ES2240458T3 - Procedimiento para fabricar componentes mediante un agente fluido y una herramienta de moldeo. - Google Patents
Procedimiento para fabricar componentes mediante un agente fluido y una herramienta de moldeo.Info
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Abstract
Procedimiento para fabricar componentes a partir de una pletina (P1 ¿ P4) compuesta de un material apto para embutición profunda, especialmente acero, usando un agente fluido, en el que se realizan los siguientes pasos: - la sujeción de la pletina (P1 ¿ P4) en un dispositivo de conformación (U1, U2), en el que la pletina (P1 ¿ P4) se solicita con el agente; caracterizado por: - el moldeo previo de la pletina (P1 ¿ P4) aumentando la presión (P) ejercida por el agente en una zona de la pletina (P1 - P4) que está limitada a una sección parcial (V1, V2) de la superficie de la pletina y que cubre parcialmente el tramo (B1, B2) de la superficie de la pletina (P1 ¿ P4), a partir del cual se produce la forma final del componente, así como - el moldeo final de la pletina premoldeada (P1 ¿ P4) mediante una herramienta de moldeo (F1, F2).
Description
Procedimiento para fabricar componentes mediante
un agente fluido y una herramienta de moldeo.
La invención se refiere a un procedimiento para
fabricar componentes a partir de una pletina compuesta de un
material apto para embutición profunda, especialmente acero, usando
un agente fluido (véase, por ejemplo, el documento
US-A-5632172).
Para la fabricación de componentes complejos con
propiedades de componentes mejoradas, aprovechando las propiedades
del material usado para la pletina, resulta adecuada, por una parte,
la conformación de pletinas individuales con la ayuda de agentes
líquidos y, por otra parte, la conformación a alta presión interna
de pletinas soldadas o de cuerpos huecos similares. En el caso de la
conformación de pletinas sencillas usando agentes, las pletinas se
ponen en su molde final generalmente mediante un macho o una
herramienta de moldeo comparable, trabajando la herramienta de
moldeo empleada (macho o matriz) contra una presión de apoyo
aplicada por un colchón de fluido. En el caso de la conformación
bajo alta presión interna, en cambio, un espacio hueco existente
entre las pletinas o en el cuerpo hueco se llena de un líquido
hidráulico y se solicita con alta presión. Por la presión interna
generada de esta forma, a la pieza correspondiente se le confiere
bajo presión la forma definida por una matriz que rodea la
pieza.
Al fabricar piezas de embutición profunda o
moldeadas a alta presión interna, con geometrías complicadas, en
muchos casos es necesario realizar moldes intermedios, porque el
contorno final no se puede originar en un solo paso de conformación.
Generalmente, la forma intermedia es generada en herramientas que
trabajan independientemente de la herramienta usada para realizar la
forma final. Esta separación de las herramientas y los pasos de
trabajo provocan un considerable aumento de los gastos de inversión
necesarios y, por consiguiente, conduce a un aumento de los gastos
relacionados con la fabricación de componentes del tipo en
cuestión.
Además del procedimiento descrito anteriormente
para fabricar formas intermedias con herramientas adicionales, en la
práctica, este tipo de formas intermedias se fabrican mediante
conformación hidromecánica. En este procedimiento, la pletina que ha
de conformarse se premoldea, antes de la conformación principal
mediante el agente en la herramienta de conformación en sí. Sólo
después de finalizar el moldeo previo, se produce la conformación
final en sí, en la que se consigue la forma final de la pieza de
trabajo. Para conseguir esto, la geometría de la pieza premoldeada
corresponde, generalmente, al menos al contorno del elemento
conformador de la herramienta. Este procedimiento de moldeo previo
resulta desfavorable en muchos casos con vistas al subsiguiente
moldeo principal. Sin embargo, a esta desventaja se opone la ventaja
de que en el centro del componente pueden conseguirse mayores
modificaciones de forma, lo que permite generar solidificaciones
selectivas y aprovechar mejor las propiedades del material.
