ES2247111T3 - Procedimiento y dispositivo para la produccion de piezas de empalme a presion de acero, en especial acero fino. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la fabricación de piezas de empalme a presión, de metal, partiendo de piezas (3) brutas, cada una con al menos un extremo (9) tubular, con una primera etapa del procedimiento, en la que el al menos extremo (9) tubular está alojado en una herramienta (5), y se abocarda con un mandril (18) de abocardar, cuyo diámetro exterior excede el diámetro interior del extremo (9) tubular, introduciéndose empujando el mandril (18) de abocardar en dirección axial en el extremo (9) tubular, y con una segunda etapa del procedimiento en la que el extremo (9) tubular se deforma en la misma herramienta (5), directamente en conexión con la primera etapa del procedimiento para la configuración de una ranura anular, caracterizado porque la pieza (3) bruta se compone de acero fino, y porque el extremo (9) tubular abocardado se recalca axialmente en un sector que está situado en la herramienta (5), para terminar de flexionar radialmente hacia fuera, una zona de forma anular del extremo (9) tubular, en una ranura (14) anular configurada en la herramienta (5).

Description

Procedimiento y dispositivo para la producción de piezas de empalme a presión de acero, en especial de acero fino.

Para la instalación de tuberías, tanto para tuberías de calefacción, como también para la instalación de agua potable o para tuberías de gas, se han llegado a utilizar como técnica de unión en forma creciente, piezas de empalme a presión, que sirven para la unión unos con otros, de los extremos de las tuberías, y para la preparación de bifurcaciones de tuberías. Las piezas de empalme a presión, para la preparación de la unió de tuberías, se montan por deslizamiento sobre los respectivos extremos de las tuberías, produciendo una junta tórica sujeta en acanaladura anular de la pieza de empalme a presión, una unión estanca a los fluidos.

La pieza de empalme a presión se deforma después plásticamente radial hacia dentro en una gama de apriete, prevista para ello, con lo que se asegura mecánicamente en el extremo de la tubería. Las uniones así obtenidas se pueden preparar fiablemente, y son estables de larga duración.

De conformidad con el material de la tubería, se necesitan piezas de empalme a presión del mismo material. Para la instalación de tubos de cobre se utilizan piezas de empalme a presión de cobre. De la fabricación se ocupa el documento EP 0649689 B1. Para la fabricación de estas piezas de empalme a presión de cobre, sirven matrices divididas longitudinal o transversalmente, en las que hay que meter una pieza bruta preconformada correspondientemente, con el extremo tubular abocardado. La matriz presenta en su forma interior, una ranura anular que establece la forma exterior de una acanaladura anular a configurar en la pieza de empalme a presión. Para la configuración de esta acanaladura anular sirve un dispositivo de recalcar con un mandril de apoyo que se introduce para el apoyo en el extremo tubular abierto de la pieza bruta situada en la matriz. Para llevar el material de la pared de la pieza bruta a fluir dentro de la ranura anular, el dispositivo de recalcar presenta un manguito de seguimiento o de recalcar, con el que se recalca axialmente el extremo tubular, en la matriz. Aquí el material de la pared de la pieza de empalme a presión, fluye plásticamente en la ranura anular. Para configurar entonces fiablemente el asiento para la junta tórica con la precisión exigida, se retiran el mandril de apoyo y el manguito de seguimiento, y se realiza un proceso de rodadura. Para ello sirve un rodillo apoyado giratorio, sujeto en un dedo, que se introduce en el extremo tubular y se comprime radialmente hacia fuera hacia la acanaladura anular a configurar. El rodillo realiza sólo algunas revoluciones, laminando la correspondiente acanaladura anular.

Este procedimiento está especialmente creado y es apropiado, para la fabricación de piezas de empalme a presión. Exige una pieza bruta que en sus dimensiones exteriores, esté adaptada al espacio de alojamiento de la matriz, de manera que se apoye de lleno en la matriz. Por consiguiente, la pieza bruta tiene que tener primeramente la correspondiente forma basta, antes del recalcado para la configuración de la acanaladura anular. Para ello ha de abocardarse en sus zonas terminales. Esta etapa hay que realizarla de antemano. Después de meter la pieza bruta abocardada previamente en la matriz, se tronza a medida. Después se realiza en la matriz, en la pieza bruta (tronzada), previamente abocardada calibrada en longitud, una etapa de recalcado y rodadura, para producir la deseada acanaladura anular. Se obtienen piezas de empalme a presión de cobre, que presentan una acanaladura anular desviada hacia atrás, hacia la boca del tubo. Es posible una compresión de la pieza de empalme a presión con las correspondientes herramientas de apriete o tenazas de apriete, que sujetan al mismo tiempo las partes de la pieza de empalme a presión, existentes a los dos lados de la junta tórica, con lo que, utilizando el cobre como material de la pieza de empalme a presión, se obtiene una unión mecánica muy buena entre el extremo tubular y la pieza de empalme a presión.

Las herramientas para la compresión de las piezas de empalme a presión, están ajustadas específicamente a la forma especial de las piezas de empalme a presión. Al emplear piezas de empalme a presión, conformadas de otra manera, el instalador afectado tiene que adquirir nuevas herramientas.

Piezas de empalme a presión de acero fino para la instalación de tuberías de acero fino, están construidas por lo regular de manera que en su extremo libre esté configurado directamente un asiento para junta tórica. Una representante típica de tales piezas de empalme a presión, se deduce del documento EP 0361630 B1. Esta pieza de empalme a presión presenta un sector de conexión cuyo diámetro interior está abocardado hasta el diámetro exterior de un tubo a conectar. En el extremo de la pieza de empalme a presión, la pared de la misma está primeramente curvada radial hacia fuera y, después, rebordeada hacia dentro configurando una acanaladura anular. Tales piezas de empalme a presión no pueden comprimirse con las mismas herramientas como las que se utilizan ya para piezas de empalme a presión de cobre, que presentan una zona de apriete a los dos lados de la junta tórica.

