ES2230651T3 - Procedimiento para la fabricacion de un cuerpo de eje de una sola pieza. - Google Patents
Procedimiento para la fabricacion de un cuerpo de eje de una sola pieza.Info
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Abstract
EN UN PROCEDIMIENTO PARA LA FABRICACION DE UN ELEMENTO DE EJE DE UNA SOLA PIEZA PARTIENDO DE UN TUBO DE EJE (5), SE REDUCE EL TUBO DEL EJE (5) EN LA ZONA DE LA MANGUETA (1) QUE SE TRATA DE OBTENER, POR CONFORMADO MECANICO HASTA EL DIAMETRO DE LA MANGUETA (1). PARA OBTENER UN ELEMENTO DE EJE CON UNA RELACION OPTIMA ENTRE PESO Y RESISTENCIA, SE PROCEDE CONFORME A LAS FASES SIGUIENTES: A)AMARRAR EL TUBO DE EJE (1) EN UN ALOJAMIENTO DE PIEZA QUE SOPORTE POR LO MENOS ESFUERZOS DE COMPRESION AXIALES, B)RECALCAR EL TUBO DEL EJE POR EFECTO AXIAL DE COMPRESION (7) EN LA ZONA DE LA MANGUETA (1) QUE SE TRATA DE OBTENER, INCREMENTANDO AL MISMO TIEMPO EL ESPESOR DE PARED (D2, D3) EN LA ZONA RECALCADA (A, B) EN COMPARACION CON EL ESPESOR DE PARED RESTANTE (D1) DEL TUBO DEL EJE (5). C)FORJADO RADIAL DE LA ZONA RECALCADA (A, B), REDUCIENDO DE ESTA MANERA EL DIAMETRO DEL TUBO HASTA EL DIAMETRO DESEADO DE LA MANGUETA (1).
Description
Procedimiento para la fabricación de un cuerpo de
eje de una sola pieza.
La presente invención trata de un procedimiento
para la fabricación de un cuerpo de eje de una sola pieza a partir
de un tubo de eje, preferentemente un cuerpo de eje pasante para un
eje de remolque de vehículo.
Ya es conocido en los ejes de remolques de
vehículos el uso de cuerpos de eje pasantes que están construidos
con tres o cuatro piezas y que constan de un tubo hueco de eje, así
como de dos muñones de eje empalmados a los extremos del tubo de eje
mediante soldadura a tope. El tubo de eje puede estar conformado de
una sola pieza o estar compuesto por dos perfiles abiertos unidos
entre sí por dos costuras de soldadura. Para la fabricación del
cuerpo de eje mencionado antes se necesita, por tanto, una
pluralidad de pasos de fabricación individuales, lo que provoca
costos de producción elevados.
Se conoce, asimismo, un cuerpo de eje conformado
de una sola pieza, en el que para la fabricación de los muñones de
eje se calientan los extremos del tubo alargado de eje y después se
someten a una reducción de diámetro en un procedimiento de forja
hasta que se alcanzan los diámetros deseados de ambos muñones de
eje. Los cuerpos de eje de una sola pieza fabricados de este modo
permiten, sin embargo, sólo una relación determinada entre la
sección transversal total del tubo de eje y el diámetro en la zona
del muñón de eje reducido mediante forja. La causa de esto radica en
la necesidad de que para asegurar la capacidad de carga del muñón de
eje éste se debería conformar lo más macizo posible. Para garantizar
esto, se tiene que disponer de la correspondiente cantidad de
material. Con este fin el tubo de eje, usado como producto de
partida, tiene que presentar un grosor de pared correspondientemente
grande, siendo este grosor de pared, no obstante, mayor de lo que se
necesitaría realmente para garantizar la capacidad de carga del
cuerpo de eje. Los cuerpos de eje de una sola pieza, fabricados
según el procedimiento conocido, presentan así un peso mayor que el
necesario teniendo en cuenta la situación de carga.
La elaboración de tubos cuadrados de una sola
pieza con un grosor reducido de pared tiene la desventaja de que se
produce una torsión durante al reducción de estos tubos cuadrados
debido a los momentos de resistencia diferentes en la sección
transversal que son pequeños en los tubos de pared fina,
produciéndose así pliegues que producen efectos de muesca no
deseados.