La invención tiene el objetivo de proporcionar un
procedimiento que permita fabricar componentes de forma compleja,
aprovechando de forma óptima las propiedades del material usado.
Según la invención, este objetivo se consigue
mediante un procedimiento del tipo mencionado al
principio, que comprende los siguientes pasos:
principio, que comprende los siguientes pasos:
- -
- la sujeción de la pletina en un dispositivo de conformación, en el que se solicita al menos un lado de la pletina con el agente;
- -
- el moldeo previo de la pletina aumentando la presión ejercida por el agente en una zona de la pletina que está limitada a una sección parcial de la superficie de la pletina y que cubre parcialmente el tramo de la superficie de la pletina a partir del cual se produce la forma final del componente, así como
- -
- el moldeo final de la pletina premoldeada mediante una herramienta de moldeo.
Según la invención, a partir de la pletina, en
una primera etapa de trabajo, en un dispositivo de conformación
adecuado se producen semiproductos parcialmente premoldeados, usando
agentes fluidos. A partir de este semiproducto premoldeado se moldea
entonces la forma definitiva del componente.
El moldeo previo se realiza sólo en una zona
limitada de la pletina. Por tanto, a diferencia de por ejemplo la
embutición profunda en varias etapas de componentes, el moldeo
previo no sirve para realizar determinados elementos de moldeo que
en otra carrera del trabajo se moldean a la forma final, sino que se
origina una forma previa preparada óptimamente en cuanto a la
conformación y la distribución del material, así como al
aprovechamiento de las propiedades del material para las propiedades
requeridas del componente que ha de fabricarse finalmente. Así,
según la invención, la forma previa se realiza únicamente en
aquellas zonas en las que ésta sea necesaria con vistas a las
propiedades geométricas (desarrollo) y/o las propiedades específicas
del componente (solidez).
En función de los requisitos existentes en cuanto
al producto final, el moldeo previo de la pletina puede realizarse
sin o con ayuda de un contramolde. El moldeo previo sin contramolde
tiene la ventaja de que el material de la pletina puede fluir
libremente durante el moldeo previo, logrando, por ejemplo, una
solidez optimizada del molde previo. El uso de un contramolde, en
cambio, tiene la ventaja de que el molde previo puede prepararse
óptimamente para la forma final que ha de realizarse, también
respecto a su configuración tridimensional. A un compromiso entre el
moldeo previo libre y el completo en un contramolde se puede llegar
de tal forma que, al final del moldeo previo, la zona premoldeada de
la pletina esté en contacto con el contramolde sólo en una zona
parcial, mientras que en la otra zona parcial tenga lugar un moldeo
previo libre.
El moldeo de la pletina premoldeada obteniendo la
forma final del componente se realiza, preferentemente, contra una
presión de apoyo ejercida por un agente. De esta manera, de una
manera cuidadosa es posible fabricar un componente de alta calidad,
formado exactamente, que gracias al procesamiento cuidadoso presenta
unas propiedades mecánicas optimizadas y un buen aspecto óptico.
Las pletinas premoldeadas según la invención se
pueden unir entre sí antes de la conformación final para obtener la
forma final del componente, de tal forma que puedan fabricarse
especialmente componentes de gran superficie o componentes en los
que la distribución de material o el espesor del material existente
en las zonas de las distintas pletinas estén adaptados de forma
selectiva a las cargas que se producen localmente en el componente
durante su empleo práctico. Las pletinas se pueden unir entre sí por
arrastre de materiales, por arrastre de fuerza y/o por arrastre de
forma. Alternativamente, también es posible poner en su forma final
juntas pletinas superpuestas de forma suelta, después del moldeo
previo.
Las formas huecas se pueden realizar de manera
especialmente sencilla con el procedimiento según la invención, si
entre las pletinas premoldeadas, superpuestas y dado el caso unidas
entre sí, existe ya un espacio hueco. Las formas realizadas de esta
manera resultan especialmente adecuadas para moldearse a la forma
final del componente mediante un moldeo a alta presión interna, en
el que el espacio hueco se solicita con alta presión durante el
moldeo final de las pletinas obteniendo la forma final.
