ES2204400T5 - Procedimiento para el termotratamiento integrado en el proceso. - Google Patents

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

La 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 termotratables, tales como Al-Mg-Cu, Al-Mg-Si, Al-Zn-Mg, Al-Cu-Mg o aleaciones comparables. En este caso, las 5 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 de secado al horno (“endurecido al 10 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 15 final desee.

Un procedimiento de este tipo se describe, por ejemplo, en la publicación para información de solicitud de patente alemana 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 20 pueden introducir grandes cantidades de calor en el material que se va a recocer en un tiempo relativamente 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 publicación para llamamiento a oposiciones de solicitud de patente alemana 1 087 815. 25

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 30 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 35 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 40 almacén hace las veces de almacenamiento intermedio, a través del cual se garantiza que siempre haya material disponible para el procesamiento.

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 de templado rápido, al salir del laminador, se hallan en un estado que no es estable. Por consiguiente, de inmediato después de que ha 45 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 50 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 invención se basa en el objetivo de especificar un procedimiento para producir componentes conformados en frío de materiales de aluminio termotratable, en el cual la procesabilidad de la banda de aluminio que se utilice sea 55 independiente del tiempo de almacenamiento.

Este objetivo se consigue, según la invención, mediante un procedimiento para fabricar componentes conformados en frío partiendo de un material de aluminio termotratable con las características de la reivindicación 1. Es típico que el termotratamiento comprenda un recocido y templado rápido de la banda o chapa de aluminio.

En contraste con el procedimiento típico, la invención prevé que el termotratamiento de las bandas de aluminio solo se realice después del almacenamiento, muy poco antes del conformado en frío. Como, según la invención, solo 5 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 de aluminio se encuentra de este modo en un estado de microestructura óptimo para el conformado en frío, en el que posee un límite de elasticidad bajo, una resistencia favorable a la tracción apropiada, y coeficientes de extensión elevados, al entrar en el aparato de conformado en frío. 10

Una ventaja adicional más de la invención es que ya no es necesario someter la banda 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 15 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 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. 20

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 procesabilidad. De este modo, por medio del procedimiento según la 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. 25

El procedimiento según la invención es en especial idóneo para la producción de componentes hechos con bandas de aluminio que tengan 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 pudiendo estar los aparatos de calentamiento adaptados al objetivo planteado en especial, a diferencia de los hornos de marcha continua típicos que se utilizan. Esto conduce a que el procedimiento 30 según la invención posea, en especial, claras ventajas en los costes sobre la producción típica de bandas de aluminio de este tipo el procesamiento de bandas estrechas y gruesas. Por lo tanto, con el procedimiento según la invención, se procesan preferiblemente bandas con una anchura de hasta 1.000 mm y un grosor de más de 3 mm.

Otra ventaja esencial más de la invención, dentro del contexto del proceso de fabricación de bandas de aluminio más gruesas y más estrechas, es que los aparatos que se utilizan para calentar las bandas se pueden diseñar, 35 sin gasto especial, de tal manera que se garantizando un calentamiento completo fiable de la banda particular de aluminio. Esto conduce a una mejora adicional en la calidad de los productos finales fabricados con las bandas gruesas.

Una realización, especialmente ventajosa de la 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 la acción de un campo electromagnético, permiten el calentamiento de la 40 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, para las cuales es necesario un calentamiento total adecuado del material, lo cual solo se puede garantizar con dificultades en los hornos de marcha continua que típicamente se utilizaban. 45

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 confeccionar la banda de aluminio en forma de recortes antes de que 50 se lleve al conformado en frío. En este caso resulta favorable si la tal confección se lleva a cabo en una posición central desde la cual o recortes 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 de confección. 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 55 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 invención, que el termotratamiento se lleve 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 o el recorte, producido partiendo de la misma, llegue al conformado en frío en el mejor estado posible para el ulterior procesamiento. Son, especialmente adecuados para llevar a cabo estas operaciones, debido a su pequeño tamaño, los 5 aparatos calefactores que funcionen por inducción.

La invención se explica con mayor detalle a continuación sobre la base de un dibujo que representa dos ejemplos de realización:

La figura 1 muestra en representación esquemática una secuencia de un procedimiento durante la fabricación de un componente embutido; 10

La figura 2 muestra en representación esquemática una secuencia de un procedimiento durante la producción simultánea de múltiples componentes embutidos en diferentes prensas multietapa.

Una banda de aluminio 1, fabricada con una aleación endurecible, 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 15 como el recocido de disolución y templado rápido en un horno de marcha continua.

Las bobinas 3 se suministran a un fabricante 4, 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 20 prensa estampadora de pletinas 9 y una prensa multietapa 10. Entre otras cosas y, además de las prensas multietapa, hay otros equipos e instalaciones que también se consideran aparatos para el conformado en frío, es decir, prensas conformadoras, P.ej: aparatos para el perfilado con rodillos. El aparato para el termotratamiento 8 se coloca en la región de entrada 9a de la prensa estampadora de pletinas 9. El aparato 8 incluye un dispositivo 8a para el calentamiento por inducción indicado aquí en particular y un aparato para templado rápido 8b que tampoco esrá representado en 25 particular. En el aparato calefactor 8a está dispuesta una bobina de inducción no indicada, que 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.