Del documento Patent Abstracts of Japan vol. 9,
no. 158 (M-393) sobre el documento JP60033847A ya se
conoce también un procedimiento para la fabricación de un cuerpo de
eje, en el que para el conformado del muñón de eje se calientan los
extremos del tubo de eje y después en un procedimiento de forja se
someten a una reducción del diámetro hasta que se ha alcanzado el
diámetro de muñón de eje deseado. Para ello se calienta el extremo
del tubo de eje y a continuación se recalca, reduciéndose el
diámetro en la zona del muñón de eje que se debe conformar. En otro
paso se realiza un forjado básicamente radial para obtener un cuerpo
de eje casi macizo en una zona externa del muñón de eje. Aquí se dan
las limitaciones ya mencionadas antes sobre la relación entre la
sección transversal total del tubo de eje y el diámetro en la zona
del extremo del muñón de eje reducido mediante forja. Para que los
extremos del muñón de eje se puedan conformar casi macizos, el tubo
de eje usado como producto de partida tiene que presentar un grosor
de pared correspondientemente grande. Sin embargo, este grosor de
pared resulta ser después mayor de lo que se necesitaría realmente
para garantizar la capacidad de carga del cuerpo de eje. Por tanto,
el cuerpo de eje de una sola pieza, fabricado según la publicación
japonesa, presenta un peso superior que el necesario teniendo en
cuenta la situación de carga.
La fabricación de un cuerpo de eje de una sola
pieza mediante reducción radial de la sección transversal en la zona
del muñón de eje también se conoce de los documentos FR2579490A y
US4208900. En ambos casos el efecto radial de la presión en la zona
del muñón de eje que se debe conformar, logra la reducción de
diámetro deseada, pero la cantidad de material disponible para ello
es relativamente pequeña. El orificio de paso, que queda después de
finalizar el proceso de forja radial, tiene una sección transversal
relativamente grande, lo que resulta desventajoso para la capacidad
de carga del muñón de eje.
La invención se basa en el objetivo de
proporcionar un procedimiento, con el que se pueda fabricar un
cuerpo de eje de una sola pieza, en el que el peso del cuerpo de eje
y su resistencia estén coordinados entre sí de forma óptima.
Con el fin de alcanzar este objetivo se propone
un procedimiento para la fabricación de un cuerpo de eje de una sola
pieza a partir de un tubo de eje, con las características indicadas
en las reivindicaciones 1
y 2.
y 2.
Según la invención el tubo de eje se somete
primero a un recalcado parcial, estando previsto un correspondiente
asiento para pieza para la absorción de las fuerzas de presión
axiales que se producen aquí. A través del recalcado se aumenta el
grosor de pared en la zona correspondiente del tubo de eje, dando
lugar a una acumulación de material. Este material adicional está
disponible durante el forjado radial siguiente para disponer de
suficiente material para un muñón de eje macizo o, al menos, casi
macizo. La sección transversal del tubo de eje se transforma antes,
durante o después del proceso de recalcado, pasando de su tamaño
original a una sección transversal circular mayor, reduciéndose
durante la forja radial esta sección transversal circular a la
sección transversal circular más pequeña del muñón de eje.
Mediante la invención se puede usar un tubo de
eje de pared relativamente fina para obtener al mismo tiempo un
muñón de eje suficientemente resistente a través un conformado
posterior. El cuerpo de eje fabricado de esta manera brinda, por
tanto, una resistencia óptima con un peso relativamente reducido.
Esta optimización se puede alcanzar especialmente si la relación
entre el grosor de pared y el diámetro externo o la longitud lateral
del tubo de eje es menor que 1:10. Debido a la conformación en
redondo y al recalcado definido antes de la reducción del tubo de
eje se logran durante el conformado, por una parte, momentos de
resistencia suficientes contra la torsión y, por otra parte, existe
una sección transversal circular homogénea, especialmente
conveniente en este sentido, disminuyendo así el peligro de que se
produzcan pliegues durante el forjado radial. Se puede usar como
tubo de eje un tubo cuadrado de cuatro lados, fabricado por doblado
longitudinal o sin costura.
Finalmente, el procedimiento según la invención
se puede seguir desarrollando si el conformado del muñón de eje, que
se debe fabricar, se realiza al menos en dos zonas situadas una
detrás de otra en la dirección longitudinal del tubo de eje, de las
que se recalca al máximo la zona situada más adentro, no
recalcándose o recalcándose sólo comparativamente poco, por el
contrario, la zona situada más afuera. De esta manera también se
pueden fabricar con el mejor aprovechamiento posible de material
muñones de eje que discurran hacia los extremos con una forma
aproximadamente cónica, necesitando así menos material que en la
proximidad de la parte hueca del cuerpo de eje.
