ES2213661T3 - Un procedimiento de fabricacion de una tuberia de metal con un extremo abierto excentricamente dilatado. - Google Patents
Un procedimiento de fabricacion de una tuberia de metal con un extremo abierto excentricamente dilatado.Info
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Abstract
Un procedimiento para la fabricación de una tubería de metal con un extremo abierto excéntricamente dilatado, que comprende las etapas de: insertar por la fuerza un punzón para la dilatación coaxial en un extremo abierto de una tubería de metal original, para deformar plásticamente dicho extremo abierto hasta que alcance un estado coaxialmente dilatado tal que el lado del extremo abierto deformado que va a dilatarse excéntricamente sea más largo que el lado opuesto que va a ser dilatado sin excentricidad a lo largo de una dirección axial de dicha tubería de metal original: extraer dicho punzón para la dilatación coaxial de dicha tubería de metal original; y a continuación insertar por la fuerza un punzón para la dilatación excéntrica, que tiene una línea divisoria entre una punta cónica y un cuerpo cilíndrico inclinado en un ángulo predeterminado respecto a una dirección radial de dicha tubería de metal original, para que dicho cuerpo cilíndrico entre en contacto con una pared interna del extremo abierto coaxialmente dilatado en el lado que va a ser excéntricamente dilatado antes que en el lado opuesto que va a ser dilatado sin excentricidad, dentro del extremo abierto coaxialmente dilatado de dicha tubería de metal original para deformar plásticamente dicho extremo abierto en un estado excéntricamente dilatado.
Description
Un procedimiento de fabricación de una tubería de
metal con un extremo abierto excéntricamente dilatado.
La presente invención trata de un procedimiento
de fabricación de una tubería de metal con un extremo abierto
excéntricamente dilatado respecto a su eje.
Se ha usado una tubería de metal con un extremo
abierto excéntricamente dilatado como tubería de abastecimiento de
aceite para el combustible de un vehículo o similar. Dicha tubería
de metal ha sido fabricada hasta ahora combando un extremo abierto
de una tubería de metal original o conectando una tubería de metal
con un extremo abierto comprimido en otra tubería de metal con un
extremo abierto dilatado. Sin embargo, cualquiera de estos
procedimientos es demasiado complicado, lo que tiene como
consecuencia un aumento del coste de fabricación. En este sentido,
se ha examinado un procedimiento diferente, en el que una tubería de
metal original se dilata radialmente en su extremo abierto mediante
la inserción por la fuerza de un punzón para dilatar afilado.
En un procedimiento de dilatación convencional,
se inserta por la fuerza un punzón para dilatar en una tubería de
metal original 1 con un extremo abierto vertical a su eje, como se
muestra en la fig. 1. El extremo abierto está deformado
plásticamente en un estado coaxialmente dilatado 2 mediante la
inserción del punzón para dilatar. Cuando se usa un punzón para
dilatar afilado en el extremo, se forma una parte afilada 4 entre
una parte recta 3 y el extremo abierto dilatado 2. A continuación se
inserta otro punzón, sujetado en una posición alejada de un eje de
la parte recta 3, en el extremo abierto dilatado 2 para formar un
extremo abierto excéntricamente dilatado 5 descentrado desde el eje
de la parte recta 3.
Aunque la parte excéntricamente dilatada 5 se
forma insertando el punzón cuyo eje central está descentrado en una
distancia determinada desde el eje de la parte recta 3 hacia una
dirección D, una relación de deformación de la tubería de metal
original 1 varía a lo largo de una dirección circunferencial en
respuesta a la excentricidad. En resumen, el grosor de la pared de
la tubería de metal original 1 no se reduce tanto en el lado 7 que
va a dilatarse sin excentricidad, sino que la tubería de metal
original 1 se estirará preferiblemente en un lado 6 que va a ser
excéntricamente dilatado a lo largo de su dirección circunferencial
con menos flujo de metal desde el lado 7 hasta el lado 6. En
consecuencia, el lado excéntricamente dilatado 6 se rebaja a lo
largo de la dirección circunferencial. La pared rebajada causa
problemas, como el agrietamiento o el rebajamiento. Es probable que
se intensifiquen los problemas al aumentar una relación de
dilatación. La pared parcialmente rebajada disminuye asimismo la
resistencia mecánica de un producto.
