ES2276024T3 - Procedimiento de fabricacion de una biela forjada y utillaje de fabricacion para la realizacion de este procedimiento. - Google Patents

Abstract

Procedimiento de fabricación de una biela forjada (1) que comprende una cabeza (2), un cuerpo (5) y un pie (6), presentando la indicada cabeza (2) y el mencionado pie (6) espesores diferentes a partir de una pieza desbastada (10) que incluye la misma una cabeza (11), un cuerpo (12) y un pie (13), caracterizado porque: - se forma la pieza desbastada (10) por corte transversal de un perfil (15) que presenta una sección transversal correspondiente al perfil de la indicada pieza desbastada (10), - se coloca la pieza desbastada así formada en un molde cerrado (22) de una matriz inferior (21) de un juego de matrices (20) de acabado que comprende una matriz superior (23) que forma punzón, presentando la indicada matriz superior (23) unos radios de conexión de las superficies comprendidos entre 0, 5 y 1, 5 mm y deslizándose en la matriz inferior (21) con un juego comprendido entre 0, 3 y 0, 05 mm y el molde (22) de la matriz inferior (21) que presenta una pendiente de eyección comprendida entre 0,5 y 3o, - se realiza en el indicado juego de matrices (20) una etapa de acabado mediante un reparto del material longitudinalmente, transversalmente y en espesor de la pieza desbastada para obtener una biela bruta sin rebaba, y - se realiza un orificio calibrado (3) en la cabeza y un orificio calibrado (7) en el pie de la biela bruta para obtener la biela forjada (1).

Description

Procedimiento de fabricación de una biela forjada y utillaje de fabricación para la realización de este procedimiento.

La presente invención se refiere a un procedimiento de fabricación de una biela forjada para motor de combustión interna así como a un utillaje de fabricación para la realización de este procedimiento.

Un utillaje y un procedimiento de fabricación de biela son conocidos por el documento JP4-59147.

Las bielas son elementos del motor encargadas de transmitir las fuerzas de los émbolos al cigüeñal e incluyen una cabeza provista de un orificio calibrado, un cuerpo y un pie igualmente provisto de un orificio calibrado.

Estas bielas son generalmente fabricadas por un procedimiento de forjado en caliente o en medio caliente que comprende varias etapas que consisten particularmente en la fabricación de una pieza pre-desbastada por laminado de una palanquilla previamente calentada a una temperatura apropiada, en la estampación o el matrizado de la pieza pre-desbastada y en una operación de mecanizado de los orificios calibrados de la cabeza y del pie para obtener una biela en bruto.

Pero este procedimiento presenta inconvenientes que residen principalmente en la presencia de rebabas que necesitan una operación de mecanizado suplementaria que consiste en realizar el rectificado de las superficies laterales de la biela en bruto para eliminar estas rebabas que pueden producir en esta operación una deformación de la pieza. Además, para algunas geometrías de bielas, el punto bajo en solicitación de fatiga está situado a la altura de las rebabas que están localizadas en el plano de junta situado a nivel de la parte central de la
biela.

Ahora bien, se ha comprobado que el tamaño y la localización de estas rebabas son difícilmente controlables y son inherentes a la estampación en matriz abierta utilizada en el procedimiento anteriormente mencionado.

Pero, la tendencia actual de los fabricantes de automóviles es aligerar los vehículos y reducir los costes lo cual les lleva a requerir bielas brutas cada vez más precisas.

En efecto, las bielas deben presentar una dispersión geométrica general cada vez más baja, en particular en lo que respecta a las deformaciones y repartos de masas alternativa y rotativa muy finas. Además, estas bielas deben obtenerse a partir de una biela bruta poco costosa y que necesite el menor número de operaciones de mecanizado posible.

Estas exigencias son difícilmente realizables con los procedimientos utilizados hasta ahora.

La invención tiene por objeto evitar estos inconvenientes proponiendo un procedimiento de conformación de una biela forjada que permita realizar una economía de material y disminuir las operaciones de mecanizado, obteniendo tolerancias cada vez más precisas y una buena precisión en peso así como un reparto repetitivo del material para una fabricación en grandes series.

La invención tiene por consiguiente por objeto un procedimiento de fabricación de una biela forjada según la reivindicación 1.

Según otra característica de la invención, se calienta la pieza desbastada a una temperatura comprendida entre 0 y 1250ºC.

Según también otra característica de la invención, los orificios calibrados de la cabeza y del pie se realizan en una prensa de estampar o por mecanizado con un útil desfondador.

La invención se refiere igualmente a un utillaje de fabricación de una biela forjada para la realización del procedimiento anteriormente mencionado según la reivindicación 4.

La invención se comprenderá mejor con la lectura de la descripción que sigue, dada únicamente a título de ejemplo y realizada haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:

- La figura 1 es una vista por encima de una biela forjada.

- La figura 2 es una vista esquemática en sección según la línea 2-2 de la figura 1.

- La figura 3 es una vista esquemática en perspectiva de una pieza desbastada de biela.

- La figura 4 es una vista esquemática en perspectiva de un perfil a partir del cual se forman los piezas desbastadas de biela.

- La figura 5 es una vista esquemática en perspectiva de las piezas desbastadas de bielas obtenidos a partir del perfil.