Con la invención se propone, finalmente, un
cuerpo de eje fabricado según uno de los procedimientos mencionados
antes.
A continuación se explica un ejemplo de
realización de la invención mediante dibujos correspondientes. En el
dibujo se muestra:
Fig. 1 una vista en corte de un cuerpo de eje
terminado con muñones de eje macizos conformados en sus
extremos,
Fig. 2 distintas etapas de la transformación de
un tubo de eje con sección transversal cuadrada pasante en un cuerpo
de eje,
Fig. 3 vistas individuales de los cortes
indicados con la referencia "III" en la figura 2, pero sin el
asiento para pieza ni el útil de recalcar,
Fig. 4 vistas individuales de los cortes
indicados con la referencia "IV" en la figura 2, pero sin el
asiento para pieza ni el útil de recalcar y
Fig. 5 vistas individuales de los cortes
indicados con la referencia "V" en la figura 2, pero sin el
asiento para pieza ni el útil de recalcar.
El cuerpo de eje, representado en la figura 1,
está compuesto por una zona I alargada y hueca, básicamente cuadrada
en la sección transversal, con muñones 1 de eje conformados
respectivamente en las zonas II de extremo. En los muñones 1 de eje
están configuradas de manera conocida superficies 2, 3 cilíndricas,
sobre las que se pueden colocar posteriormente los apoyos de rueda
del eje de vehículo. Los extremos disponen, en la forma conocida, de
superficies 4 de rosca para las tuercas de rueda centrales. Todo el
cuerpo de eje está fabricado de una única pieza mediante conformado
y forja. Los pasos de procedimiento usados para ello se explican a
continuación mediante las figuras 2 a 5.
El punto de partida es el tubo 5 de eje extra
largo de pared fina, representado en la parte superior de la figura
2. Éste presenta, como se puede ver en la parte superior de la
figura 3, una sección transversal cuadrada con bordes longitudinales
redondeados. El grosor de pared es d_{1} y la longitud lateral del
tubo cuadrado, s.
El tubo 5 de eje según la figura 5 se sujeta en
un asiento para pieza que puede absorber fuerzas de presión axiales
y, especialmente, fuerzas de recalcado ejercidas sobre el tubo 5 de
eje. En la parte central de la figura 2 están dibujadas las
superficies 6 de mandíbula del asiento para pieza.
La fuerza de recalcado se transmite del extremo
libre del tubo al tubo 5 de eje, para lo que se introduce a presión
un útil 7 de recalcar en el extremo del tubo 5 de eje. Con esto
aumenta el diámetro del tubo de eje y se incrementa el grosor de
pared de d_{1} a d_{2}. En la comparación de las figuras 3 a 5
se puede reconocer además que durante y a consecuencia del proceso
de recalcado la sección transversal originalmente cuadrada del tubo
de eje se transforma en una sección transversal circular, ampliada
respecto a ésta, con un diámetro D externo.
En la parte central de la figura 2 se representa
también que el conformado del muñón de eje, que se debe fabricar, se
realiza en al menos dos zonas A y B situadas una detrás de otra en
la dirección longitudinal del tubo de eje. La zona A, situada más
hacia dentro, se recalca al máximo de modo que se crea aquí el
grosor d_{2} de pared, mientras que, por el contrario, la zona B,
situada más hacia fuera, no se somete a un recalcado o sólo se
somete a un recalcado comparativamente menor. El grosor de pared es
aquí de sólo d_{3}. Tanto en la zona A como en la zona B el
material se conforma, pero asumiendo la forma de la sección
transversal circular ampliada, representada en las figuras 4 y 5,
manteniendo, por el contrario, la longitud restante del tubo 5 de
eje su sección transversal original que es cuadrada en el ejemplo de
realización.
En otro paso de procedimiento, representado en la
parte inferior de la figura 2, se realiza el forjado de la zona del
tubo de eje recalcada anteriormente y una reducción multilateral de
la zona ahora redonda del cuerpo de tubo al diámetro deseado del
muñón 1 de eje. Dado que en la zona A debido al recalcado, que es
allí mayor, está disponible más material que en la zona B con una
pared comparativamente más fina, se puede crear el muñón 1 de eje,
que discurre básicamente en forma cónica, con una sección
transversal maciza o casi maciza de modo que el muñón 1 de eje puede
absorber momentos de resistencia muy elevados, aunque el material de
partida, es decir, el tubo cuadrado del cuerpo de eje, esté
conformado con paredes relativamente finas. En el material de
partida la relación entre el grosor d_{1} de pared y la longitud
lateral s es menor que 1:10.
