ES2228346T3 - Procedimiento de fabricacion de una pieza metalica, tal como una parte de rueda destinada a la rodadura de un vehiculo, y una rueda de esta clase. - Google Patents
Procedimiento de fabricacion de una pieza metalica, tal como una parte de rueda destinada a la rodadura de un vehiculo, y una rueda de esta clase.Info
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Abstract
Procedimiento de fabricación de una rueda metálica destinada al rodaje de un vehículo, comprendiendo la citada rueda un disco de rueda (7) y una llanta (8), o de una parte de rueda (7, 8), estando constituida la citada parte de rueda (7, 8) por un disco metálico de rueda (7) o por una llanta metálica (8), comprendiendo el citado procedimiento, en una etapa inicial (110), el conformado de la citada rueda o parte de rueda (7, 8, 9) por medio de un material metálico que presenta una estructura tixotropa y un estado semisólido, caracterizado porque comprende, además, las etapas posteriores siguientes: (i) se somete la citada rueda (9) o parte de rueda (7, 8, 9), conformada después de la etapa inicial, a una etapa de matrizado (120), de tal modo que la temperatura en el núcleo de la citada rueda o parte de rueda (7, 8, 9) esté comprendida entre 400ºC y 500ºC durante el matrizado, y después (ii) se somete toda o, al menos, parte de una cara (7a) del citado disco y/o de la citada llanta (8) de la citada rueda (9) o parte de rueda (7, 8, 9) obtenida en (i), a impactos de proyectiles (2) en una etapa de tratamiento en frío (140), con miras a su deformación plástica.
Description
Procedimiento de fabricación de una pieza
metálica, tal como una parte de rueda destinada a la rodadura de un
vehículo, y una rueda de esta clase.
La presente invención se refiere a un
procedimiento de fabricación de una pieza metálica, tal como una
parte de rueda destinada al rodaje de un vehículo, y a una rueda de
este tipo. La invención se aplica, especialmente, a una parte
metálica de rueda, tal como un disco de rueda, que esté constituida
de un metal ligero, tal como el aluminio, el magnesio, o de un
metal que permita un aligeramiento sustancial, tal como el titanio
o, también, que esté constituida de una aleación de uno de estos
metales.
Los discos de ruedas constituidos de una aleación
metálica, tal como el aluminio, se fabrican, habitualmente, por un
procedimiento de forja o por un procedimiento de moldeo.
El primer procedimiento citado, si bien
proporciona discos que presentan características mecánicas y
estéticas suficientes, presenta el inconveniente importante de
implicar un coste de puesta en práctica elevado.
Desde hace varios años, para poner en práctica el
segundo procedimiento citado, se utiliza, preferentemente, un
material que está constituido de una aleación llevada previamente a
un estado metalográfico tixotropo y semisólido. Este estado
tixotropo puede estar caracterizado por una estructura de aleación
que comprende una fase primaria no dendrítica, la cual está
constituida por glóbulos o nódulos de forma sensiblemente
esférica.
Para la descripción de un procedimiento de moldeo
de este tipo a partir de una aleación tixotropa y semisólida y de
un molde para la puesta en práctica de este procedimiento, podrá
referirse, por ejemplo, al documento de patente europea
EP-A-710 515.
Para la descripción de un método de obtención del
estado tixotropo antes citado, podrá referirse, además, al
documento de patente europea
EP-A-439 981.
Este procedimiento de conformado se designa,
generalmente, por el término genérico de tixoconformado, que
incluye, a la vez, el principio de moldeo a presión (denominado,
también, tixomoldeo) y el principio de moldeo/forja en máquina
vertical (denominado, también, tixoforja).
Los discos de rueda conformados por este
procedimiento de moldeo, precisamente en razón del estado
metalográfico antes citado de la aleación, que puede ser definido
por glóbulos de tamaño reducido (generalmente inferior a 120
\mum) y repartidos de una manera prácticamente uniforme,
presentan, especialmente, las ventajas siguientes.
Estos discos pueden presentar un espesor reducido
y, por consiguiente, un mayor aligeramiento, con respecto a discos
obtenidos a partir de aleaciones moldeadas en otro estado.
Además, estos presentan una porosidad reducida,
que se traduce en una compacidad y una resistencia mecánica
uniformes y mejoradas, y en una aptitud para los tratamientos
térmicos, igualmente, mejorada.