La fabricación de piezas de empalme a presión requiere máquinas y procedimientos con los que hay que fabricar piezas de empalme a presión en gran cantidad. Para conseguir uniones fiables de tubos, hay que fabricar las piezas de empalme a presión con tolerancias pequeñas. Esto tiene que ser posible con los menores costes posibles de fabricación. Correspondientemente, la máquina y el útil para la fabricación de las piezas de empalme a presión, deben estar construidos sencillos y robustos y, no obstante, poder fabricar piezas fiables de empalme a presión, en la calidad deseada.

El documento DE-A-2110758 hace público un procedimiento para la fabricación de un manguito de acoplamiento, de un sector único de tubo de cobre. Para ello se mete el sector de tubo de cobre en una matriz que rodea exteriormente el sector de tubo, y lo abocarda mediante un mandril escalonado, introduciendo este mediante un accionamiento hidráulico en el sector de tubo de cobre. El mandril escalonado presenta en su extremo apartado del sector que se introduce, un apoyo anular inclinado que hacia el final del proceso de abocardado, viene a hacer tope con la superficie frontal del sector de tubo de cobre. El apoyo anular está configurado cónico. La superficie situada enfrente, de la matriz que rodea el sector del tubo, está configurada cónica con simetría de espejo. Los sectores cónicos del punzón de abocardar y de la matriz, alojan un sector tubular de cobre, que se abomba hacia fuera.

Partiendo de esto es misión de la invención crear un útil y un procedimiento para la fabricación de piezas de empalme a presión, de acero fino, con el que se puedan fabricar en forma sencilla, piezas de empalme a presión de la calidad deseada y con la seguridad exigida al proceso. Además, es misión de la invención crear piezas de empalme a presión, de acero fino, que se puedan fabricar a coste favorable y emplear en la práctica.

Esta misión se resuelve mediante un procedimiento para la fabricación de piezas de empalme a presión, según la reivindicación 1, así como mediante un dispositivo para la fabricación de piezas de empalme a presión, según la reivindicación 6.

Para la fabricación de las piezas de empalme a presión, se parte de tubo de acero, del que se tronzan fragmentos. Los fragmentos tronzados de tubo se transforman para formar una pieza de empalme a presión, en una etapa integrada de procedimiento, con dos etapas parciales, estando estructuradas las dos etapas parciales del procedimiento, de manera que puedan ser realizadas sin etapa intermedia, directa y sucesivamente en una sola herramienta.

Para la fabricación de las piezas de empalme a presión, se abocardan los fragmentos tubulares tronzados, y se proveen con una acanaladura de forma anular, que sirve como asiento para junta tórica. El abocardado y el acanalado (es decir, la configuración de la acanaladura) se llevan a cabo pues, en cierto modo, de una vez. Entre las dos etapas parciales del procedimiento, la pieza de empalme a presión ni tiene que transportarse a otra herramienta, ni tiene que mecanizarse intermedia, por ejemplo, recalibrarse o tronzarse. La secuencia de etapas es, por lo tanto, tronzar, abocardar, acanalar. Gracias a la posible agrupación del abocardado y del acanalado en una operación única de conformación, que puede realizarse en una única estación de mecanización, la máquina de mecanización se arregla con un número reducido de operaciones de mecanizado. La agrupación del abocardado y del acanalado, permite en la máquina para la fabricación de las piezas de empalme a presión, una reducción muy notable del gasto de diseño y construcción, que se plasma en último término en un abaratamiento notable de las piezas de empalme a presión, de acero fino. Por otra parte se ha puesto de manifiesto que a pesar de la supresión de un calibrado intermedio entre el abocardado y el acanalado, es decir, a pesar de la agrupación de las dos etapas individuales en una etapa integrada del procedimiento, las deseadas piezas de empalme a presión se pueden fabricar con la precisión dimensional y calidad requeridas, de manera que con las piezas de empalme a presión fabricadas en masa se producen uniones correctas de tubos.

En el procedimiento se abocarda el diámetro del extremo tubular de la pieza bruta, en más del doble del espesor de pared. Esto crea la posibilidad de partir de una pieza bruta que se ha tronzado de la materia prima el tipo que hay que unir en la instalación posterior con las piezas de empalme a presión. Así pues, para la fabricación de las piezas de empalme a presión, no se necesita ninguna materia prima especial, lo que reduce los costes una vez más, y simplifica la fabricación. El abocardado de los extremos tubulares, tiene además el efecto de que en la pieza de empalme a presión que se fabrica, se configura un extremo para enchufar que limita la profundidad axial de penetración del tubo a conectar. Esto crea condiciones definidas, de manera que la unión a presión a preparar, obtenga la necesaria resistencia a la tracción.

Para la realización del procedimiento, primeramente se introduce empujando axialmente bajo presión en el extremo tubular de la pieza bruta, un mandril para el abocardado del mismo. El extremo cónico de la cara frontal del mandril, abocarda aquí el extremo tubular, que se dilata en dirección tangencial y, por tanto, se apoya con una fuerza que señala hacia dentro, en la superficie lateral cilíndrica exterior del mandril. El diámetro exterior del mandril y el diámetro interior de un sector correspondiente de un molde que aloja la pieza bruta, están adaptados uno al otro, de manera que la pared de la pieza bruta abocardada, se apoya ahora, al menos casi, en la pared interior del molde. En la etapa del procedimiento, que se conecta ahora, y que puede solaparse en el tiempo, con la etapa de abocardado, es decir, puede empezar todavía antes de que esta haya terminando, se aplica al extremo tubular una fuerza axial que recalca, por ejemplo, mediante un apoyo anular previsto en el mandril, o mediante un manguito separado de compresión. Sorprendentemente, a pesar de la tensión previa que actúa radialmente hacia dentro, el material de la pared del extremo tubular, por la fuerza axial de recalcado se abolla en una zona anular hacia fuera, en una ranura anular prevista en el molde, dilatándose todavía más el material de acero fino en dirección tangencial de lo que ya lo hizo en la etapa de abocardado. Para poder realizar esto en el molde ilustrado, es necesario un material de acero fino con alta resistencia a compresión y tenacidad. El material de acero fino utilizado frecuentemente en la instalación de tuberías de agua, cumple estas exigencias.