El conformado del tubo de eje mediante el
recalcado y el forjado de la zona del tubo de eje, que se debe
conformar, se realiza preferentemente a una temperatura entre
1.100ºC y 1.200º.
- 1
- Muñón de eje
- 2
- Superficie
- 3
- Superficie
- 4
- Superficie de rosca
- 5
- Tubo de eje
- 6
- Superficies de mandíbula del asiento para pieza
- 7
- Útil de recalcar
- I
- Zona
- II
- Zona
- A
- Zona interna
- B
- Zona externa
- L
- Reducción de longitud del tubo de eje durante el recalcado
- d_{1}
- Grosor de la pared
- d_{2}
- Grosor de la pared
- d_{3}
- Grosor de la pared
- D
- Diámetro externo en la zona recalcada
- s
- Longitud lateral
Claims (7)
1. Procedimiento para la fabricación de un cuerpo
de eje de una sola pieza a partir de un tubo de eje, preferentemente
un cuerpo de eje pasante para un eje de remolque de vehículo, en el
que la sección transversal original, básicamente cuadrada, del tubo
(5) de eje en la zona del muñón (1) de eje, que se debe fabricar, se
reduce mediante conformado mecánico al diámetro del muñón de eje,
con los pasos siguientes:
- a)
- Sujeción del tubo (5) de eje en un asiento para pieza que absorbe, al menos, las fuerzas de presión axiales.
- b)
- Recalcado del tubo (5) de eje mediante el efecto de la presión axial en la zona del muñón (1) de eje que se debe fabricar, aumentándose aquí el grosor (d_{2}) de la pared en la zona recalcada, en comparación con el grosor (d_{1}) restante de la pared del tubo de eje.
- c)
- Al mismo tiempo o a continuación del proceso de recalcado, conformado del tubo (5) de eje en la zona del muñón (1) de eje, que se debe fabricar, para obtener una sección transversal circular que sea mayor que la sección transversal original del tubo de eje.
- d)
- Forjado radial de la zona recalcada, reduciéndose aquí la sección transversal circular, al diámetro deseado del muñón de eje.
2. Procedimiento para la fabricación de un cuerpo
de eje de una sola pieza a partir de un tubo de eje, preferentemente
un cuerpo de eje pasante para un eje de remolque de vehículo, en el
que la sección transversal original, básicamente cuadrada, del tubo
(5) de eje en la zona del muñón (1) de eje, que se debe fabricar, se
reduce mediante conformado mecánico al diámetro del muñón de eje,
con los pasos siguientes:
- a)
- Sujeción del tubo (5) de eje en un asiento para pieza que absorbe, al menos, las fuerzas de presión axiales.
- b)
- Conformado del tubo (5) de eje en la zona del muñón (1) de eje que se debe fabricar, para obtener una sección transversal circular que sea mayor que la sección transversal original del tubo de eje.
- c)
- Recalcado del tubo (5) de eje mediante el efecto de la presión axial en la zona del muñón (1) de eje que se debe fabricar, aumentándose aquí el grosor (d_{2}) de la pared en la zona recalcada, en comparación con el grosor (d_{1}) restante de la pared del tubo de eje.
- d)
- Forjado radial de la zona recalcada, reduciéndose aquí la sección transversal circular al diámetro deseado del muñón de eje.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque la relación entre el grosor (d_{1}) de
pared y el diámetro externo o longitud lateral (s) del tubo de eje
es menor que 1:10.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque se usa como tubo
(5) de eje un tubo cuadrado fabricado por doblado longitudinal o sin
costura.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el conformado
del muñón (1) de eje, que se debe fabricar, se realiza en, al menos,
dos zonas (A, B) situadas una detrás de otra en la dirección
longitudinal del tubo de eje, de las que se recalca al máximo la
zona (A) situada más adentro, no recalcándose o recalcándose sólo
comparativamente poco, por el contrario, la zona (B) situada más
afuera.
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
recalcado y el forjado radial siguiente se realiza a una temperatura
del tubo de eje entre 1.100ºC y 1.200º.
7. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el tubo
(5) de eje se bonifica parcialmente sólo en la zona del muñón (1) de
eje.
Applications Claiming Priority (4)
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| DE19809991 | 1998-03-09 | ||
| DE19809991 | 1998-03-09 | ||
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