Este procedimiento de conformado presenta otras
ventajas, especialmente:
- un amplio abanico de posibilidades para el
aspecto estético de los discos de rueda obtenidos (por ejemplo, con
la posibilidad de obtener paredes delgadas o variaciones de sección
importantes),
- una gran precisión dimensional en los discos
obtenidos, lo que minimiza las operaciones de mecanizado,
- una productividad elevada en razón de los
tiempos de ciclo cortos y de la automatización de las tareas, y
- una duración de vida de servicio de los moldes
aumentada sustancialmente con respecto a los moldes que se utilizan
en procedimientos clásicos de moldeo por inyección a presión de
metales líquidos, tales como el aluminio.
El objeto de la presente invención es proponer un
procedimiento de fabricación de una rueda metálica destinada al
rodaje de un vehículo, comprendiendo la citada rueda un disco de
rueda y una llanta, o de una parte de rueda, estando constituida la
citada parte de rueda por un disco metálico de rueda o por una
llanta metálica, que consiste, en una etapa inicial, en conformar
la citada rueda o parte de rueda por medio de un material metálico
que presente una estructura tixotropa y un estado semisólido, tal
que la citada pieza presente propiedades mecánicas y de
aligeramiento mejoradas con respecto a las anteriormente
citadas.
Con este objeto, el procedimiento de fabricación
de acuerdo con la invención está caracterizado porque comprende,
además, las etapas posteriores siguientes:
(i) se somete la citada rueda o parte de rueda,
conformada después de la etapa inicial, a una etapa de matrizado de
tal modo que la temperatura en el núcleo de la citada rueda o parte
de rueda esté comprendida entre 400ºC y 500ºC durante el matrizado,
y después
(ii) se somete toda o, al menos, parte de una
cara del citado disco y/o de la citada llanta de la citada rueda o
parte de rueda obtenida en (i), a impactos de proyectiles en una
etapa de tratamiento en frío, con miras a su deformación
plástica.
Ventajosamente, durante la etapa (i) de
matrizado, la temperatura en el núcleo de la citada rueda o parte
de rueda es de, aproximadamente, 450ºC.
De acuerdo con una variante de realización de la
invención, este procedimiento de fabricación consiste en someter,
en una etapa intermedia entre las etapas (i) y (ii), la citada
rueda o parte de rueda conformada y matrizada, a un endurecimiento
estructural puesto en práctica por
- un recalentamiento efectuado a una temperatura
comprendida entre 520ºC y 540ºC, después
- un temple efectuado por medio de un fluido
mantenido a una temperatura comprendida entre 30ºC y 60ºC, y
- un revenido,
El recalentamiento se efectúa, ventajosamente,
durante una duración comprendida entre 1 hora y 10 horas.
El revenido se efectúa, ventajosamente, a una
temperatura de 170ºC.
Preferentemente, el citado procedimiento consiste
en utilizar, para poner en práctica la citada etapa inicial de
conformado, una aleación a base de metal que pertenece al grupo
constituido por el aluminio, el magnesio, el titanio, el hierro, el
cromo, el cobalto, el níquel, el cobre, el cinc, la plata, el
estaño, el plomo y el antimonio.
Se utiliza, ventajosamente, una aleación a base
de aluminio, tal como una aleación que comprende, además, entre el
6,5% y el 7,5% de silicio, y entre el 0,5% y el 0,6% de magnesio
en peso.
Una aleación de este tipo a base de aluminio
presenta la ventaja de minimizar el fenómeno de corrosión.
De acuerdo con otra característica de la
invención, la citada etapa inicial de conformado consiste en un
tixoconformado, que puede ser, un tixomoldeo, o un reomoldeo.
Se observará que el procedimiento de tixomoldeo
comprende una primera etapa que consiste en llenar un molde con
material metálico tixotropo en estado semisólido, y una segunda
etapa que consiste en compactar este material a una presión elevada
dentro del molde, por ejemplo, del orden de 100 MPa.
Se observará, igualmente, que, de manera
conocida, el procedimiento conocido con el nombre de
"reomoldeo" consiste, esencialmente, en una agitación mecánica
de una aleación líquida para la obtención de un estado semisólido, y
después en un moldeo directo de la aleación semisólida obtenida,
sin que haya etapa de enfriamiento previa al citado moldeo.
De acuerdo con una característica de la
invención, el citado procedimiento consiste en poner en práctica un
temple seguido de un revenido para la citada etapa de
endurecimiento estructural.
De acuerdo con un ejemplo de puesta en práctica
del procedimiento de acuerdo con la invención, al menos, una
operación de la citada etapa de tratamiento en frío consiste en
utilizar para los citados proyectiles granos de corindón de tamaño
comprendido entre 75 \mum y 150 \mum.