La presente invención tiene como objetivo
proporcionar una tubería de metal con un extremo abierto
excéntricamente dilatado sin grietas ni rebajamiento, mediante la
formación de un extremo abierto coaxialmente dilatado que se alarga
a lo largo de una dirección axial de la tubería de metal en el lado
que va a dilatarse excéntricamente más que en el lado opuesto que se
va a dilatar sin excentricidad, antes de la etapa de dilatación
excéntrica, para estimular el flujo de metal desde el primer lado
hacia el último sin que se produzca una reducción parcial del grosor
de la pared a lo largo de una dirección circunferencial.
La presente invención propone un nuevo
procedimiento de fabricación de una tubería de metal con un extremo
abierto excéntricamente dilatado mediante dos etapas de dilatación
coaxial y excéntrica.
En primer lugar, un punzón para la dilatación
coaxial se inserta por la fuerza en un extremo abierto de una
tubería de metal original a fin de deformar plásticamente el extremo
abierto en el estado coaxialmente dilatado en el que el lado del
extremo abierto deformado que va a ser excéntricamente dilatado es
más largo que el lado opuesto que va a ser dilatado sin
excentricidad a lo largo de una dirección axial de dicha tubería de
metal original.
Tras la formación del extremo abierto
coaxialmente dilatado, el punzón para la dilatación coaxial es
retirado de la tubería de metal.
A continuación, un punzón para la dilatación
excéntrica, que tiene una línea divisoria entre una punta cónica y
un cuerpo cilíndrico inclinado en un ángulo predeterminado respecto
a una dirección radial de la tubería de metal original para que el
cuerpo cilíndrico entre en contacto con una pared interior del
extremo abierto coaxialmente dilatado en el lado que va a dilatarse
excéntricamente antes que en el lado opuesto que va a dilatarse sin
excentricidad, es insertado por la fuerza en el extremo abierto
coaxialmente dilatado de la tubería de metal original para deformar
plásticamente el extremo abierto en un estado excéntricamente
dilatado.
En la etapa de dilatación coaxial, puede usarse
un punzón para la dilatación coaxial, que tiene una línea divisoria
entre una punta cónica y un cuerpo cilíndrico inclinado en un ángulo
tal que una longitud del cuerpo cilíndrico a lo largo de una
dirección axial de la tubería de metal original es más corto en el
lado que va a ser excéntricamente dilatado que en el lado opuesto
que va a ser dilatado sin excentricidad. Un extremo abierto de la
tubería de metal original se deforma plásticamente en un estado
coaxialmente dilatado alargado a lo largo de su dirección axial en
un lado que va a ser excéntricamente dilatado en comparación con el
lado opuesto que va a dilatarse sin excentricidad, insertando por la
fuerza dicho punzón para la dilatación coaxial.
Además, cuando en el extremo coaxialmente
dilatado se usa un punzón para la dilatación excéntrica que tiene
una línea divisoria entre su punta cónica y su cuerpo cilíndrico
inclinado en frente de la inclinación del punzón para la dilatación
coaxial, se estimula el flujo de metal desde el lado opuesto para
ser dilatado sin excentricidad al lado que va a ser excéntricamente
dilatado. En consecuencia, el extremo abierto de la tubería de metal
se deforma plásticamente en un estado excéntricamente dilatado sin
que se produzca una reducción significativa del grosor de la pared a
lo largo de su dirección circunferencial.
La fig. 1 es una vista esquemática que explica
un procedimiento convencional para deformar un extremo abierto de
una tubería de metal en el estado excéntricamente dilatado en dos
etapas de expansión coaxial y excéntrica.
La fig. 2A es una vista esquemática para
explicar el nuevo procedimiento, en el que un extremo abierto de una
tubería de metal original se deforma plásticamente en un estado
coaxialmente dilatado, siendo la longitud de pared axial del lado
que va a ser excéntricamente dilatado más larga que la del lado
opuesto que va a ser dilatado sin excentricidad.
La fig. 2B es una vista que ilustra un extremo
abierto coaxialmente dilatado de una tubería de metal.
La fig. 3A es una vista esquemática para
explicar la etapa de dilatación excéntrica del nuevo procedimiento,
en el que el punzón para la dilatación excéntrica se inserta por la
fuerza en el extremo abierto coaxialmente dilatado.
La fig. 3B es una vista que ilustra un extremo
abierto excéntricamente dilatado de una tubería de metal.
