las Figuras 2d a 2h corresponden respectivamente
a las Figuras 1d a 1h. Para más facilidad de comparación y de
comprensión, las partes idénticas están indicadas con números de
referencia idénticos, y las partes correspondientes están indicadas
con números de referencia similares añadiendo 100 al número.
La única diferencia sustancial en esta
modificación es que la matriz 124 tiene una boca de un diámetro
ligeramente mayor. Esto se ve mejor en las Figuras 2e y 2f, que
muestran un espacio anular 41 entre la pieza en bruto 23 y la otra
parte 128 de la matriz adyacente a la boca. El efecto de esto es
que, cuando se expulsa la pieza en bruto, su parte dilatada
radialmente queda reducida a un diámetro ligeramente mayor que su
tamaño original. En consecuencia, las cuatro partes longitudinales
134 no quedan en contacto borde a borde una con la otra, sino que
quedan separadas por unos estrechos espacios 137, como aparece en
la Figura 2h.
En las Figuras 3d a 3h se ilustra un ejemplo
adicional que también se corresponde respectivamente con las
Figuras 1d a 1h. De nuevo, las partes idénticas tienen números de
referencia idénticos, y las piezas se corresponden con números de
referencia similares añadiendo 200. Esta modificación representa
también una modificación del procedimiento del primer ejemplo, pero
es una modificación más importante que la acabada de describir.
En este ejemplo, la pieza tubular en bruto 223
antes de su expansión radial tiene realmente cuatro ranuras 219
distribuidas igualmente a lo largo de su cara interna. El orificio
de la pieza en bruto tiene en realidad una sección cuadrada como se
ilustra en la Figura 3d. Esto se consigue utilizando una matriz y un
punzón que son una modificación de los ilustrados en la Figura 1.
La matriz es de sección cilíndrica y el punzón es de sección
cuadrada. Un experto en el tema de la estampación en frío
comprenderá fácilmente cómo diseñar una matriz y un punzón de este
tipo, que son los inversos de los de la Figura 1. La otra
diferencia es que la pieza en bruto fabricada de esta forma tiene un
orificio que se prolonga completamente a todo el largo del mismo,
sin alma en el extremo aunque la parte de la cola correspondiente
puede ser más gruesa como en 222 en la Figura 3d.
La expansión radial de la pieza en bruto se
consigue por medio de una matriz 224 y un punzón 225. El punzón 225
tiene su extremo 44 de un diámetro más reducido, que encaja en el
interior del extremo opuesto del orificio de la pieza en bruto en
donde estaba la porción del alma 22 en las Figuras 1 y 2. La
expansión radial de la pieza en bruto, y su consiguiente reducción
de diámetro durante su expulsión de la matriz, son prácticamente
idénticas a las descritas en el primer ejemplo del procedimiento
haciendo referencia a la Figura 1. La única diferencia sustancial
en la pieza tubular 238 terminada es que tiene sus cuatro partes
longitudinales 234 separadas por ranuras longitudinales internas,
cada una de las cuales tiende a una ranura 237 de espesor cero
adyacente al exterior de la pieza tubular. No hay que eliminar alma
alguna del extremo de la pieza tubular. De esta manera, el proceso
de fabricación puede ser llevado a cabo en una prensa de estampación
de cuatro estaciones.
La Figura 4 ilustra la forma como una pieza
tubular tal como 38, 138 ó 238 es utilizada en un remache ciego
montado sobre un vástago 41, cuyo vástago tiene una cabeza 42.
Cuando se coloca el remache, al comprimirse axialmente la vaina 38,
138 ó 238, las partes de la vaina en las cuatro ranuras 37, 137 ó
237 conforman cuatro patas plegadas hacia el exterior 43, tal como
aparece en la Figura 5.
La configuración de la pieza tubular 138
ilustrada en la Figura 2h es especialmente ventajosa para ser
utilizada como la vaina de un remache ciego. El hecho de que una
longitud parcial de la vaina tenga su superficie exterior desplazada
radialmente hacia el exterior con respecto a sus extremos favorece
el pandeo inicial de la vaina bajo una compresión axial.
La invención no está limitada a los detalles de
los anteriores ejemplos. Una pieza tubular ranurada puede ser
utilizada para cualquier finalidad apropiada, distinta de la de una
vaina de un remache ciego.
Puede utilizarse una combinación de ranuras,
tanto internas como externas.