Según otro ejemplo de acuerdo con la invención,
al menos, una operación de la citada etapa de tratamiento en frío
consiste en utilizar para los citados proyectiles microbolas de
vidrio.
Según otro ejemplo de acuerdo con la invención,
al menos, una operación de la citada etapa de tratamiento en frío
consiste en utilizar para los citados proyectiles granalla de acero
o de fundición de tamaño comprendido entre 200 \mum y 800
\mum.
De acuerdo con una característica ventajosa de la
invención, la citada etapa inicial de conformado consiste en
conformar una rueda destinada al rodaje de un vehículo,
comprendiendo la citada rueda un disco de rueda y una llanta, de tal
manera que la citada rueda constituye la citada pieza metálica
fabricada, y la citada etapa de tratamiento en frío consiste en
tratar por los citados impactos de proyectiles toda o, al menos,
parte de una cara del citado disco y/o de la citada llanta.
De acuerdo con una variante, igualmente,
ventajosa, la citada etapa inicial de conformado consiste en
conformar una parte de una rueda destinada al rodaje de un
vehículo, estando constituida la citada parte de rueda por un disco
de rueda o por una llanta, de tal manera que la citada parte de
rueda constituye la citada pieza metálica fabricada, y la citada
etapa de tratamiento en frío consiste en tratar por los citados
impactos de proyectiles toda o, al menos, parte de una cara del
citado disco o de la citada llanta.
Una rueda de acuerdo con la invención destinada
al rodaje de un vehículo, que comprende una llanta, a la cual está
fijado, por ejemplo, por soldadura, un disco metálico, es tal que
el citado disco metálico se obtiene por el procedimiento de
fabricación definido en una de las reivindicaciones
precedentes.
Las características antes citadas de la presente
invención, así como otras, se comprenderán mejor con la lectura de
la descripción que sigue de un ejemplo de realización de la
invención, dado a título ilustrativo y no limitativo, realizándose
la citada descripción en relación con los dibujos anejos, en los
cuales:
las Figs. 1a y 1b son, respectivamente, esquemas
de bloques que ilustran un procedimiento de fabricación de una pieza
metálica de acuerdo con dos modos de puesta en práctica de la
invención,
la Fig. 2 es una vista esquemática de un
dispositivo de emisión de proyectiles para la puesta en práctica
del citado procedimiento de fabricación de acuerdo con la
invención, y
la Fig. 3 es una vista parcial y en sección de un
disco de rueda y de una llanta, en una posición de ensamblaje para
formar una rueda que constituye una pieza metálica de acuerdo con
la invención.
Refiriéndose a la Fig. 1a, un procedimiento de
fabricación de una pieza metálica de acuerdo con un primer modo de
puesta en práctica de la invención, consiste, en una primera etapa
10, en conformar la citada pieza por tixomoldeo de un material
metálico que presenta una estructura tixotropa y un estado
semisólido, después, en una segunda etapa 20 opcional, en someter la
citada pieza conformada a un endurecimiento estructural, y después,
en una tercera etapa 30, en tratar, al menos, una parte de la
citada pieza por impactos de proyectiles.
Refiriéndose a la Fig. 1b, se ve que un segundo
modo de puesta en práctica de acuerdo con la invención consiste en
poner en práctica una primera etapa 110, idéntica o similar a la
etapa 10 antes citada, en poner en práctica después una segunda
etapa 120 que consiste en un matrizado de la pieza así conformada,
en poner en práctica después una tercera etapa 130 opcional de
endurecimiento estructural diferente de la citada etapa 20, y en
poner en práctica una cuarta etapa 140 de tratamiento en frío por
impactos de proyectiles, que es idéntica o similar a la citada
etapa 30.
Para poner en práctica esta primera etapa 10 o
110, se inyectan en un molde (no representado, pero tal como se
describe en el documento de patente europea
EP-A-710 515) barras cilíndricas de
longitud predeterminada o tochos que están constituidos, por
ejemplo, de una aleación a base de metal ligero, tal como el
aluminio o el magnesio.
Se utiliza, ventajosamente, una aleación a base
de aluminio. Preferentemente, la citada aleación es, entonces, una
aleación que pertenece a la familia del aluminio/silicio.