Según la presente invención, un extremo abierto
de una tubería de metal es dilatado en dos etapas de dilatación
coaxial y excéntrica. En la primera etapa (etapa de dilatación
coaxial), el extremo abierto se expande coaxialmente. En la segunda
etapa (etapa de dilatación excéntrica) el extremo coaxialmente
dilatado se dilata además excéntricamente.
En la etapa de dilatación coaxial, un punzón para
la dilatación coaxial 10, que tiene una línea divisoria 13 entre una
punta cónica 11 y un cuerpo cilíndrico 12 inclinado en un ángulo
predeterminado á respecto a la dirección radial r de una tubería de
metal original M, se coloca en una posición concéntrica con la
tubería de metal original M. El punzón para la dilatación coaxial 10
es a continuación insertado por la fuerza en la tubería de metal
original M, como se muestra en la fig. 2A. Como una pared interior
de la tubería de metal M es puesta en contacto con el cuerpo
cilíndrico 12 del punzón 10 y dilatada hasta alcanzar un diámetro
objetivo en el lado que va a ser dilatado sin excentricidad antes
que en el lado que va a ser excéntricamente dilatado, la deformación
por encogimiento de la pared es predominante en el lado que va a
dilatarse sin excentricidad más que en el lado que va a ser
excéntricamente dilatado. En consecuencia, el extremo abierto de la
tubería de metal original M se deforma plásticamente hasta tal
estado coaxialmente dilatado M_{1} que la longitud de pared axial
L_{1} en el lado que va a dilatarse sin excentricidad es más corta
que la longitud de pared axial L_{2} en el lado que va a ser
excéntricamente dilatado, como se muestra en la fig. 2B.
El extremo abierto coaxialmente dilatado M_{1}
que tiene una pared alargada diferencialmente con L_{1}<L_{2}
a lo largo de su dirección axial puede formarse mediante varios
tipos de punzones, siempre que la deformación plástica de la pared
hasta alcanzar un diámetro objetivo en el lado que va a dilatarse
sin excentricidad ocurra antes que la deformación plástica de la
pared en el lado que va ser excéntricamente dilatado.
Cuando un punzón 10, que tiene una línea
divisoria entre una punta cónica 11 y un cuerpo cilíndrico 12
inclinado en un ángulo \alpha, se usa para la expansión de un
extremo abierto de una tubería de metal original M, el ángulo de
inclinación \alpha es preferiblemente determinado en
3-60 grados. Si el ángulo de inclinación \alpha es
menor que 3 grados, no se consigue una diferencia adecuada para este
propósito entre las longitudes axiales de pared L_{1} y L_{2}.
Si el ángulo de inclinación \alpha es mayor que 60 grados, el
flujo de material del lado que va a expandirse sin excentricidad
está demasiado intensificado en la siguiente etapa de dilatación
excéntrica. El flujo de metal excesivo implica la reducción del
grosor de la pared y causa defectos, como el agrietamiento en el
lado que va a expandirse sin excentricidad.
Un punzón para la dilatación excéntrica 20, que
tiene una línea divisoria 23 entre una punta cónica 21 y un cuerpo
cilíndrico 22 inclinado en un ángulo predeterminado \theta
respecto a la dirección radial de la tubería de metal coaxialmente
dilatada M_{1}, se usa en la siguiente etapa de dilatación
excéntrica, como se muestra en la fig. 3A. Cuando dicho punzón 20 se
inserta por la fuerza en el extremo abierto coaxialmente dilatado
M_{1} la punta cónica 21 entra en contacto con una pared interior
en el lado que va a ser excéntricamente dilatado antes que en el
lado que va a ser dilatado sin excentricidad.
En el caso de que la tubería de metal original M
sea dilatada por un punzón para la dilatación coaxial 10 con un
ángulo de inclinación \alpha, el extremo abierto coaxialmente
dilatado M_{1} es, preferiblemente, excéntricamente dilatado por
un punzón 20 que tiene una línea divisoria 23 inclinada en un ángulo
\theta en frente del ángulo de inclinación \alpha del punzón
para la dilatación coaxial 10. El ángulo de inclinación \theta es
preferiblemente el mismo en la dirección opuesta al ángulo de
inclinación \alpha.
