ES2204400T3 - Procedimiento para un proceso integrado de termotratamiento. - Google Patents
Procedimiento para un proceso integrado de termotratamiento.Info
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Abstract
Un procedimiento para fabricar componentes conformados en frío (12) partiendo de un material de aluminio termotratable, que comprende las etapas siguientes: - la producción de una banda o chapa de aluminio (1), - el almacenamiento intermedio de la banda o chapa de aluminio (1), - el termotratamiento de la banda o chapa de aluminio (1), - el conformado en frío de la banda o chapa de aluminio (1), en el que el termotratamiento se produce en un momento cercano al conformado en frío.
Description
Procedimiento para un proceso integrado de
termotratamiento.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para fabricar componentes conformados en frío
partiendo de un material de aluminio termotratable, en el cual se
lleva a cabo un termotratamiento integrado en el proceso. Para
fabricar componentes conformados en frío, en particular componentes
embutidos, es preferible utilizar materiales de aluminio
termotratable, tales como Al-Mg-Cu,
Al-Mg-Si,
Al-Zn-Mg,
Al-Cu-Mg o aleaciones comparables.
En este caso, las aleaciones termotratables, en particular, poseen
ventajas con respecto a las resistencias alcanzables por medio de la
influencia del calor. Así, por ejemplo, los componentes de la
carrocería de un vehículo, tales como la capota del motor, las
puertas, etc., que se han fabricado partiendo de una aleación de
Al-Cu-Mg o de
Al-Mg-Si, han demostrado su utilidad
en el terreno de la fabricación de automóviles. La resistencia de
los componentes fabricados con estas aleaciones se puede aumentar
por ejemplo, mediante la actuación del calor de un esmaltado en
estufa ("endurecido al horno").
Es típico utilizar una banda de aluminio que se
haya fabricado por medio de la laminación secuencial en caliente y
en frío de un desbaste de aluminio fundido, para fabricar
componentes de aluminio conformados en frío. Un termotratamiento, el
cual incluye el recocido de la banda dentro de un horno de marcha
continua, se lleva a cabo a continuación del proceso de laminado,
como una función del estado particular de la banda de aluminio que
el usuario final desee.
Un procedimiento de este tipo se describe, por
ejemplo, en la solicitud alemana de patente publicada 196 19 034
A1. En este procedimiento, ya conocido, la banda de aluminio se
recuece en blando antes de que se le dé forma de componente, con el
fin de aumentar la manejabilidad del material de aluminio. En este
caso es preferible realizar el termotratamiento correspondiente
utilizando un aparato calefactor que funcione por inducción. Se
pueden introducir grandes cantidades de calor en el material que se
va a recocer en un tiempo que, de una manera relativa, es corto con
la utilización de ese aparato.
En conexión con el tratamiento de aleaciones de
aluminio no termotratado, también se conoce el recocido blando de
piezas en bruto redondas cortadas de la correspondiente banda de
aluminio, antes de que se les dé forma de cuerpos, por la solicitud
alemana de publicación de patente 1 087 815.
Los diversos estados de suministro de las bandas
de aluminio se especifican, por ejemplo, en
Aluminium-Zentrale: Aluminium Taschenbuch (Central
del aluminio: Manual del aluminio),
Aluminium-Verlag Dusseldorf, 1974 pgs. 989 y
ss..
El horno de marcha continua, utilizado para
realizar los procedimientos según esta clase para la fabricación de
componentes con aleaciones de aluminio termotratable, se tiene que
diseñar de tal manera que las bandas, con una anchura y un espesor
que varían muchísimo, se puedan recocer dentro del mismo. Esto, por
una parte, causa unos costes de inversión altos para la instalación
y el funcionamiento de hornos de este tipo. Por otro lado, en la
práctica, también existe el problema en el que hay que recocer no
solo bandas anchas y finas sino también bandas estrechas que tengan
un espesor más grande. Esto hace que el diseño de un horno de
marcha continua sea difícil en tal manera que sea capaz de realizar
cualquier trabajo de termotratamiento, a la vez que se tiene en
consideración las utilizaciones de la capacidad que se deseen.