Claims (15)
1. Procedimiento para la conformación de una
pieza tubular (38, 138, 238) con ranuras longitudinales (37, 137,
237) a lo largo de sus paredes, comprendiendo los pasos de:
en primer lugar, conformar unas zonas
longitudinales debilitadas (35) a lo largo de la pieza tubular,
y
en segundo lugar, expansionando radialmente dicha
parte de la pieza tubular para provocar la fractura de la pared de
la pieza a lo largo de las zonas longitudinales (35) para formar
con ello ranuras longitudinales (36) durante el proceso de
fabricación, antes de que el elemento de fijación sea instalado en
la pieza en la que se monta.
2. Procedimiento como se ha reivindicado en la
reivindicación 1, comprendiendo además en tercer lugar el paso de
comprimir radialmente la pieza tubular.
3. Procedimiento como se ha reivindicado en la
reivindicación 2, en el cual el tercer paso comprende la compresión
radial de la pieza tubular hasta que los bordes o las paredes de,
por lo menos una parte, de la longitud de cada ranura estén en
contacto entre sí.
4. Procedimiento como se ha reivindicado en la
reivindicación 2, en el cual el tercer paso comprende la compresión
de la pieza tubular, de manera que los bordes o las paredes de por
lo menos una parte de cada ranura se desplacen, aproximándose una a
la otra pero sin llegar a entrar en contacto entre sí.
5. Procedimiento como se ha reivindicado en la
reivindicación 1, en el cual la expansión de la pieza tubular se
consigue introduciendo axialmente en el orificio una espiga (25,
125, 225) de mayor diámetro que el orificio.
6. Procedimiento como se ha reivindicado en la
reivindicación 1, en el cual se consigue la expansión radial de la
pieza tubular colocándola en el interior de la cavidad de una
matriz (24, 124, 224), que tiene una parte de su longitud
correspondiente a la parte antes mencionada de la pieza tubular, de
un diámetro que se corresponde con el diámetro que se desea
aumentado de la pieza tubular, e introduciendo axialmente en el
orificio de la pieza tubular una espiga (25, 125, 225) de mayor
diámetro que el orificio, y en el cual la matriz tiene un diámetro
más reducido por lo menos en una parte de su longitud.
7. Procedimiento como se ha reivindicado en la
reivindicación 6, en el cual se consigue la compresión radial de la
pieza tubular así expansionada, forzando axialmente la parte
expansionada de la pieza tubular a través de una parte de la matriz
(24, 124, 224) de un diámetro más reducido.
8. Procedimiento como se ha reivindicado en la
reivindicación 1, en el cual las zonas longitudinales debilitadas
están provistas de ranuras longitudinales (219) a lo largo de la
superficie interior de la pared de la pieza tubular.
9. Procedimiento como se ha reivindicado en la
reivindicación 1, en el cual las zonas longitudinales debilitadas
las proporcionan unas ranuras longitudinales (35) a lo largo de la
superficie exterior de la pared de la pieza tubular.
10. Procedimiento como se ha reivindicado en la
reivindicación 1, en el cual las zonas longitudinales debilitadas
las proporcionan unas ranuras longitudinales a lo largo de la
superficie interior y unas ranuras longitudinales a lo largo de la
superficie exterior de la pieza tubular.
11. Procedimiento como se ha reivindicado en las
reivindicaciones 8, 9 y 10, en el cual la conformación de las
ranuras longitudinales antes mencionadas se produce en la misma
operación que el conformado del orificio de la pieza tubular.
12. Procedimiento como se ha reivindicado en la
reivindicación 11, en el cual el conformado de las ranuras se
consigue mediante extrusión inversa.
13. Procedimiento como se ha reivindicado en
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual la pieza
tubular está conformada inicialmente de forma que el orificio llega
hasta cerca de uno de los extremos de la pieza, siendo abierto el
orificio en este extremo de la pieza en una operación
posterior.
14. Procedimiento como se ha reivindicado en
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en el cual la pieza
tubular está conformada inicialmente con un orificio que se extiende
completamente a lo largo de su longitud.
15. Elemento tubular (38, 138, 238) que ha sido
conformado mediante un procedimiento como ha sido reivindicado en
cualquiera de las reivindicaciones precedentes.
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| GB9812093 | 1998-06-05 | ||
| GB9812093A GB2337951B (en) | 1998-06-05 | 1998-06-05 | Method of forming a tubular member |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2203144T3 true ES2203144T3 (es) | 2004-04-01 |
Family
ID=10833251
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES99925204T Expired - Lifetime ES2203144T3 (es) | 1998-06-05 | 1999-06-04 | Procedimiento para la conformacion de una pieza tubular. |
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