Cuando el punzón 20 con un ángulo de inclinación
\theta se inserta por la fuerza en el extremo abierto coaxialmente
dilatado M_{1}, una periferia del cuerpo cilíndrico 22 entra en
contacto con una pared interna del extremo abierto coaxialmente
dilatado M_{1} en el lado que va a ser excéntricamente dilatado
antes que en el lado opuesto que va a ser dilatado sin
excentricidad. Al introducirse el punzón 20 en el extremo abierto
M_{1}, el plano de contacto del cuerpo cilíndrico 22 se extiende
al lado que va a expandirse sin excentricidad. Es decir, una pared
interior del extremo abierto coaxialmente dilatado M_{1} es
presionado con el cuerpo cilíndrico 22 de manera que la deformación
del lado que va a ser excéntricamente dilatado ocurre antes que la
del lado opuesto que va a ser dilatado sin excentricidad.
En consecuencia, la
deformación-resistencia de la pared es mayor en el
lado que va a ser excéntricamente dilatado que en el lado que va a
ser dilatado sin excentricidad. El flujo de metal en el lado que va
a ser excéntricamente dilatado es reprimido por el cuerpo cilíndrico
22 del punzón 20 durante la dilatación excéntrica, pero el metal es
estirado en el lado que va a dilatarse sin excentricidad y fluye
hacia el lado que va a ser excéntricamente dilatado. En
consecuencia, el extremo abierto coaxialmente dilatado M_{1} es
deformado plásticamente en un estado excéntricamente dilatado
M_{2} teniendo un grosor de pared uniforme a lo largo de una
dirección circunferencial sin reducción parcial del grosor de la
pared en el lado descentrado.
Una tubería de metal soldada por alta frecuencia
con un diámetro exterior de 25,4 mm, un grosor de pared de 1,0 mm y
una longitud de 350 mm se usó como tubería de metal original M. Un
extremo abierto de la tubería de metal original M es plásticamente
deformado en un estado delatado coaxialmente M_{1} mediante la
inserción por la fuerza de un punzón para la dilatación coaxial 10
en el extremo abierto de la tubería de metal original M. A
continuación, el extremo abierto coaxialmente dilatado M_{1} fue
plásticamente deformado en un estado expandido excéntricamente
M_{2}, mediante la inserción por la fuerza de un punzón para la
dilatación excéntrica 20 en el extremo abierto coaxialmente dilatado
M_{1}. El extremo abierto de la tubería de metal original M fue
coaxialmente dilatado y luego excéntricamente mediante los punzones
10, 20 hechos de acero endurecido por temple, en los cuales se untó
lubricante, en cuatro etapas en las condiciones mostradas en la
Tabla 1.
Después de dilatar excéntricamente la tubería de
metal original M, en su extremo abierto, se observó el extremo
abierto excéntricamente dilatado M_{2} para comprobar la
distribución del grosor y la configuración. Los resultados se
muestran en la tabla 2. Se comprobó que la tubería de metal M_{2}
del Ejemplo de la Invención, en la que el extremo abierto fue
excéntricamente dilatado tras la formación de un extremo abierto
coaxialmente dilatado M_{1} diferenciado en longitud de pared
axial como L_{1} < L_{2} tenía un grosor de pared suficiente
sin desviación de grosor o rebajamiento ni siquiera en el lado
excéntricamente dilatado. La reducción máxima del grosor de la pared
en el extremo abierto excéntricamente dilatado M_{2} está
controlada dentro de un intervalo del 25%.
La tubería de metal M_{2} del Ejemplo
Comparativo nº1, en la que un extremo abierto coaxialmente dilatado
M_{1} con L_{1}=L_{2} fue excéntricamente dilatado, tenía un
grosor de pared altamente reducido a un 31% en, sobre todo, su lado
excéntricamente dilatado. Se produjeron a menudo agrietamiento o
rebajamiento debido a dicha alta reducción en el grosor de la
pared.
Incluso cuando un extremo abierto coaxialmente
dilatado M_{1}, diferenciado en longitud de pared axial como
L_{1}<L_{2}, fue excéntricamente dilatado mediante un punzón
20 con una línea divisoria no inclinada 23 entre una punta cónica 21
y un cuerpo cilíndrico 22, la reducción máxima del grosor de la
pared seguía siendo alta, un 33%, en un extremo abierto
excéntricamente dilatado M_{2}, como se puede observar en el
Ejemplo Comparativo nº 2. En algunos casos también se detectaron
grietas o rebajamiento.