A título todavía más preferente, esta aleación
responde a la denominación A- S7G0,6 de acuerdo con la norma NF A
02-004, de tal manera que ésta comprende, en peso,
además del aluminio, especialmente:
entre 6,5% y 7,5% de silicio,
0,15% de hierro,
0,03% de cobre,
0,03% de manganeso,
0,60% de magnesio,
0,03% de níquel,
0,05% de cinc,
0,03% de plomo y de estaño,
0,20% de titanio,
0,05% de estroncio.
En lo que sigue de la presente descripción, se
hará referencia a esta aleación A-S7G0,6, por una
parte, para la descripción del segundo modo de realización y, por
otra, para los resultados de resistencia mecánica y de aligeramiento
obtenidos poniendo en práctica el citado primero o el citado
segundo modo.
Aguas arriba del citado molde, se ha llevado
previamente la aleación metálica que hay que inyectar, en un primer
tiempo, a una estructura metalográfica tixotropa y después, en un
segundo tiempo, a un estado semisólido.
De modo más preciso, el citado primer tiempo se
pone en práctica, por ejemplo, sometiendo palanquillas de esta
aleación a una agitación por inducción electromagnética, de acuerdo
con el procedimiento y el dispositivo correspondiente descritos en
el documento de patente europea
EP-A-439 981, para la obtención de
palanquillas tixotropas.
Para la obtención en el citado segundo tiempo de
palanquillas tixotropas que se encuentran, además, en un estado
semisólido, se procede después a un recalentamiento por inducción
de las citadas palanquillas a una temperatura T (ºC) que es tal
que:
T_{fe} < T < T_{fe} + 10, donde
T_{fe} es la temperatura de fusión del eutéctico (que es igual a
577ºC para la citada aleación A-S7G0,6, utilizada
preferentemente).
Se observará que la tixotropía de la aleación
inyectada en el molde es tal que el tamaño máximo de los glóbulos
que la caracterizan es inferior a 120 \mum.
Se observará que podrían ponerse en practica
otros procedimientos para la obtención de una estructura tioxotropa
y de un estado semisólido. En particular, puede citarse el
procedimiento, conocido por el experto en la materia con el nombre
de "reomoldeo", que consiste, esencialmente, en una agitación
de una aleación semisólida, asociada o no a un procedimiento de
afinado químico de los granos dendríticos.
Durante la operación de moldeo, que es conducida
de acuerdo con el citado documento de patente europea
EP-A-710 515, se observará que el
material inyectado en el molde es finalmente compactado con una
presión, por ejemplo, del orden de 100 MPa (pudiendo variar el
valor de la presión de compactación en función de la aleación y del
procedimiento utilizados).
Se deja enfriar el material moldeado hasta la
obtención de un estado sólido, y después se procede inmediatamente
al desmoldeo. Se obtiene, así, la pieza metálica que queda
conformada de acuerdo con la huella del molde.
De acuerdo con la citada segunda etapa 20
(opcional) de este primer modo de puesta en práctica del
procedimiento de la invención, se procede, preferentemente,
inmediatamente después del citado desmoldeo a un endurecimiento
estructural que consiste, sucesivamente, en un temple de la citada
pieza y en un revenido de ésta.
Durante el citado temple, que se efectúa por
medio de un fluido adaptado, tal como el agua, y que dura algunos
segundos, el citado fluido se mantiene a una temperatura
comprendida entre 30ºC y 60ºC, preferentemente, entre 30ºC y
40ºC.
En cuanto al citado revenido, se efectúa a una
temperatura de 170ºC y durante 6 horas.
Se observará que los parámetros de temperatura y
de duración de tratamiento que se utilizan para el endurecimiento
estructural de una pieza están adaptados para la obtención de un
par de características resistencia/ductilidad de valores dados.
De acuerdo con la tercera etapa 30 del citado
primer modo de acuerdo con la invención, se trata la pieza metálica
obtenida después de la segunda etapa 20 por una deformación
plástica en frío, sometiéndola, a la temperatura ambiente, a
impactos de proyectiles.
Estos impactos de proyectiles se obtienen, por
ejemplo, por un dispositivo 1 de emisión de proyectiles 2 cuya
estructura está representada de manera simplificada en la figura
2.
Este dispositivo 1 comprende, al menos, una
entrada 3a unida aguas arriba a un tolva 4 almacenamiento de los
proyectiles 2, y que comprende, al menos, una salida 3b para la
emisión de chorros J.
En el ejemplo de la Fig. 2, el dispositivo 1 es
del tipo de aspiración del aire contenido en la tolva 4 de manera
que se crea una depresión en ésta, y es conocido con el nombre de
"Giffard".