Es típico que la fabricación de bandas de
aluminio que se acaba de indicar se realice en un tren de
laminación. El fabricante, donde el componente que se va a producir
se fabrica de material de aluminio, por medio del conformado en
frío, obtiene las bandas o chapas de aluminio del laminador. Más
tarde, es típico que el material se almacene durante cierto tiempo
en el almacén del fabricante antes de que se suministre para el
conformado en frío. En este caso el almacén hace las veces de
almacenamiento intermedio, a través del cual se garantiza que
siempre haya material disponible para el proceso de
fabricación.
Un problema en el almacenamiento de bandas de
aluminio producidas partiendo de materiales termotratables, del tipo
que se ha descrito arriba, es que las bandas, las cuales se
encuentran en estado recocido y templado, al salir del laminador, se
hallan en un estado que no es estable. Por consiguiente, de
inmediato después de que ha terminado el termotratamiento, empieza
un proceso al que se le denomina "endurecimiento por
envejecimiento", en el transcurso del cual se forman fases de
material fino, metaestable, en cantidades en aumento, a través de
las cuales se perjudica la manejabilidad del material. Por lo
tanto, las bandas de aluminio se deben llevar al conformado en frío
dentro de unos plazos de tiempo específicos, dentro de, como
máximo, 14 días después de su producción. Una vez que ha pasado
este plazo de tiempo, las bandas se endurecen por precipitación de
una manera tan fuerte que ya no se puede garantizar el proceso de su
elaboración adicional sin fallo alguno. Esta almacenabilidad tan
limitada de las bandas de aluminio causa problemas de logística
para el fabricante y el peligro de que, en caso de una retención,
grandes cantidades de bandas de aluminio, mantenidas en reserva, se
harán inutilizables.
La presente invención se basa en el objeto de
especificar un procedimiento para producir componentes conformados
en frío de materiales de aluminio termotratable, en el cual las
propiedades de trabajo de la banda de aluminio que se utilice son
independientes del tiempo de almacenamiento.
\newpage
Este objeto se consigue, según la presente
invención, por el procedimiento de producir componentes conformados
en frío partiendo de un material de aluminio termotratable, el cual
comprende las etapas siguientes:
- -
- la producción de una banda o chapa de aluminio,
- -
- el almacenamiento intermedio de la banda o chapa de aluminio,
- -
- el termotratamiento de la banda o chapa de aluminio,
- -
- el conformado en frío de la banda o chapa de aluminio.
Teniendo lugar el termotratamiento en un momento
próximo al conformado en frío. Es típico que el termotratamiento
comprenda el recocido y templado de la banda o chapa de
aluminio.
En contraste con el procedimiento típico, la
presente invención prevé que el termotratamiento de las bandas de
aluminio, o de las chapas de aluminio, solo se realice después del
almacenamiento, muy poco antes del conformado en frío. Como, según
la presente invención, solo hay un plazo de tiempo corto entre el
termotratamiento y el conformado en frío, puede que el proceso de
endurecimiento por envejecimiento no ocurra más hasta un punto
importante. La banda o chapa de aluminio se encuentra en un estado
de microestructura el cual es óptimo para el conformado en frío, en
el que posee un límite convencional bajo de elasticidad, una
resistencia favorable a al tracción, y un límite alto de
alargamiento, al entrar en el aparato de conformado en frío.
Una ventaja adicional más de la presente
invención es que ya no es necesario someter la banda o chapa
laminada de aluminio a un tratamiento de recocido extenso antes de
su almacenamiento en el almacén del fabricante. De este modo, por
ejemplo, la inversión importante para instalar y para hacer
funcionar el horno de marcha continua, que se utiliza en el
recocido según el procedimiento tradicional, se puede ahorrar. En su
lugar se pueden montar aparatos pequeños, compactos y, por lo
tanto, efectivos en relación con el coste, para el termotratamiento
en el fabricante. Estos aparatos se pueden optimizar con respecto
al trabajo particular del calentamiento sin problemas. De esta
manera el fabricante llega a ser independiente en cuanto a las
fechas tope y puede consumir la banda o chapa de aluminio
particular que sea necesaria en cualquier momento en línea con la
necesidad real. Los obstáculos de la capacidad o la utilización
insuficiente de los aparatos empleados para el proceso de
fabricación de las bandas o chapas de aluminio se pueden evitar.
De forma simultánea se dispone de un material de
partida para fabricar los productos finales con un estado óptimo por
lo que respecta a su manejabilidad. De este modo, por medio del
procedimiento según la presente invención, no solo se reducen los
costes de inversión y explotación y aumenta de manera muy
significativa la eficiencia de la utilización en el proceso de
fabricación de las bandas de aluminio o chapas de aluminio, sino
que también la calidad de los productos fabricados aumenta.