Puede observarse claramente al comparar el
Ejemplo de la Invención con los Ejemplos Comparativos que un extremo
abierto excéntricamente dilatado M_{2} se forma eficazmente sin
que se produzca una reducción parcial del grosor de la pared a lo
largo de una dirección circunferencial, mediante la combinación de
una etapa(s) de dilatación coaxial para deformar
plásticamente un extremo abierto de una tubería de metal original M
en un estado coaxialmente dilatado con L_{1}<L_{2}, con una
etapa (s) de dilatación excéntrica usando un punzón para la
dilatación excéntrica 20 con un cuerpo cilíndrico 22, que entrará en
contacto con una pared interna del extremo abierto coaxialmente
dilatado M_{1}, en un lado que va a ser excéntricamente dilatado
antes que en el lado opuesto que va a ser dilatado sin
excentricidad. Como la reducción parcial del grosor de pared es
reprimida a lo largo de la dirección circunferencial, la tubería de
metal excéntricamente dilatada M_{2} puede usarse como un producto
sin defectos tales como grietas o rebajamiento. Dicha combinación de
etapa(s) de dilatación coaxial con etapa(s) de
dilatación excéntrica es especialmente efectiva para la formación de
un extremo abierto excéntricamente dilatado M_{2} con un diámetro
exterior dos veces mayor o más que el metal original M, como se
puede observar en los Ejemplos.
Según la presente invención, como se ha
mencionado más arriba, un extremo abierto de una tubería de metal
original es deformado plásticamente en un estado coaxialmente
dilatado diferenciado en longitud de pared axial en un lado que va a
ser excéntricamente dilatado más largo que el lado opuesto que va a
ser dilatado sin excentricidad, y a continuación en un estado
excéntricamente dilatado mediante un punzón para la dilatación
excéntrica que tiene un cuerpo cilíndrico, que entra en contacto con
una pared interna del extremo abierto coaxialmente dilatado en el
primer lado antes que en el lado opuesto. Debido al control de la
sincronización de un plano de contacto del punzón con la pared
interna, el flujo de metal desde el lado opuesto al primer lado es
estimulado en la etapa de dilatación excéntrica, pero se restringe
el flujo de metal inverso desde el primer lado. En consecuencia, la
reducción parcial del grosor de pared es reprimida a lo largo de una
dirección circunferencial de la tubería de metal, y un producto
tiene un extremo abierto excéntricamente dilatado con una buena
configuración.
Claims (2)
1. Un procedimiento para la fabricación de una
tubería de metal con un extremo abierto excéntricamente dilatado,
que comprende las etapas de:
insertar por la fuerza un punzón para la
dilatación coaxial en un extremo abierto de una tubería de metal
original, para deformar plásticamente dicho extremo abierto hasta
que alcance un estado coaxialmente dilatado tal que el lado del
extremo abierto deformado que va a dilatarse excéntricamente sea más
largo que el lado opuesto que va a ser dilatado sin excentricidad a
lo largo de una dirección axial de dicha tubería de metal
original:
extraer dicho punzón para la dilatación coaxial
de dicha tubería de metal original; y a continuación
insertar por la fuerza un punzón para la
dilatación excéntrica, que tiene una línea divisoria entre una punta
cónica y un cuerpo cilíndrico inclinado en un ángulo predeterminado
respecto a una dirección radial de dicha tubería de metal original,
para que dicho cuerpo cilíndrico entre en contacto con una pared
interna del extremo abierto coaxialmente dilatado en el lado que va
a ser excéntricamente dilatado antes que en el lado opuesto que va a
ser dilatado sin excentricidad, dentro del extremo abierto
coaxialmente dilatado de dicha tubería de metal original para
deformar plásticamente dicho extremo abierto en un estado
excéntricamente dilatado.
2. El procedimiento de fabricación de una tubería
de metal con un extremo abierto excéntricamente dilatado definido en
la Reivindicación 1, en el que el punzón para la dilatación coaxial
tiene una línea divisoria entre una punta cónica y un cuerpo
cilíndrico inclinado en un ángulo tal que una longitud de dicho
cuerpo cilíndrico a lo largo de una dirección axial de la tubería de
metal original es más corta en el lado que va a ser excéntricamente
dilatado que en el lado opuesto que va ser dilatado sin
excentricidad, y la inclinación de dicha línea divisoria es opuesta
a la inclinación de la línea divisoria entre la punta cónica y el
cuerpo cilíndrico del punzón para la dilatación excéntrica.
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