A continuación, la invención se describe con la
ayuda de dibujos que muestran ejemplos de realización. Muestran
esquemáticamente:
la figura 1 una pletina compuesta de chapa fina,
vista en perspectiva;
la figura 2 un componente moldeado a partir de
una pletina, en sección transversal;
la figura 3 la pletina premoldeada en el marco
del componente representado en la figura 2, en sección
transversal;
la figura 4 otra pletina compuesta de chapa fina,
vista en perspectiva;
la figura 5 una forma formada por dos pletinas
premoldeadas del tipo representado en la figura 4, en sección
transversal;
la figura 6 otro forma hueca formada por dos
pletinas premoldeadas del tipo representado en la figura 4, en
sección transversal;
la figura 7 un primer dispositivo para el moldeo
previo de pletinas del tipo representado en la figura 1 ó 4, en
sección transversal;
la figura 8 un segundo dispositivo para el moldeo
previo de pletinas del tipo representado en la figura 1 ó 4, en
sección transversal;
la figura 9 un primer dispositivo para el moldeo
final de pletinas premoldeadas en dispositivos del tipo representado
en la figura 7 u 8, en sección transver-
sal;
sal;
la figura 10 un segundo dispositivo para el
moldeo final de pletinas premoldeadas en dispositivos del tipo
representado en la figura 7 u 8, en sección transversal.
En el marco de la preparación de las pletinas P1,
P2 representadas en las figuras 1 y 4, la pletina P1, P2
correspondiente se divide en zonas individuales B1, V1 o B2, V2. Se
distingue entre la zona B1 o B2 de la que se produce el componente
conformado acabado, y la zona V1, V2 en la que se realiza el moldeo
previo de la pletina P1, P2 correspondiente.
La situación de las zonas V1 o V2 de las pletinas
P1 o P2, previstas para el moldeo previo, depende de la geometría
del componente acabado. Por consiguiente, para la configuración de
dicha zona V1, V2 es de importancia decisiva la relación de
desarrollo, representada a título de ejemplo en la figura 2, a lo
largo de la sección transversal del componente acabado. La geometría
de las pletinas P1, P2 y P3 premoldeadas en parte, representadas a
título de ejemplo en las figuras 3, 5 y 6, debe configurarse de tal
forma que durante el moldeo final siguiente al moldeo previo no se
produzca ningún fallo por una solicitación excesiva del material o
por una formación de pliegues inadmisibles.
La zona V1 o V2 prevista para el moldeo previo
puede situarse, en caso de necesidad, dentro del contorno de la zona
B1 (figura 3) a partir de la que se realiza el moldeo final del
componente que ha de fabricarse. Su contorno está indicado con
líneas discontinuas en la figura 3 y corresponde al que se muestra
en la figura 2.
En el caso de una geometría distinta o de otros
requisitos en cuanto a las propiedades del componente acabado, sin
embargo, puede ser necesario realizar el moldeo previo de la pletina
P2 en una zona V2 que sobresale en tramos parciales de la zona B2 a
partir del cual se moldea el componente final (figura 4). Un
recubrimiento completo de la zona B2 por la zona V2 prevista para el
moldeo previo no está previsto, sin embargo, tampoco en este caso.
En lugar de ello, el moldeo previo se realiza sólo donde sea
conveniente y necesaria una preparación correspondiente de la
pletina P1 o P2 para el subsiguiente moldeo final. Evidentemente, el
número de zonas previstas para el moldeo previo no está limitado a
uno, sino, en caso de necesidad, es posible determinar varias zonas
premoldeadas de este tipo en una pletina.
Para el moldeo previo de la pletina P1 o de una
pletina P4 dividida según la pletina P2 en una zona que ha de
premoldearse y una zona a partir de la cual se produce el moldeo
final del componente que ha de fabricarse, se emplean dispositivos
de conformación U1, U2. Estos presentan respectivamente un
recipiente 1 lleno de un agente líquido, por ejemplo, agua.