El procedimiento es apropiado para fabricar las piezas de empalme a presión partiendo de una materia prima soldada. En la zona de la costura de soldadura preparada, por ejemplo, por el procedimiento de soldadura con láser, puede existir una calidad superficial que no es apropiada para el asiento hermético de una junta tórica. Este puede ser en especial el caso cuando la materia prima se ha soldado desde fuera. Aquí puede remediarse llevando a cabo en la etapa de recalcado, una mecanización de acabado, en especial de la costura de soldadura. Esto puede hacerse, por ejemplo, en un procedimiento de laminación, aplastando por rodadura varias veces desde adentro, en especial, la zona de la costura de soldadura. Como procedimiento de laminado puede realizarse, por ejemplo, una llamada rodadura, en la que un rodillo llevado por un dedo, y apoyado giratorio, se introduce en el extremo tubular, y en una trayectoria orbital se le hace rodar a lo largo en la acanaladura configurada. Preferentemente se realizan aquí varios miles de repeticiones, de preferencia más de diez mil, en las que se comprime el rodillo radialmente hacia fuera. En especial se alisa aquí la zona de la costura de soldadura. Alternativamente puede pulirse la ranura anular. Aquí puede ser suficiente en ciertas circunstancias esmerilar superficialmente tan sólo la zona de la costura de soldadura. Mientras que la rodadura tiene la ventaja de cerrar los poros y cráteres al comprimirlos, en el procedimiento de pulido se pueden obtener ciclos de trabajo especialmente cortos, y geometrías de la acanaladura, especialmente buenas.

Las piezas de empalme a presión a producir, pueden presentar uno, dos, tres o más extremos tubulares -en cada caso según el caso de aplicación. El caso más sencillo de aplicación es un racor tubular recto con dos extremos tubulares. Las tapas de cierre presentan solamente un extremo tubular. Las piezas de bifurcación pueden presentar tres o más extremos tubulares, fabricándose las piezas brutas de tales bifurcaciones en una etapa preparatoria de trabajo, de manera que se disponga de los correspondientes extremos tubulares rectos, en el número deseado. Si deben de fabricarse piezas curvadas de empalme a presión, se curva primeramente un fragmento tronzado de tubo, en un molde correspondiente, tras lo cual se realizan entonces las etapas del procedimiento, arriba discutidas.

El útil apropiado para la fabricación de las piezas de empalme a presión, presenta una estación combinada de abocardado y de recalcado, al cual pertenece al menos una herramienta de varios componentes, un mandril de abocardar y un elemento de recalcar. El mandril de abocardar y el elemento de recalcar, pueden reunirse uno con otro en un componente, o estar configurados por separado. Los dos elementos, el mandril de abocardar y el elemento de recalcar, entran en acción en una y la misma herramienta (molde), simultáneamente o uno tras otro. Por tanto, la estación combinada de abocardado y recalcado es una única estación de mecanización, en la que se realiza tanto el abocardado, como también el acanalado, sin etapa intermedia. El recalcado y acanalado en solamente una estación de mecanización, hace posible una fabricación especialmente barata y, sin embargo, precisa de piezas de empalme a presión, es decir, la fabricación de las piezas de empalme a presión como producto en masa, en una calidad que permite una preparación fiable de uniones a presión herméticas de larga
duración.

La herramienta presenta de preferencia un espacio de alojamiento que presenta varios sectores, es decir, al menos un primer y un segundo sector, que tienen un diámetro diferente, y se transforman uno en otro, en un apoyo anular. El diámetro del primer sector, coincide de preferencia con el diámetro exterior de la pieza bruta no abocardada, mientras que la pieza bruta del segundo sector debe de corresponder aproximadamente al diámetro exterior de la pieza bruta después de realizar la etapa de abocardado. El apoyo anular configurado entre el primer y el segundo sector, sirve para el establecimiento de la forma exterior de la pieza de empalme a presión en el acuerdo de su zona no abocardada, a la abocardada. Adicionalmente el apoyo anular puede servir como limitación de la carrera para el mandril de abocardar, en especial cuando su dispositivo de accionamiento no establece la profundidad de la carrera.

La herramienta puede estar dividida paralelamente a la dirección longitudinal del extremo tubular, o transversal a este. En la división paralela, la herramienta (el molde) está formada por dos medios moldes, cuya línea de separación está situada en lo esencial a la misma altura con la línea central de la pieza bruta. La ranura anular configurada en los medios moldes para establecer la forma exterior de la acanaladura a configurar, existe en los dos medios moldes, y es invariable en su extensión axial. Por el contrario, la división transversal de los medios moldes, permite la colocación de una línea de separación centrada respecto a la ranura anular, de manera que la ranura anular sea variable en su extensión axial. Aquí es especialmente ventajoso mover el molde durante el proceso de abocardado y/o de recalcado, de manera que la ranura anular se cierre poco a poco, es decir, que su extensión axial se reduzca desde una cota mayor, hasta la cota teórica. Con ello se logra primeramente abombar hacia fuera una zona mayor de la pared tubular, con lo que la pared que se abomba, se arrima eventualmente mejor a la forma de la ranura anular. Pero lo esencial es que la ranura anular esté cerrada antes de que haya penetrado material de la pared demasiado hacia fuera, es decir, en la rendija entre los medios moldes.