De modo más preciso, el dispositivo 1
representado en este ejemplo de realización comprende un primer
tubo flexible 5a cuyos extremos forman, respectivamente, la entrada
3a y la salida 3b. La entrada 3a está unida a la parte inferior de
la tolva 4, y ésta comprende una toma de aire P provista de un
medio de regulación R del caudal de aire aspirado.
Un segundo tubo 5b de llegada de aire comprimido
(flecha A) está unido a la citada salida 3b aguas arriba de ésta.
El aire encaminado por este tubo 5b está destinado a proyectar por
la citada salida 3b los proyectiles 2 que son extraídos
permanentemente del fondo de la tolva 4 (flecha B), por puesta en
depresión de la citada tolva 4. Un regulador 5c del caudal de aire
comprimido y, por consiguiente, del caudal de proyección de los
granos, está montado en el citado tubo 5b.
La salida 3b del tubo 5a y el extremo aguas abajo
del citado tubo 5b desembocan de una manera estanca en una pistola
6 que termina en una boquilla de proyección 6a destinada a emitir
los citados chorros J.
Se observará que podría utilizarse un dispositivo
1 que, en lugar de aire, utilizara como fluido de propulsión, un
fluido líquido tal como el agua.
Se observará, igualmente, que podría utilizarse
un dispositivo 1 distinto al representado en la Fig. 2, por ejemplo
del tipo que crea una gravedad, una sobrepresión, una presión
directa en el interior de la tolva 4, o del tipo de máquina de
turbina prevista para proyectar mecánicamente los proyectiles 2.
Podría utilizarse, igualmente, un dispositivo 1 del tipo de
ultrasonidos o electromagnético, para acelerar las partículas o
ponerlas en vibración intensa contra la pieza que hay que tratar o,
también, del tipo de explosión o que genera un choque láser.
De manera general, se comprenderá que, para
proyectar proyectiles sobre la superficie que hay que tratar,
podría utilizarse cualquier dispositivo, que sea tal que los
parámetros mecánicos, térmicos y balísticos estén adaptados a la
naturaleza y a la intensidad del tratamiento deseado.
Ejemplo de puesta en práctica de la
etapa 30,
140
Por medio del citado dispositivo 1 descrito en
relación con la Fig. 2, se ha sometido a esta etapa 30, 140 de
tratamiento en frío una cara 7a de un disco de rueda 7 (véase la
Fig. 3), estando constituido el citado disco 7 de la citada
aleación A-S7G0,6 y constituyendo la citada pieza
metálica que ha sido conformada previamente en la etapa de moldeo
10, 110.
En este ejemplo se han utilizado proyectiles 2
constituidos por granos de corindón marrón (óxido de aluminio,
especialmente, cargado de titanio). De modo más preciso, la
composición del corindón marrón que se ha utilizado es la
siguiente, expresada en contenidos másicos:
| Al_{2}O_{3} | 89% a 94% | |
| TiO_{2} | 2% a 4% | |
| SiO_{2} | 0,4% a 1,5% | |
| Fe_{2}O_{3} | 1,5% a 3,5% | |
| CaO + MgO | 0,3% a 0,5% | |
| Na_{2} + K_{2}O | 0,01% a 0,02% | |
| Partes magnéticas | menos del 4% |
Además, los granos 2 presentaban un tamaño
comprendido entre 75 \mum y 150 \mum y una forma angular.
Además, se ha utilizado una presión de aire
comprimido igual a 4 bares para la propulsión de los granos 2 a
través del tubo 5b y la boquilla 6a, una dirección de proyección
sensiblemente normal a la cara 7a del disco 7 que hay que tratar, y
una distancia de proyección de 100 mm con respecto a la citada cara
7a.
Se ha buscado caracterizar el estado de
superficie de la citada cara 7a del disco 7, que ha sido, así,
tratada por los impactos de los granos 2, y con este objeto se han
utilizado criterios o parámetros de rugosidad que están definidos
de modo preciso en la norma NF/E05-015 (testigo de
rugosidad viscosa al tacto N10b en Rugotest nº 3 de acuerdo con la
norma NF/E05-051, modelo registrado).
| Parámetro | Testigo | Después de tratamiento por impactos | |
| Ra | 2 \mum | 11 \mum | |
| Rt | 40 \mum | 120 \mum | |
| Rz | 24 \mum | 94 \mum | |
| Rmáx | 36 \mum | 111 \mum |
donde
- Ra es la desviación media aritmética del perfil que hay que caracterizar,
- Rt es la altura máxima del citado perfil,
- Rz es la altura de las irregularidades en 10 puntos,
- Rmáx es el máximo de la altura de las irregularidades del citado perfil.