Adicionalmente, los dispositivos de conformación U1, U2 están
dotados de un dispositivo de sujeción 2 respectivamente, que sujetan
la pletina P1, P4 que ha de premoldearse, por sus zonas marginales,
sobre un borde que rodea la abertura del recipiente 1. De este modo,
la pletina P1 o P4 queda sujeta sobre la abertura, de tal forma que
su cara asignada al interior del recipiente pueda solicitarse con el
agente. La extensión del borde de la abertura del recipiente 1
corresponde a la extensión del borde de la zona V1 o V2 de la
pletina P1, P4 procesada, prevista para el moldeo previo.
A diferencia del dispositivo de conformación U1
en el que se realiza el moldeo previo de la pletina P1 sin
contramolde, tal como está representado en la figura 7 con el
ejemplo de la pletina P1, el dispositivo de conformación U2 va
equipado con un contramolde 3 dispuesto a una distancia de la
pletina P4 que en este ejemplo está sujeta encima de la abertura del
recipiente 1.
Aumentando la presión P ejercida por el agente,
la pletina P1 o P4 correspondiente queda abombada hacia arriba en la
zona de la abertura del recipiente, en un movimiento orientado hacia
fuera. En el sentido de la conformación U1, hasta el final del
moldeo previo, se admite un flujo totalmente libre del material de
acero de la pletina P1.
En cambio, en el dispositivo de conformación U2,
después de cierto tiempo de conformación libre, la zona premoldeada
V2 de la pletina P4 entra en contacto con el contramolde 3, de modo
que en un tramo parcial de la zona premoldeada V2 se impone la forma
del contramolde 3. La geometría y las medidas del tramo conformado
libremente V2a de la pletina P4 dependen de la situación del
contramolde 3 respecto a la abertura del recipiente 1.
Después del moldeo previo en los dispositivos de
conformación previa U1 o U2, las pletinas P1 - P4 se pueden acabar
conformando individualmente formando el componente correspondiente
(figura 2). Para ello, de una manera convencional, se puede emplear
un dispositivo F1 equipado con un macho 10 y una matriz 11, tal como
está representado a título de ejemplo en la figura 9.
Alternativamente, la conformación final de las
pletinas P1 - P4 se puede realizar también en un dispositivo F2 que
presente un recipiente 20 para un agente 21, especialmente agua y un
dispositivo de sujeción 22. Por el dispositivo de sujeción 22, por
ejemplo, la pletina premoldeada P1 queda sujeta en la abertura del
recipiente 20.
La confirmación final de la pletina P1 se realiza
entonces mediante un macho 23 que se puede introducir en la abertura
del recipiente 20 y en cuya superficie frontal está moldeada la
forma del componente que ha de producirse. Con una carrera de
trabajo del macho 23, la pletina premoldeada P1 es embutido en el
recipiente 20. El agente contenido en el recipiente 20 ejerce una
presión de apoyo S opuesta a la fuerza del macho 23, de tal forma
que, a medida que aumenta la carrera del macho 23, la pletina
premoldeada P1 entre en contacto con éste obteniendo la forma
predefinida por el macho 23.
Asimismo es posible colocar dos pletinas
premoldeadas P2, P3, por ejemplo en el dispositivo V1, de tal forma
que formen unos cuerpos huecos H1 (figura ) o H2 (figura 6) que
tengan una zona premoldeada V2, V3 en sus caras superior e inferior.
Las pletinas P2, P3 que constituyen el cuerpo hueco H1, H2
correspondiente se pueden soldar entre sí, de modo que formen una
unidad constructiva. La forma de los componentes acabados,
conformados a partir de los cuerpos huecos H1, H2 formados de esta
manera, se indica en las figuras 5 y 6 mediante líneas
discontinuas.