Las bobinas 3, que se toman del almacén 5, se colocan en 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, que 30 se encuentra en el aparato para el termotratamiento 8, se lleva hasta la temperatura de recocido de solución durante poco tiempo, 2 a 3 segundos, por ejemplo, por medio del aparato calefactor 8a que funciona por inducción. A continuación la sección en cuestión de la banda de aluminio 1, calentada a la temperatura de recocido se enfría con rapidez en del aparato de templado rápido 8b. La sección de la banda de aluminio 1, termotratada de este modo, llega más tarde a la prensa estampadora de pletinas 9, la cual estampa los recortes 11 procedentes de la banda. Entonces 35 los recortes 11 se surten a la prensa multietapa 10.

Los recortes 11 recocidos y templados se conforman rápidamente en frío como componentes de la carrocería de vehículos 12 en de la prensa multietapa 10. Debido a la corta distancia que hay entre el aparato para el termotratamiento 8, la prensa estampadora de pletinas 9 y la prensa multietapa 10, el tiempo que transcurre entre el termotratamiento y el conformado en frío en la prensa multietapa 10 es corto. Por consiguiente los recortes 11 se 40 encuentran en un estado microestructural el cual es óptimo por lo que respecta a su conformabilidad en el momento de su entrada en la presa multietapa 10.

En la secuencia del procedimiento representado 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 pletinas 23 y varias prensas multietapa 24, 25, 26, 27, 28 y 29. 45

El aparato para el termotratamiento 22 está dispuesto en la región de entrada 23a de la prensa estampadora de piezas en bruto 23. Igual que el aparato para el termotratamiento 9 representado en la figura 1, comprende un aparato 22a para el calentamiento por inducción igualmente no representado en particular y un aparato para el templado rápido 22b igualmente no representado en particular.

Una banda de aluminio 31, la cual está enrollada en la bobina 30 y está fabricada de aleación endureciblele y 50 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 al aparato desbobinador 21. Desde el aparato desbobinador 21, la banda de aluminio se pasa alimenta al aparato para el termotratamiento 22, en el cual se calienta con brevedad por medio del aparato calefactor 22a hasta la temperatura de recocido de solución y a continuación se

templa rápidamente por medio del aparato de templado rápido 22b. La banda de aluminio 31, termotratada de esta manera y que presenta un estado que es óptimo para el conformado en frío, llega entonces a la prensa estampadora de piezas en bruto 23, en la cual se estampan los recortes 33 de la banda de aluminio 31. Los recortes 33 llegan, desde la prensa estampadora de pletinas 23, a las prensas multietapa 24 a 29, en las cuales se conforman en frío, en varias etapas, para la obtención de componentes para la carrocería de automóviles. 5

Relación de los números de referencia.

1 banda de aluminio

2 tren de laminación

3 bobinas

4 fabricante 5

5 almacén

6 cadena de producción

7 aparato desbobinador

8 aparato para el termotratamiento

8a aparato para calentamiento por inducción 10

8b aparato para templado rápido

9 prensa estampadora de pletinas

10 prensa multietapa

10a región de entrada de la prensa multietapa 10

11 recortes 15

12 componente de la carrocería de vehículos

20 cadena de producción

21 aparato desbobinador

22 aparato para el termotratamiento

22a aparato para el calentamiento por inducción 20

22b aparato para templado rápido

23 prensa estampadora de pletinas

23a región de entrada de la prensa estampadora de pletinas 23

24, 25, 26, 27,28 y 29 prensas multietapa

30 bobina 25

31 banda de aluminio

33 recortes.

Claims (9)

1. REIVINDICACIONES

   1. 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 de aluminio (1) por laminación de un desbaste sin termotratamiento final

   - el almacenamiento intermedio subsecuente de la banda de aluminio (1) por enrollamiento de la 5 banda de aluminio en una bobina y almacenamiento de la bobina,

   - el suministro siguiente de la bobina a una cadena de producción que incluye un aparato desbobinador, un aparato para el termotratamiento, una prensa estampadora de piezas en bruto y un aparato para el conformado en frío

   - el termotratamiento de la banda de aluminio (1) después del almacenamiento intermedio, y 10

   - el conformado en frío de la banda de aluminio (1),

   en el que el termotratamiento se produce en un momento cercano al conformado en frío.
2. 2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el termotratamiento incluye el recocido y templado rápido de la banda de aluminio (1).
3. 3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque el calentamiento durante el recocido se realiza 15 por inducción.
4. 4. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la banda de aluminio (1) se confecciona en forma de recortes (11) antes de que se la lleve al conformado en frío.
5. 5. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado porque la confección de los recortes (11) se realiza antes del termotratamiento. 20
6. 6. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado porque la confección se realiza en una posición central, desde la cual los recortes (11) se trasladan a los aparatos para el conformado en frío, y porque el termotratamiento de la banda de aluminio (1) se lleva a cabo inmediatamente antes de la entrada en el aparato de confección (8).
7. 7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el termotratamiento se realiza 25 en la región de entrada del aparato (10) que se utiliza para el conformado en frío.
8. 8. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la banda de aluminio (1) tiene una anchura de hasta 1.000 mm.
9. 9. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la banda de aluminio (1) tiene un grosor de más de 3 mm. 30