Es posible unificar el mandril de abocardar y el elemento de recalcar, configurando en el mandril de abocardar, un apoyo anular. Aquí el elemento de recalcar y el mandril de abocardar, corren siempre sincrónicamente uno tras otro, lo cual da lugar a una alta seguridad del proceso y a una herramienta sencilla. No obstante, en caso necesario el elemento de recalcar puede ser un manguito de compresión, accionado separadamente, apoyado desplazable sobre el mandril, y que se coloca sobre el extremo tubular y recalca este, después de que el extremo tubular haya sido abocardado completamente. Aquí es posible accionar el manguito de compresión, por ejemplo, mandado cinemática o dinámicamente, para obtener resultados óptimos de la producción. En todo caso, la carrera del elemento de presión se dimensiona de manera que el material del extremo tubular se abombe desde luego hacia fuera en la zona de la ranura anular, pero que, no obstante, no se apretuje para formar una brida plana circular. Esto se consigue de preferencia mediante mando cinemático del elemento de compresión. Por el contrario, el mandril de abocardar, puede estar conectado a su dispositivo de accionamiento, por ejemplo, con interposición de un muelle relativamente duro, de manera que se mueva elásticamente contra el apoyo anular entre el primer sector y el segundo sector de la herramienta.

El útil puede estar provisto adicionalmente con una estación de rodadura. Esta puede estar dispuesta en una estación separada de mecanización, cuando se desee un ritmo muy rápido de trabajo. No obstante se prefiere integrar asimismo la estación de rodadura en la estación de abocardado y recalcado. A la estación de rodadura pertenece un rodillo apoyado giratorio en un dedo, así como un dispositivo de accionamiento con el que se introduce el dedo en el extremo tubular, abocardado y acanalado, y allí se mueve haciendo círculos, hasta que la acanaladura configurada, en especial en la zona de una costura de soldadura, eventualmente existente, tenga la forma deseada. En lugar de la estación de rodadura, también puede estar previsto un dispositivo de pulir.

Con el procedimiento y el dispositivo se pueden fabricar piezas de empalme a presión, de acero fino, que presenten un extremo tubular abocardado, y en este, una acanaladura anular para alojar una junta tórica como elemento obturador. La peculiaridad de estas piezas de empalme a presión de acero fino, consiste en que a los dos lados de la junta tórica, es decir, de la acanaladura anular, existen zonas de aplastamiento de forma tubular, de igual diámetro, y aproximadamente de igual longitud axial, que pueden servir como zona de aplastamiento. Con ello la pieza de empalme a presión de acero fino, se comprime a los dos lados de la junta tórica, con un extremo tubular a conectar. Esto no sólo aumenta de hecho la seguridad del montaje y la resistencia de la unión, sino también la aceptación en el mercado y, además, permite la utilización de herramientas de aplastamiento como las que se han venido empleando hasta ahora para piezas de empalme a presión de cobre.

Formas ventajosas de realización de la invención, son objeto del dibujo, de la descripción o de reivindicaciones secundarias.

En el dibujo se ilustran ejemplos de realización de la invención. Se muestran:

Figura 1, un útil para la fabricación de piezas de empalme a presión, con una herramienta, un mandril y un elemento de recalcar, durante la etapa de abocardado, antes del recalcado, en una representación esquematizada en corte.

Figura 2, la herramienta según la figura 1, después de la conclusión de la etapa de abocardado y de la etapa de recalcado, en una representación esquematizada en corte.

Figura 3, la herramienta según la figura 1, durante un proceso de rodadura.

Figura 4, una forma modificada de realización de un útil para la fabricación de piezas de empalme a presión, durante la etapa de abocardado, en una representación esquematizada en corte.

Figura 5, el útil según la figura 4, después de la conclusión de la etapa de abocardado y de recalcado, en una representación simplificada y esquematizada en corte.

Figura 6, otra forma modificada de realización de un útil para la fabricación de piezas de empalme a presión, durante la etapa de abocardado, en una representación esquematizada en corte.

Figura 7, el útil según la figura 6, después del abocardado y recalcado, en una representación esquematizada en corte.

Figura 8, otra forma de realización del útil según la invención, con matriz móvil, durante el proceso de recalcado, en una representación esquematizada en corte.

Figura 9, el útil según la figura 8, al final de los dos procesos de mecanización (abocardado y recalcado) en representación esquematizada en corte, y

Figura 10, una pieza terminada de empalme a presión de acero fino, para la unión de dos tubos de acero fino, en una representación esquematizada en corte.

En la figura 1 está ilustrado un útil 1 para la fabricación de piezas de empalme a presión, como se deducen, por ejemplo, de la pieza 2 recta de empalme a presión, de la figura 10. El útil 1 según la figura 1, sirve para la fabricación de piezas curvadas de empalme a presión, para lo cual se parte de piezas 3 brutas previamente curvadas, tronzadas y de forma tubular, con diámetro interior y exterior constante.

El útil 1 presenta un molde o matriz 5 sujeta en una base 4, y divisible, que encierra un espacio 6 de alojamiento con un primer sector 7 y un segundo sector 8. El primer sector 7 del espacio 6 de alojamiento, presenta un diámetro interior que coincide con el diámetro exterior de la pieza 3 bruta. El segundo sector 8 sirve para alojar un extremo 9 tubular de la pieza 3 bruta, que formará la ulterior zona de aplastamiento de la pieza de empalme a presión a configurar. El diámetro interior del segundo sector 8 esencialmente cilíndrico del espacio 6 de alojamiento, es mayor que el diámetro exterior del extremo 9 tubular no deformado. De preferencia el diámetro interior del segundo sector 8 es aproximadamente mayor que el diámetro exterior del extremo 9 tubular no deformado, en el doble del espesor de pared del extremo 9 tubular. En el acuerdo entre los dos sectores 7, 8 del espacio 6 interior, está previsto un apoyo 11 anular cónico. A alguna distancia del apoyo 11 anular, y a una distancia preferentemente aún mayor del extremo 12 abierto del espacio 6 de alojamiento, está configurada en la herramienta 5, una ranura 14 anular que establece el contorno exterior de una acanaladura 15 anular a configurar en la pieza 2 de empalme a presión. La ranura 14 anular forma un anillo cerrado de sección transversal uniforme, aproximadamente semicircular.