La conformación final de los cuerpos huecos
premoldeados H1, H2 puede realizarse especialmente bien mediante la
solicitación con alta presión interna. Para ello, los cuerpos huecos
H1, H2 se colocan en una matriz en un dispositivo adecuado, no
representado aquí, y se llenan con un agente fluido, por ejemplo
agua. A continuación, el agente se somete a una presión, de tal
forma que el material de chapa del cuerpo hueco H1, H2
correspondiente se dilate hasta que esté totalmente en contacto con
las paredes de la matriz.
1 | Recipiente |
2 | Dispositivo de sujeción |
3 | Contramolde |
10 | Macho |
11 | Matriz |
20 | Recipiente |
21 | Agente |
22 | Dispositivo de sujeción |
23 | Macho |
F1, F2 | \begin{minipage}[t]{43mm} Dispositivo para la conformación final\end{minipage} |
B1, B2 | \begin{minipage}[t]{43mm} Zona a partir de la cual se produce el componente conformado acabado\end{minipage} |
H1, H2 | Cuerpos huecos |
P | Presión |
P1, P2, P3, P4 | Pletinas |
S | Presión de apoyo |
U1, U2 | Dispositivos de conformación |
V1, V2, V3 | \begin{minipage}[t]{43mm} Zona en la que se realiza el moldeo previo de laspletinas P1, P2\end{minipage} |
V2a | \begin{minipage}[t]{43mm} Tramo conformado libremente de la pletina 4\end{minipage} |
Claims (11)
1. Procedimiento para fabricar componentes a
partir de una pletina (P1 - P4) compuesta de un material apto para
embutición profunda, especialmente acero, usando un agente fluido,
en el que se realizan los siguientes pasos:
- -
- la sujeción de la pletina (P1 - P4) en un dispositivo de conformación (U1, U2), en el que la pletina (P1 - P4) se solicita con el agente;
caracterizado
por:
- -
- el moldeo previo de la pletina (P1 - P4) aumentando la presión (P) ejercida por el agente en una zona de la pletina (P1 - P4) que está limitada a una sección parcial (V1, V2) de la superficie de la pletina y que cubre parcialmente el tramo (B1, B2) de la superficie de la pletina (P1 - P4), a partir del cual se produce la forma final del componente, así como
- -
- el moldeo final de la pletina premoldeada (P1 - P4) mediante una herramienta de moldeo (F1, F2).
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la pletina (P1 - P4) se premoldea sin
contramolde.
3. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la pletina (P1 - P4) se premoldea con un
contramolde (3).
4. Procedimiento según la reivindicación 3,
caracterizado porque, al final del moldeo previo, la zona
premoldeada (V1, V2) de la pletina (P1 - P4) está en contacto por
tramos con el contramolde (3).
5. Procedimiento según la reivindicación 3,
caracterizado porque, al final del moldeo previo, la zona
premoldeada de la pletina (P1 - P4) está en contacto completamente
con el contramolde (3).
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el moldeo
de la pletina premoldeada (P1 - P4) a la forma final del componente
se realiza contra una presión de apoyo (S) ejercida por un
agente.
7. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque después
del moldeo previo se unen entre sí al menos dos pletinas (P1 - P4) y
porque las pletinas (P1 - P4) se moldean finalmente juntas para
obtener la forma final.
8. Procedimiento según la reivindicación 7,
caracterizado porque las formas previas se unen entre sí por
arrastre de materiales, por arrastre de fuerza y/o por arrastre de
forma.
9. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque después del
moldeo previo, al menos dos pletinas (P1 - P4) se colocan de forma
suelta una sobre la otra y porque las pletinas (P1 - P4) se moldean
finalmente juntas para obtener una forma final.
10. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 7 a 9, caracterizado porque entre las
pletinas (P1 - P4) existe un espacio hueco.
11. Procedimiento según la reivindicación 10,
caracterizado porque se solicita el espacio hueco con alta
presión durante el moldeo final de las pletinas (P1 - P4) para
obtener la forma final.
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