El procedimiento según la presente invención es
en especial idóneo para la producción de componentes hechos con
bandas o chapas de aluminio las cuales tienen poca anchura y un
espesor mayor en comparación con la anchura. Las bandas de este
tipo se pueden, precisamente, termotratar con eficiencia en aparatos
que se pueden fabricar y manejar con efectividad en cuanto al
coste, en particular con aparatos de calentamiento que son aptos
para su diseño según el trabajo en especial, en contraste con los
hornos de marcha continua típicos que se utilizan. Esto conduce al
procedimiento según la presente invención con ventajas muy
importante, en especial, en los costes sobre la producción típica
de bandas o chapas de aluminio de este tipo durante el proceso de
bandas o chapas más estrechas y más gruesas. Por lo tanto, puede
ser preferible tratar las bandas con una anchura de hasta 1.000 mm
y un grosor de más de 3 mm, con el empleo del procedimiento de la
presente invención.
Otra ventaja esencial más de la presente
invención, dentro del contexto del proceso de fabricación de
bandas o chapas de aluminio más gruesas y más estrechas, es que los
aparatos que se utilizan para calentar las bandas o chapas se
pueden diseñar, sin gasto especial, de tal manera que se garantiza
la impregnación fiable de la banda o chapa particular de aluminio.
Esto conduce a una mejora adicional en la calidad de loa productos
finales fabricados con las bandas o chapas gruesas.
Una realización, en especial, ventajosa de la
presente invención se distingue porque el calentamiento durante el
recocido se lleva a cabo por inducción. Los aparatos en los cuales
el calentamiento inductivo de un producto particular, que se va a
tratar, se realiza por medio de un campo electromagnético que
permite que el calentamiento de la banda, que se va a calentar a la
temperatura de recocido que se desee, en poco tiempo. En este caso,
tanto la duración como el aumento de la temperatura se pueden
regular con exactitud, de forma que se consiga un tratamiento
óptimo. Por esta razón, los aparatos que funcionan por inducción
son idóneos, en particular, para el termotratamiento de bandas o
piezas en bruto estrechas y gruesas, que se producen de tales
bandas, para las cuales es necesaria la impregnación adecuada del
material, lo cual solo se puede garantizar, con dificultades, en
los hornos de marcha continua que típicamente se utilizaban.
También se concibe, por supuesto, calentar las
bandas dentro de hornos que funcionan utilizando gas u otros
portadores de energía, por ejemplo, antes del conformado en frío.
Esto viene indicado, por ejemplo, si las condiciones estructurales
hacen que el conjunto de los componentes necesarios para el
calentamiento inductivo, tales como las bobinas, inversores, etc.,
sea difícil.
En muchas aplicaciones resulta oportuno adaptar
la banda de aluminio en forma de piezas en bruto antes de que se
lleve al conformado en frío. En este caso resulta favorable si la
tal adaptación se lleva a cabo en una posición central desde la cual
las piezas en bruto se surten a los aparatos para el conformado en
frío, y si el termotratamiento de la banda de aluminio se lleva a
cabo inmediatamente antes de su entrada en el aparato adaptador.
Con esta medida se puede reducir el gasto del termotratamiento. De
modo simultáneo, el tiempo que transcurre entre el corte a la
longitud deseada y el conformado en frío es tan breve que el
indeseado endurecimiento por envejecimiento solo ocurre hasta un
ligero alcance y no tiene influencia apreciable alguna en el
resultado del conformado en frío.
Con el fin de minimizar el tiempo que transcurre
entre el termotratamiento y el conformado en frío resulta ventajoso,
según una realización más de la presente invención, si el
termotratamiento se lleva a cabo en la región de la entrada del
aparato que se utilice para el conformado en frío. Con este
procedimiento se garantiza que la banda de aluminio y/o la pieza en
bruto, producida partiendo de la misma, llegue al conformado en
frío en el mejor estado posible para más procesos. Los aparatos
calefactores que funcionan por inducción son, en especial,
convenientes para llevar a cabo estas operaciones, debido a su
pequeño tamaño.
La presente invención se explica con mayor
detalle, a continuación, sobre la base de un dibujo el cual ilustra
dos realizaciones ejemplares.