La herramienta 5 ilustrada en la figura 1, está dividida paralelamente a una dirección 16 longitudinal del espacio 6 de alojamiento. La dirección 16 longitudinal coincide con las dos direcciones axiales de los extremos tubulares abiertos de la pieza 3 bruta.

A la herramienta 5 pertenece un mandril 18 de abocardar, un elemento 19 de recalcar y un dispositivo 21 de accionamiento para estos. El mandril 18 de abocardar, el elemento 19 de recalcar, el dispositivo 21 de accionamiento y la herramienta 5, forman una estación 22 combinada de abocardado y recalcado, del útil 1.

El mandril 18 de abocardar es un elemento cilíndrico, provisto en su cara frontal con un bisel 23, cuyo diámetro exterior es muy poco mayor que el diámetro exterior del extremo 9 tubular todavía no abocardado. El bisel 23 establece una superficie anular cónica cuyo diámetro directamente al lado en la cara frontal del mandril 18 de abocardar, es menor que el diámetro interior del extremo 9 tubular no abocardado. El bisel 23 forma un ángulo agudo del cono, que está dimensionado de manera que el mandril 18 de abocardar pueda meterse empujando en el extremo 9 tubular, abocardando este, sin apretujar el extremo 9 tubular, delante de sí. La longitud del mandril 18 de abocardar, es mayor que la distancia entre el apoyo 11 anular y la ranura 14 anular.

El mandril 18 de abocardar está unido rígidamente y en su caso de una sola pieza, con el elemento 19 de recalcar, que en la forma de realización del útil 1 según la figura 1, está formado por un cuerpo cilíndrico que con un acuerdo 25 escalonado o de apoyo anular, se transforma en el mandril 18 cilíndrico de abocardar. El cuerpo cilíndrico presenta un diámetro exterior que excede el diámetro interior del extremo 9 tubular abocardado. De preferencia el diámetro exterior del cuerpo cilíndrico es menor que el diámetro interior del segundo sector 8 del espacio 6 interior, de manera que el mandril o cuerpo formado por el mandril 18 de abocardar y el cuerpo cilíndrico, pueda introducirse en el segundo sector 8 del espacio 6 de alojamiento, de la herramienta 5.

Para el accionamiento y movimiento de este mandril combinado de abocardar y recalcar, sirve el dispositivo 21 de accionamiento, que en el presente ejemplo de realización, se forma por un accionamiento hidráulico. A este pertenece un pistón 26 que en un recinto 27 del cilindro, separa un recinto 28a de trabajo y otro recinto 28b de trabajo. El pistón 26 está unido, por ejemplo, mediante una biela 29, con el mandril 18 de abocardar y con el elemento 19 de recalcar. Canales de fluido no ilustrados en detalle, sirven para la aplicación opcional a los recintos 28a, 28b con fluido hidráulico que está a presión. De este modo la biela 29 puede moverse con precisión en las dos direcciones axiales en cada una de las direcciones de las flechas 31, 32.

El útil 1 descrito hasta aquí, trabaja cono sigue:

Se parte de piezas 3 brutas de forma tubular, tronzadas y curvadas previamente, con diámetro constante. Esta se mete en la herramienta 5, tras lo cual se cierra la herramienta. La pieza 3 bruta sobresale con su extremo 9 tubular en el sector 8 del espacio 6 de alojamiento, no apoyándose aquí en la herramienta 5. Debido a la curvatura de la pieza 3 bruta, esta está fijada axialmente en la herramienta 5. El mandril 18 está en la figura 1, en su posición más alejada a la derecha, y todavía no está en contacto con el extremo 9 tubular. Ahora se aplica fluido al recinto 28b de trabajo, con lo que el pistón 26, y con este la biela 29, el elemento 19 de recalcar y el mandril 18 de abocardar, se mueven hacia la herramienta 5, como está indicado por la dirección de la flecha 31. El mandril 18 de abocardar se coloca aquí con su bisel 23 en la cara frontal del extremo 9 tubular, preferentemente desbarbada, y en su caso provista con un pequeño bisel interior y exterior. Prosiguiendo el movimiento axial del mandril 18 de abocardar, este penetra en el extremo 9 tubular, abocardándolo, sin apretujarlo esencialmente. A causa de la dilatación ahora producida de la pared del extremo 9 tubular, puede aparecer en dirección tangencial un cierto acortamiento del extremo 9 tubular. El extremo 9 tubular abocardado, se apoya bajo tensión en la superficie lateral del mandril 18 de abocardar. Este se desliza penetrando siempre más en el espacio interior del extremo tubular, y abocarda sectores siempre más largos del extremo tubular. Todavía antes de que el bisel 23 llegue al apoyo 11 anular, el elemento 19 de recalcar, es decir, el escalón 25 (apoyo anular) correspondiente, se coloca sobre la superficie 9a frontal del extremo 9 tubular. Al continuar el movimiento del pistón 26 ahora, se recalca el extremo 9 tubular, con lo que la pared del extremo 9 tubular, se abomba espontáneamente hacia fuera, contra su propia tensión previa dirigida radialmente hacia dentro, en la zona de la ranura 14 anular. Esto se lleva a cabo en toda la periferia. La longitud de la carrera de recalcado, está dimensionada aquí de manera que el proceso de recalcado se termine cuando la pared del extremo 9 tubular se apoye completamente en la ranura 14 anular. Esto está ilustrado en la figura 2. La carrera de recalcado es aproximadamente tan larga como la diferencia entre la longitud de la pared de la acanaladura anular, y la longitud axial de la misma.