Se observará que para los citados proyectiles 2
pueden utilizarse, igualmente, otros materiales y granulometrías,
por ejemplo, granos 2 de corindón blanco (óxido de aluminio
cristalizado) en lugar del citado corindón marrón o de la cerámica,
o microbolas de vidrio secas o húmedas o, también, granalla de
acero o de fundición de dimensión media comprendida entre 200 \mum
y 800 \mum, preferentemente igual a 400 \mum.
De manera general, podrían utilizarse proyectiles
2 revestidos o no cuyos material, masa, forma y dimensiones sean
apropiados para proporcionar una solicitación termomecánica de la
superficie que hay que tratar al someterla a una tensión de
compresión según un grado y una profundidad dados, y/o para
proporcionar un control del estado de superficie (por ejemplo,
rugosidad, pliegues), y/o conferir un aspecto estético determinado
a la citada superficie tratada (especialmente, brillo,
reflectancia, difusibilidad, efecto de satinado, color).
Se observará que esta etapa 30 de tratamiento en
frío por impacto de proyectiles 2 puede efectuarse en una o varias
operaciones. En este último caso, las condiciones de proyección,
tales como la velocidad de los proyectiles 2, el ángulo de
incidencia y la tasa de recubrimiento, están adaptados a cada
operación para proporcionar los resultados antes citados.
En lo que concierne al segundo modo del
procedimiento de fabricación de una pieza metálica de acuerdo con
la invención, la segunda etapa de matrizado 120 que es puesta en
práctica al final del moldeo de acuerdo con la etapa 110 es del
tipo de la que se ha descrito en el documento de patente europea
EP-A-119 365. De modo más preciso,
la temperatura en el núcleo de la pieza desmoldeada es de,
aproximadamente, 450ºC (comprendida entre 400ºC y 500ºC) durante la
operación de matrizado, es decir, durante el prensado de la citada
pieza moldeada entre las dos coquillas de la matriz.
La tercera etapa 130 de endurecimiento
estructural de la pieza moldeada y matrizada, consiste, en un
primer tiempo, en un recalentamiento que está destinado a poner el
magnesio de la citada aleación A-S7G0,6 en solución
sólida de sustitución en el aluminio y después, en un segundo
tiempo, en un temple seguido de un revenido de la misma manera que
en la etapa 20 del citado primer modo.
Este recalentamiento se efectúa durante una
duración comprendida entre 1 hora y 10 horas, y a una temperatura
comprendida entre 520ºC y 540ºC para la puesta en solución sólida
antes citada.
El temple tiene por objeto, en este caso,
mantener el magnesio en solución sólida sobresaturada en el
aluminio, mientras que el citado revenido tiene por objeto crear
una precipitación fina de magnesio en el aluminio, acabando, así,
el endurecimiento estructural buscado.
En cuanto a la cuarta etapa 140 de este segundo
modo, ésta es análoga a la citada etapa 30 del primer modo, como se
indicó anteriormente.
Se van a presentar a continuación los resultados
de ensayos de fatiga en flexión rotatoria (límite de fatiga o de
resistencia L_{f} y aligeramiento relativo e) que se han obtenido
para un disco de rueda 7 de 15 pulgadas de diámetro constituido de
la citada aleación tixotropa A-S7G0,6, que ha sido
fabricado poniendo en práctica indiferentemente el citado primero o
el citado segundo modo de la invención, con la particularidad de
que un primer disco D' de acuerdo con la invención ha sufrido el
tratamiento por impactos de la etapa 30 ó 140 en una sola de sus
caras 7a, mientras que un segundo disco D'' de acuerdo con la
invención ha sufrido el mismo tratamiento por impactos en sus
dos
caras.
caras.
Para estas experiencias se han considerado dos
discos "testigo".
Un primer testigo D1 está constituido por un
disco de estructura tixotropa y moldeado de acuerdo con la
invención, pero que no ha sufrido el tratamiento por impactos de la
etapa 30 ó 140.
Un segundo testigo D2 está constituido por un
disco constituido de una aleación soldada y forjada conocida con la
denominación 6082T6 (norma europea NF EN 573-3), es
decir, que comprende, especialmente, aluminio, magnesio y silicio,
habiendo sido puesta esta aleación en solución sólida, templada y
revenida. Como para el primer testigo, este segundo testigo no ha
sufrido tratamiento por impactos.