La figura 1 es una ilustración esquemática de una
secuencia de un procedimiento durante la fabricación de un
componente embutido;
La figura 2 muestra una ilustración esquemática
de una secuencia de un procedimiento durante la producción
simultánea de múltiples componentes embutidos indiferentes prensas
multietápicas.
Una banda de aluminio 1, fabricada con una
aleación termotratable, de poca anchura y gran espesor, se produce
partiendo de un desbaste de manera típica por medio del laminado en
un tren de laminación 2. La banda de aluminio 1, enrollada en las
bobinas 3, sale del tren de laminación 2 sin que se haya sometido
antes a un termotratamiento final, tal como el recocido por
solubilización y templado en un horno de marcha continua.
Las bobinas 3 se suministran al fabricante, que
puede ser una fábrica para la producción de componentes de la
carrocería de vehículos, por ejemplo, y se almacenan en su almacén
5. Las bobinas 3 se van tomando del almacén 5 según se vayan
necesitando y se trasladan a la cadena de producción 6.
La cadena de producción incluye un aparato
desbobinador 7, un aparato para el termotratamiento 8, una prensa
estampadora de piezas en bruto 9 y una prensa multietápica 10.
Entre otras cosas y, además de las prensas multietápicas, hay otros
equipos e instalaciones que también se consideran aparatos para el
conformado en frío, es decir, prensas conformadoras, aparatos para
la formación de perfiles estampados. El aparato para el
termotratamiento 8 se coloca en la región de entrada 9a de la prensa
estampadora de piezas en bruto 9. El aparato 8 incluye un
dispositivo 8a para el calentamiento por inducción (no se ilustra
con detalle aquí) y un aparato para enfriamiento rápido 8b (que
tampoco se ilustra con detalle aquí). Una bobina de inducción (no
ilustrada), la cual se extiende por encima de la anchura del
producto que se va a calentar y que genera un campo
electromagnético, el cual hace que el calentamiento del producto
particular, situado dentro del alcance efectivo de la bobina de
inducción, se coloque dentro del aparato calefactor 8a.
Las bobinas 3, que se toman del almacén 5, se
colocan dentro del aparato desbobinador 7 y, desde allí, la banda de
aluminio 1, desenrollada, se lleva al aparato para el
termotratamiento 8. La sección de la bobina de aluminio 1,
localizada dentro del aparato para el termotratamiento 8, se lleva
hasta la temperatura de recocido por solubilización durante poco
tiempo, 2 a 3 segundos, por ejemplo, por medio del aparato
calefactor 8a que funciona por inducción. A continuación la sección
afectada de la banda de aluminio 1, la cual se calienta a la
temperatura de recocido se enfría con rapidez dentro del aparato
enfriador 8b. La sección de la banda de aluminio 1, termotratada de
este modo, llega más tarde a la prensa estampadora de piezas en
bruto 9, la cual estampa las piezas en bruto 11 procedentes de la
banda. Entonces las piezas en bruto 11 se surten a la prensa
multietápica 10.
Las piezas en bruto recocidas y templadas 11 se
forman en frío para componentes de la carrocería de vehículos 12
dentro de la prensa multietápica 10. Debido a la corta distancia
que hay entre el aparato para el termotratamiento 8, la prensa
estampadora de piezas en bruto 9 y la prensa multietápica 10, el
tiempo que transcurre entre el termotratamiento y el conformado en
frío en la prensa multietápica 10 es corto. Por consiguiente las
piezas en bruto se encuentran en un estado microestructural el cual
es óptimo por lo que respecta a su manejabilidad en el momento de su
entrada en la presa multietápica 10.
En la secuencia del procedimiento que se ilustra
en la figura 2 hay una cadena de producción 20 que comprende un
aparato desbobinador 21, un aparato para el termotratamiento 22,
una prensa estampadora de piezas en bruto 23 y varias prensas
multietápicas 24, 25, 26, 27, 28 y 29.
El aparato para el termotratamiento 22 se coloca
dentro de la región de entrada 23a de la prensa estampadora de
piezas en bruto 23. Igual que el aparato para el termotratamiento 9
que se ilustra en la figura 1, comprende un aparato 22a (que no se
ilustra con detalle aquí) para el calentamiento por inducción y un
aparato para el enfriamiento rápido 22b (que tampoco se ilustra con
detalle aquí).