La longitud de la carrera puede dimensionarse mediante la correspondiente estructuración del dispositivo 21 de accionamiento, por ejemplo, limitando correspondientemente la carrera del pistón. Si se ha recorrido la carrera de trabajo, es decir, el extremo 9 tubular se ha abocardado y recalcado, como se ilustra en la figura 2, el recinto 28b de trabajo se descarga de presión y se aplica presión al recinto 28a de trabajo, de manera que el pistón 26 y con él, el elemento 19 de recalcar y el mandril 18 de abocardar, salgan de la herramienta 5 en la dirección de la flecha 32, y dejen libre la pieza fabricada de empalme a presión. Esta puede sacarse ahora del molde 5, abriendo este y metiendo una nueva pieza 3 bruta, tras lo cual se repite el ciclo de trabajo arriba explicado. Así pues, para la fabricación de la pieza de empalme a presión, únicamente es necesaria una carrera única del pistón 26. La fabricación es efectiva y precisa.

En especial para el caso de que la pieza 3 bruta haya sido tronzada de un tubo soldado, se recomienda añadir otra etapa de trabajo, que pueda realizarse en la misma herramienta 5 ó en una herramienta separada. En el ejemplo ilustrado en la figura 3, se hace uso de la posibilidad primeramente citada. La pieza 3 bruta está ya recalcada en acabado y permanece todavía en el molde 5 para la etapa de rodadura. Para la realización de la etapa de rodadura, sirve un dispositivo 34 de rodadura. A este pertenece un soporte de forma de dedo, en cuyo extremo libre está apoyado giratorio un rodillo 36, cuyo diámetro es claramente menor que el diámetro interior del extremo 9 tubular abocardado. El soporte 35 está unido con un dispositivo 37 de accionamiento y posicionamiento, que está equipado para que el rodillo 36 se apoye en la pared. Sin embargo, el soporte se mueve de manera que el rodillo 36 entre en el espacio interior del extremo 9 tubular, y después se mueve en dirección radial de manera que el rodillo 36 realice un movimiento circular en la acanaladura 15 anular configurada. Por ejemplo, el proceso de rodadura se realiza durante 2 a 4 segundos, con un número de revoluciones de más de 5000 r.p.m. Por tanto, se producen más de 10000 revoluciones que dan lugar a un alisamiento suficiente de la acanaladura anular en su cara interior, en especial en la zona de una eventual costura de soldadura. Alternativamente, en lugar del rodillo 36 puede preverse una muela accionada de disco, que esmerila superficialmente toda la acanaladura 15 anular, o tan sólo la zona de la costura de soldadura.

Una forma modificada de realización del útil 1, está ilustrada en la figura 4. En tanto que el útil 1 coincida con el útil 1 según la figura 1, se recurrirá a símbolos iguales de referencia, y se hará referencia a la descripción de más arriba.

A diferencia con el útil 1 antes descrito, el útil 1 según la figura 4, presenta un dispositivo 21 de accionamiento con accionamientos 21a, 21b separados para el mandril 18 de abocardar y para el elemento 19 de recalcar. El mandril 18 de abocardar está provisto en su cara más apartada del bisel 23, con un taladro 40 ciego, en el que está alojado un muelle 41 a compresión. Este se apoya en el fondo del taladro 40 ciego. En el taladro 40 ciego se introduce una biela 42 de un pistón 43 hidráulico. Este está dispuesto en un cilindro 44 hidráulico y separa allí dos recintos 45a, 45b de trabajo. Mediante aplicación precisa de presión a los recintos 45a, 45b de trabajo, puede moverse el mandril 18 de abocardado en las dos direcciones 31, 32. La carrera del pistón 43 es aquí tan grande que el mandril 18 de abocardar puede ponerse en marcha hacia el apoyo 11 anular. Este sirve como limitación de carrera para el mandril 18. El muelle 41 es tan duro que, al introducir el mandril 18 de abocardar en el extremo 9 tubular, no se comprime o no lo hace esencialmente. Esto provoca un desmoldeo preciso del acuerdo de los diámetros de la pieza 3 bruta, de la zona 9 tubular abocardada de conexión, respecto a la zona no abocardada. Además, el útil 1 se hace insensible respecto a tolerancias de posicionamiento entre la herramienta 5 y el dispositivo 21 de accionamiento.

Otra peculiaridad de la forma de realización del útil 1, ilustrada en la figura 4, reside en el elemento 19 de recalcar. Este está configurado como manguito que está apoyado desplazable sobre el mandril 18 de abocardar. El manguito está provisto con su propio dispositivo 21a de accionamiento, al que pertenece un pistón 47 colocado en un cilindro 46. Aquel separa dos recintos 48a, 48b de trabajo, a los que puede aplicarse opcionalmente y con precisión, fluido hidráulico. De este modo puede moverse con precisión el manguito en la dirección de las flechas 31, 32, para colocarse con su superficie frontal en la superficie 9a frontal del extremo 9 tubular, y recalcar el extremo 9 tubular. Los dos dispositivos 21a, 21b de accionamiento pueden mandarse con independencia uno de otro, con lo que puede optimizarse el abocardado y el recalcado del extremo 9 tubular. En especial, esta forma de realización tiene su importancia cuando en una máquina hay que cambiar con frecuencia las herramientas 5 para poder fabricar diferentes piezas de empalme a presión.