El límite de fatiga L_{f} (en MPa) se ha
estimado en flexión rotatoria para un número de ciclos igual a
6.10^{6}.
El aligeramiento relativo e (en %) se ha estimado
bajo una carga Q de rotura impuesta para 6.10^{6} ciclos (en
kilogramos fuerza), según la relación:
e(%) = 100 (1
-((L_{f1})^{n}/(L_{f2})^{n})),
con, en flexión rotatoria, n =
2/3.
Todos los discos ensayados D', D'', D1 y D2
tienen el mismo diámetro de 15 pulgadas.
Además, el espesor de cada disco se ha
determinado tomando como espesor de referencia e_{0} el espesor de
un disco análogo de referencia. Este disco de referencia está
constituido de una aleación a base de aluminio
A-S7G0,3 Y33 de acuerdo con la norma NF
A/02-004, y se ha obtenido por un procedimiento de
"moldeo-coquilla", conocido, también, por el
experto en la materia con el nombre de moldeo a baja presión.
Además, el citado disco de referencia está caracterizado por un
límite de fatiga L_{f1} = 105 MPa.
| Q rotura (kg.fuerza) | L_{f} (MPa) | e(%) | |
| a 6.10^{6} ciclos | |||
| Disco D1 espesor = 0,75e_{0} | 705 | 126 | 14,4 |
| Disco D2 espesor = 0,84e_{0} | 790 | 119 | 11,0 |
| Disco D' espesor = 0,75e_{0} | 820 | 147 | 22,6 |
| Disco D'' espesor = 0,75e_{0} | 1020 | 183 | 33,3 |
En conclusión, se ve que los resultados de límite
de fatiga y de aligeramiento mejoran netamente para un disco D' o
D'' de acuerdo con la invención con respecto al testigo D1 obtenido
por tixomoldeo y no tratado por impactos, y con respecto al testigo
D2 forjado e igualmente no tratado por impactos, y esto de manera
todavía más neta para el único disco D''.
En la Fig. 3 se ha representado un ejemplo de
ensamblaje a una llanta 8 de un disco 7 que constituye un ejemplo
de pieza metálica fabricada por un procedimiento de la invención,
para la obtención de una rueda 9. La llanta 8 está constituida, por
ejemplo, de un metal ligero, tal como el aluminio o el magnesio, o
de una aleación de un metal ligero de este tipo, o también de
cualquier otro material conocido para proporcionar un aligeramiento
y una resistencia satisfactorios. Esta llanta 8 puede estar
constituida, igualmente, de hierro o de una aleación a base de
hierro.
Ventajosamente, este ensamblaje se realiza por
una soldadura conocida con la denominación MIG, es decir, al arco
bajo gas inerte, tal como el argón, y con la aportación de metal. Se
observará que este tipo de soldadura está favorecido por la
estructura tixotropa del disco 7.
Sin embargo, podría considerarse cualquier otro
modo de solidarización del disco 7 con la llanta 8, por ejemplo,
por fijación mecánica.
Se observará que podrían utilizarse perfiles de
ruedas 9 diferentes del representado en la Fig. 3. En particular,
podría utilizarse un perfil de disco 7, tal como, por ejemplo, el
comercializado con la denominación Full Face^{TM}, o un perfil de
llanta 8 tal como el comercializado con la denominación PAX^{TM}
o con la denominación Single^{TM}.
En lo que concierne a la aplicación de los dos
modos del procedimiento de fabricación de una pieza metálica de
acuerdo con la invención a una rueda 9 destinada al rodaje de un
vehículo, se observará que la etapa inicial de conformado 10, 110
no se limita solamente al moldeo de un disco de rueda 7, sino que,
igualmente, puede referirse al moldeo del conjunto de una rueda 9
constituida por un disco 7 y una llanta 8, de modo que la pieza
finalmente obtenida por el citado procedimiento esté constituida
por la citada rueda 9. En este caso, la etapa de tratamiento en
frío 30, 140 consiste en tratar por impactos de proyectiles 2 toda
o, al menos, parte de una cara 7a del disco 7 y/o de la llanta
8.
Continuando refiriéndose a esta aplicación a una
rueda 9, se observará, igualmente, que la etapa inicial de
conformado 10, 110 podría consistir en conformar una llanta 8 (es
decir, una u otra parte 7, 8 de una rueda 9) en lugar del citado
disco 7, de modo que la pieza finalmente obtenida por el
procedimiento de la invención esté constituida por la llanta
moldeada 8. En este caso, como en el caso del disco 7, la etapa de
tratamiento en frío 30, 140 consiste en tratar por impactos de
proyectiles 2 toda o, al menos, parte de una cara de la citada
llanta 8.
