ES2203144T3 - Procedimiento para la conformacion de una pieza tubular. - Google Patents

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.