Mientras que la figura 4 ilustra el abocardado del extremo 9 tubular, la figura 5 representa el estado del útil 1 después de terminar la etapa de recalcado. El mandril 18 de abocardar ha comprimido la pared del tubo contra el apoyo 11 interior. El extremo 9 tubular está completamente abocardado, y el manguito se ha introducido tanto en la herramienta 5 y ha recalcado tanto el extremo 9 tubular, que la pared del tubo acaba de rellenar la ranura 14 anular y, por tanto, está configurada la acanaladura 15 deseada.

En la figura 6 se ilustra otra forma de realización del útil 1. En tanto que exista coincidencia con las formas precedentes de realización, considerando símbolos iguales de referencia, se hará referencia a la descripción precedente.

A diferencia con las formas de realización descritas precedentemente, la herramienta 5 del útil 1, no está dividida en dos partes, sino en tres. Además de su división paralela al eje 16 central longitudinal, está dividida en un plano que está situado en la ranura 14 anular. Con ello existe una parte 5a de la herramienta que puede aplicarse al resto de la herramienta 5, antes, durante o después del recalcado. Para el centrado sirve un asiento 50 cilíndrico correspondiente. De preferencia se aplica la parte 5a de la herramienta a la herramienta 5 en el asiento 50, antes de la etapa de recalcado. Para ello hay que mover la parte 5a de la herramienta mediante un dispositivo correspondiente de posicionamiento hacia la herramienta 5, en la dirección de la flecha 31. El dispositivo de posicionamiento lleva, además, el dispositivo 21 de accionamiento para accionar el mandril 18 de abocardar y del elemento 19 de recalcar. Si se han realizado las dos etapas de mecanización, es decir, el abocardado y el recalcado, el útil 1 tiene el estado ilustrado en la figura 7. Ahora se retira el pistón 26, del extremo 9 tubular, aplicando presión al recinto 28a de trabajo. Después de ello se separa la parte 5a de la herramienta, de la herramienta 5, y precisamente en la dirección de la flecha 32. De este modo se libera parcialmente el extremo 9 tubular. Ahora, después de abrir el resto de la herramienta 5, puede tomarse la pieza 3 de empalme a presión. La ventaja de esta forma de realización reside en que la parte 5a de la herramienta mantiene juntas las otras dos partes de la herramienta 5, en el asiento 50, y aquí, en especial en la zona de la ranura 14 anular, se puede estructurar de forma sencilla una herramienta que trabaje con precisión.

Una forma modificada de realización del útil 1 ilustrado en las figuras 6 y 7, está representada en las figuras 8 y 9. Mientras que en la forma antes descrita de realización (figuras 6 y 7), el mandril 18 de abocardar y el elemento 19 de recalcar, estaban guiados móviles con relación a la parte 5a de la herramienta, el mandril 18 de abocardar en la forma de realización del útil 1 según las figuras 8 y 9, está sujeto rígidamente en la parte 5a de la herramienta, y el elemento 19 de recalcar está configurado como superficie 25' de presión, de forma anular, en la parte 5a de la herramienta. Esta está unida globalmente con un dispositivo de accionamiento no ilustrado en detalle, y es móvil con precisión en la dirección de las flechas 31, 32.

La parte 5a de la herramienta, en la conexión a su mitad 14b de la ranura 14 anular, cuya otra mitad 14a está alojada en el resto de la herramienta 5, presenta un taladro 52 que se reduce a una cierta distancia de la mitad 14b de la ranura anular, al diámetro del mandril 18 de abocardar. Este atraviesa el resto del taladro 52. En su extremo está provisto con una placa 18' terminal que está inmovilizada sólidamente por la parte 5a de la herramienta, contra una sufridera 53. La unidad así formada, por la sufridera 53, la parte 5a de la herramienta y el mandril 18 de abocardar, mediante el dispositivo de accionamiento, puede moverse en total hacia la herramienta 5, y alejándose de esta. La distancia entre la superficie 25' anular y la ranura 14 anular, hay que dimensionarla una vez más de manera que el extremo 9 tubular abocardado, al cerrar el molde 5, 5a, se recalque tanto que la pared del tubo que se abomba, acabe de rellenar la ranura 14 anular que se cierra. Esto está ilustrado en la figura 9. Aquí con un molde en total de tres piezas y con un único dispositivo de accionamiento, se trabaja, tanto para el mandril 18 de abocardar, como también para el elemento 25' de recalcar.

Con los útiles descritos anteriormente y con el procedimiento correspondiente, se pueden fabricar piezas 2 de empalme a presión, como la ilustrada a título de ejemplo en la figura 10. Una pieza semejante de empalme a presión de acero fino, está fabricada a partir de un fragmento de tubo soldado, cuya costura 60 de soldadura está ilustrada esquemáticamente en la figura 10. Presenta una, dos o más zonas 61, 62 tubulares de conexión, que están configuradas globalmente cilíndricas huecas. Cada zona 61, 62 tubular de conexión, presenta dos sectores 61a, 61b; 62a, 62b cilíndricos huecos, entre cada una de los cuales está dispuesta la acanaladura 15 anular. Las dos zonas 61a, 61b; 62a, 62b cilíndricas presentan el mismo diámetro interior. Forman zonas de aplastamiento para la conexión de tubos. Entonces los tubos a conectar están unidos mecánicamente a los dos lados de cada junta 63 tórica, con la pieza 2 de empalme a presión.

El procedimiento presentado permite la fabricación de piezas de empalme a presión de acero fino, prácticamente en una sola operación que comprende dos etapas del procedimiento, que pueden transcurrir simultáneamente o también una después de otra. La pieza bruta tronzada se abocarda y recalca en una herramienta, para configurar las deseadas zonas 61, 62 tubulares de conexión. El procedimiento se ha destacado para piezas de empalme a presión de acero fino, como de proceso seguro. También pueden aplicarse otros metales resistentes a la compresión y tenaces. El procedimiento es apropiado en especial, en unión con una etapa posterior de rodadura o una etapa de esmerilado, para la fabricación de piezas de empalme a presión, de tubo soldado de acero fino.