Se observará, por otra parte, que, en el caso de
una etapa de tratamiento en frío 30, 140 puesta en práctica en una
sola operación para el tratamiento del disco 7 en una sola de sus
caras 7a por impactos de proyectiles 2, la citada cara 7a puede
ser, ventajosamente, la que está destinada a encontrarse en el lado
interior de la rueda 9, debido al aspecto no liso de esta cara 7a
tratada.
Claims (11)
1. Procedimiento de fabricación de una rueda
metálica destinada al rodaje de un vehículo, comprendiendo la citada
rueda un disco de rueda (7) y una llanta (8), o de una parte de
rueda (7, 8), estando constituida la citada parte de rueda (7, 8)
por un disco metálico de rueda (7) o por una llanta metálica (8),
comprendiendo el citado procedimiento, en una etapa inicial (110),
el conformado de la citada rueda o parte de rueda (7, 8, 9) por
medio de un material metálico que presenta una estructura tixotropa
y un estado semisólido,
caracterizado porque comprende, además,
las etapas posteriores siguientes:
(i) se somete la citada rueda (9) o parte de
rueda (7, 8, 9), conformada después de la etapa inicial, a una
etapa de matrizado (120), de tal modo que la temperatura en el
núcleo de la citada rueda o parte de rueda (7, 8, 9) esté
comprendida entre 400ºC y 500ºC durante el matrizado, y después
(ii) se somete toda o, al menos, parte de una
cara (7a) del citado disco y/o de la citada llanta (8) de la citada
rueda (9) o parte de rueda (7, 8, 9) obtenida en (i), a impactos de
proyectiles (2) en una etapa de tratamiento en frío (140), con
miras a su deformación plástica.
2. Procedimiento de fabricación de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque, durante la etapa (i)
de matrizado, la temperatura en el núcleo de la citada rueda o
parte de rueda (7, 8, 9) es de, aproximadamente, 450ºC.
3. Procedimiento de fabricación de acuerdo con
las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque, en una
etapa (130) intermedia entre las etapas (i) y (ii), se somete,
además, la citada rueda o parte de rueda (7, 8, 9) conformada y
matrizada a un endurecimiento estructural puesto en práctica
por:
- un recalentamiento efectuado a una temperatura
comprendida entre 520ºC y 540ºC, después
- un temple efectuado por medio de un fluido
mantenido a una temperatura comprendida entre 30ºC y 60ºC, y
después
- un revenido.
4. Procedimiento de fabricación de acuerdo con la
reivindicación 3, caracterizado porque el citado
recalentamiento se efectúa durante una duración comprendida entre 1
hora y 10 horas.
5. Procedimiento de fabricación de acuerdo con
las reivindicaciones 3 ó 4, caracterizado porque el citado
revenido se efectúa a una temperatura de 170ºC.
6. Procedimiento de fabricación de acuerdo con
una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado
porque, para poner en practica la citada etapa inicial de
conformado (110), se utiliza una aleación a base de un metal que
pertenece al grupo constituido por el aluminio, el magnesio, el
titanio, el hierro, el cromo, el cobalto, el níquel, el cobre, el
cinc, la plata, el estaño, el plomo y el antimonio.
7. Procedimiento de fabricación de acuerdo con la
reivindicación 6, caracterizado porque la citada aleación es
a base de aluminio.
8. Procedimiento de fabricación de acuerdo con la
reivindicación 7, caracterizado porque la citada aleación
comprende, además, entre el 6,5% y el 7,5% de silicio, y entre el
0,5% y el 0,6% de magnesio en peso.
9. Procedimiento de fabricación de acuerdo con
una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque, al
menos, una operación de la citada etapa (ii) de tratamiento en frío
(140) consiste en utilizar para los citados proyectiles (2) granos
de corindón de tamaño comprendido entre 75 \mum y 150 \mum.
10. Procedimiento de fabricación de acuerdo con
una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque, al
menos, una operación de la citada etapa de tratamiento (ii) en frío
(140) consiste en utilizar para los citados proyectiles (2)
microbolas de vidrio.
11. Procedimiento de fabricación de acuerdo con
una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque, al
menos, una operación de la citada etapa (ii) de tratamiento en frío
(140) consiste en utilizar para los citados proyectiles (2)
granalla de acero o de fundición de tamaño comprendido entre 200
\mum y 800 \mum.
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