Una banda de aluminio 31, la cual está enrollada
den la bobina 30 y está fabricada de aleación termotratable y que
antes se había producido en un tren de laminación, al igual que en
el ejemplo de realización que se ilustra en la figura 1, y que
estuvo almacenada en un almacén del fabricante, se surte dentro del
aparato desbobinador 21. Desde el aparato desbobinador 21, la banda
de aluminio se pasa dentro del aparato para el termotratamiento 22,
en el cual se calienta con brevedad por medio del aparato calefactor
22a hasta la temperatura de recocido por solubilización y a
continuación se templa por medio del aparato de enfriamiento rápido
22b. La banda de aluminio 31, la cual se termotrató de esta manera
y que tiene un estado que es óptimo para el conformado en frío,
llega entonces a la prensa estampadora de piezas en bruto 23, en la
cual las piezas en bruto 33 se estampan partiendo de la banda de
aluminio 31. Las piezas en bruto 33 llegan, desde la prensa
estampadora de piezas en bruto 23, a las prensas multietápicas 24 a
29, dentro de las cuales se las forman en frío, en varias etapas,
para la obtención de componentes para la carrocería de
automóviles.
| 1 | banda de aluminio |
| 2 | tren de laminación |
| 3 | bobinas |
| 4 | fabricante |
| 5 | almacén |
| 6 | cadena de producción |
| 7 | aparato desbobinador |
| 8 | aparato para el termotratamiento |
| 8a | aparato para calentamiento por inducción |
| 8b | aparato para enfriamiento rápido |
| 9 | prensa estampadora de piezas en bruto |
| 10 | prensa multietápica |
| 10a | región de entrada de la prensa multietápica 10 |
| 11 | piezas en bruto |
| 12 | componentes de la carrocería de vehículos |
| 20 | cadena de producción |
| 21 | aparato desbobinador |
| 22 | aparato para el termotratamiento |
| 22a | para el calentamiento por inducción |
| 22b | aparato para enfriamiento rápido |
| 23 | prensa estampadora de piezas en bruto |
| 23a | región de entrada de la prensa estampadora de piezas en bruto |
| 23 24, 25, 26, 27,28 y 29 | prensas multietápicas |
| 30 | bobina |
| 31 | banda de aluminio |
| 33 | piezas en bruto. |
Claims (9)
1. Un procedimiento para fabricar componentes
conformados en frío (12) partiendo de un material de aluminio
termotratable, que comprende las etapas siguientes:
- -
- la producción de una banda o chapa de aluminio (1),
- -
- el almacenamiento intermedio de la banda o chapa de aluminio (1),
- -
- el termotratamiento de la banda o chapa de aluminio (1),
- -
- el conformado en frío de la banda o chapa de aluminio (1),
en el que el termotratamiento se produce en un
momento cercano al conformado en frío.
2. El procedimiento de la reivindicación 1,
que se caracteriza porque el
termotratamiento incluye el recocido y templado de la banda o chapa
de aluminio (1).
3. El procedimiento de la reivindicación 2,
que se caracteriza porque el calentamiento
durante el recocido se realiza por inducción.
4. El procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes
que se caracteriza porque la banda o chapa
de aluminio (1) se adapta en forma de piezas en bruto (11) antes de
que se la lleve al conformado en frío.
5. El procedimiento según la reivindicación
4,
que se caracteriza porque las piezas en
bruto (11) se adaptan antes del termotratamiento.
6. El procedimiento según la reivindicación
4,
que se caracteriza porque la adaptación se
realiza en una posición central, desde la cual las piezas en bruto
(11) se trasladan a los aparatos para el conformado en frío, y el
termotratamiento de la banda o chapa de aluminio (1) se lleva a cabo
inmediatamente antes de la entrada en el aparato adaptador (8).
7. El procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 5,
que se caracteriza porque el
termotratamiento se realiza en la región de entrada del aparato (10)
que se utiliza para el conformado en frío.
8. El procedimiento según una de la
reivindicaciones precedentes,
que se caracteriza porque la banda o chapa
de aluminio (1) tiene una anchura de hasta 1.000 mm.
9. El procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes,
que se caracteriza porque la banda o chapa
de aluminio (1) tiene un grosor de más de 3 mm.
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| DE19926229A DE19926229C1 (de) | 1999-06-10 | 1999-06-10 | Verfahren zum prozeßintegrierten Wärmebehandeln |
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ID=7910639
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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