Claims (16)

1. Procedimiento para la fabricación de piezas de empalme a presión, de metal, partiendo de piezas (3) brutas, cada una con al menos un extremo (9) tubular,

con una primera etapa del procedimiento, en la que el al menos extremo (9) tubular está alojado en una herramienta (5), y se abocarda con un mandril (18) de abocardar, cuyo diámetro exterior excede el diámetro interior del extremo (9) tubular, introduciéndose empujando el mandril (18) de abocardar en dirección axial en el extremo (9) tubular, y

con una segunda etapa del procedimiento en la que el extremo (9) tubular se deforma en la misma herramienta (5), directamente en conexión con la primera etapa del procedimiento para la configuración de una ranura anular,

caracterizado porque

la pieza (3) bruta se compone de acero fino, y porque

el extremo (9) tubular abocardado se recalca axialmente en un sector que está situado en la herramienta (5), para terminar de flexionar radialmente hacia fuera, una zona de forma anular del extremo (9) tubular, en una ranura (14) anular configurada en la herramienta (5).

2. Procedimiento para la fabricación de piezas de empalme a presión, caracterizado porque en la primera etapa del procedimiento, se abocarda el diámetro del extremo (9) tubular en más del doble del espesor de pared del extremo (9) tubular.

3. Procedimiento para la fabricación de piezas de empalme a presión, caracterizado porque el mandril (18) de abocardar introducido en la primera etapa en el extremo (9) tubular, permanece en el extremo (9) tubular durante la realización de la segunda etapa.

4. Procedimiento para la fabricación de piezas de empalme a presión, caracterizado porque la pieza (3) bruta está fabricada a partir de un tubo soldado de acero fino.

5. Procedimiento para la fabricación de piezas de empalme a presión, caracterizado porque como pieza (3) bruta se utiliza un trozo tronzado de tubo soldado de acero fino.

6. Útil (1) para la fabricación de piezas de empalme a presión de acero fino, por el procedimiento según alguna de las reivindicaciones 1 a 5,

con una estación (22) combinada de abocardado y de recalcado, a la que pertenecen al menos los siguientes elementos:

una herramienta (5) de varios componentes, que presenta un espacio (6) de alojamiento para la pieza (3) bruta, presentando el espacio (6) de alojamiento para alojar el extremo (9) tubular de la pieza (3) bruta, al menos un primer sector (7) con el mismo diámetro que la pieza (3) bruta, y un segundo sector (8) con un diámetro interior que es mayor que el diámetro exterior del extremo (9) tubular, presentando el segundo sector (8) en su superficie interior, una ranura (14) anular, para establecer la forma exterior de una acanaladura anular que se configura en el extremo (9) tubular,

un mandril (18) de abocardar que está guiado móvil axialmente en el sector (8) del espacio (6) de alojamiento, entrando y saliendo de este, y que está unido con un dispositivo (21) de accionamiento, y cuyo diámetro exterior excede el diámetro interior del extremo (9) tubular, así como es menor que el diámetro interior del sector (8) en el que está introducido el mandril (18) de abocardar, de manera que entre el mandril (18) de abocardar y la superficie interior del sector (8) está establecido un espacio anular, cuyo espesor radial corresponde aproximadamente al espesor de pared de la pieza (3) de empalme a presión, y

un elemento (19) de recalcar que está guiado móvil axialmente en la ranura (14) anular de la herramienta (5), acercándose y alejándose de esta, y que está unido con un dispositivo (21) de accionamiento, y que presenta una superficie (25) de presión de forma anular, que está equipada para llegar a trasladarse a tope con el extremo (9) tubular, y recalcar el extremo (9) tubular.

7. Útil según la reivindicación 6, caracterizado porque el espacio (6) interior de la herramienta (5), presenta un apoyo (11) anular entre el primer sector (7) y el segundo sector (8).

8. Útil según la reivindicación 6, caracterizado porque la herramienta (5) está configurada de dos partes y está dividida a lo largo de una superficie que está dispuesta paralela a la dirección (16) longitudinal del tubo de la pieza (3) de empalme a presión.

9. Útil según la reivindicación 6, caracterizado porque la herramienta (5) está dividida transversal a la dirección (16) longitudinal del tubo de la pieza (3) bruta.

10. Útil según la reivindicación 6, caracterizado porque el mandril (18) de abocardar está unido con su dispositivo (21b) de accionamiento mediante un medio (41) elástico.

11. Útil según la reivindicación 6, caracterizado porque el mandril (18) de abocardar está unido rígidamente con un dispositivo (21) de accionamiento.

12. Útil según la reivindicación 6, caracterizado porque el mandril (18) de abocardar está unido rígidamente con el elemento (19) de recalcar, y el dispositivo (21) de accionamiento forma al mismo tiempo el dispositivo (21) de accionamiento para el elemento (19) de recalcar.

13. Útil según la reivindicación 6, caracterizado porque el elemento (19) de recalcar y el mandril (18) de abocardar, presentan dispositivos (21a, 21b) de accionamiento, independientes uno de otro.

14. Útil según la reivindicación 6, caracterizado porque una parte (5a) de la herramienta (5) está unida rígidamente, tanto con el mandril (18) de abocardar, como también con el elemento (19) de recalcar.

15. Útil según la reivindicación 6, caracterizado porque el útil (1) presenta adicionalmente un dispositivo (34) de rodadura.

16. Útil según la reivindicación 6, caracterizado porque el útil presenta adicionalmente una estación de esmerilado con una muela de disco, que puede introducirse en el extremo (9) tubular, y hay que trasladar en un movimiento radial a la acanaladura (15) anular, para realizar en ésta una operación de esmerilado.