- La figura 6 es una vista esquemática en sección vertical de un juego de matrices de un utillaje para realizar una biela en bruto,

- La figura 7 es una vista esquemática por debajo de la matriz superior del juego de matrices.

- La figura 8 es una vista por encima de la matriz inferior del juego de matrices.

En las figuras 1 y 2, se ha representado esquemáticamente una biela designada por la referencia general 1 y que está constituida por una cabeza 2 que comprende un orificio calibrado 3 y dos orejas 4a y 4b, de un cuerpo 5 y de un pie 6 que comprende un orificio calibrado 7.

Esta biela 2 está formada a partir de una pieza desbastada 10 representada en la figura 3 y que presenta una forma externa general que se aproxima a la forma externa de la indicada biela 1. Así, la pieza desbastada 10 comprende una cabeza 11, un cuerpo 12 y un pie 13.

La pieza desbastada 10 se obtiene a partir de un perfil 15 representa en la figura 4 y que presenta una sección transversal que corresponde al perfil de este boceto 10. El perfil 15 está formado por ejemplo por laminado o por perfilado.

El perfil 15 obtenido por ejemplo por laminado, se corta transversalmente por ejemplo por cizallado o por serrado en una multitud de elementos, como lo muestra la figura 5, formando cada uno una pieza desbastada 10 de espesor determinado.

Cada pieza desbastada 10 se transforma seguidamente en una biela bruta mediante un juego de matrices 20 representado en las Figuras 6 a 8.

El juego de matrices 20 comprende una matriz inferior 21 provista en su superficie superior de un molde 22 cerrado cuya forma corresponde a la forma de la biela bruta a obtener, es decir a la forma general de la biela 1 representada en las figuras 1 y 2, sin los orificios calibrados 3 y 7.

El juego de matrices 20 comprende igualmente una matriz superior 23 que forma un punzón destinado para deslizarse por el molde 22 y, a este respecto, esta matriz superior 23 presenta un perfil externo
(Fig. 7) que corresponde al perfil interno del molde 22 de la matriz inferior 21 (Fig. 8).

La superficie inferior de la matriz superior 23 tiene la forma representada en la figura 7 y que corresponde a la forma de una de las superficies principales de la biela bruta a obtener. Sucede lo mismo para el fondo del molde 22 de la matriz inferior 21 que tiene una forma que corresponde a la forma de la otra superficie principal de esta biela bruta.

El juego entre las matrices inferior 21 y superior 23 está comprendido entre 0,3 y 0,05 mm y el molde 22 de la matriz inferior 21 y la matriz superior 23 presentan radios de conexión lo más pequeños posibles y que se encuentran comprendidos entre 0,5 y 1,5 mm.

Además, las paredes laterales del molde 22 de la matriz inferior 21 presentan una pendiente de eyección comprendida entre 0,5 y 3º.

La pieza desbastada 10 se coloca en el molde 22 de la matriz inferior 21 y la bajada de la matriz superior 23 imprime en la materia las formas finales de la biela bruta.

En el transcurso de esta etapa de acabado, se produce un reparto del material longitudinalmente, transversalmente y sobre todo verticalmente para hacer subir el material por los grabados de las superficies enfrentadas de la matriz inferior 21 y de la matriz superior 23 con un desplazamiento vertical de este material.

Después de esta etapa de acabado, los orificios calibrados 3 y 7 respectivamente de la cabeza 2 y del pie 6 de la biela 1 se realizan por ejemplo sobre una prensa de estampado o por mecanizado con un útil de desfondado.

Según una variante, la pieza desbastada 10 se calienta por medios apropiados de tipo clásico a una temperatura comprendida entre 0 y 1250ºC antes de su posicionamiento en el juego de matrices 20.

La utilización de una matriz cerrada en el procedimiento según la invención permite evitar la formación de rebabas exteriores así como las variaciones de masa en el transcurso de la formación de la biela bruta, pues el material, en lugar de partir en las rebabas como en los procedimientos de estampación utilizados hasta ahora, se alojará en el espacio dejado por los radios de conexión más pequeños.

Las bielas obtenidas por el procedimiento según la invención son de acero. Este procedimiento permite obtener igualmente bielas de fundición y por calcinado.

El procedimiento según la invención así como el utillaje para la realización de este procedimiento permiten realizar una economía de material en la fabricación de bielas lo cual es importante dado que en el cálculo del precio de coste de una biela, el precio del material está comprendido entre un tercio y la mitad del precio de coste total.

Además, permiten realizar una economía de mecanizado ya que numerosas superficies mecanizadas hasta ahora se obtienen sin rebaba en la biela bruta asegurando así una simplificación de la gama de mecanizado y las tolerancias obtenidas son cada vez más precisas lo cual permite dimensionar las bielas lo más justo produciendo así un aligeramiento del motor de combustión interna, evitando sobredimensionar las piezas motores con el fin de tener en cuenta la dispersión del material en las bielas obtenidas según los procedimientos de fabricación según el estado de la técnica.

Claims (4)

1. Procedimiento de fabricación de una biela forjada (1) que comprende una cabeza (2), un cuerpo (5) y un pie (6), presentando la indicada cabeza (2) y el mencionado pie (6) espesores diferentes a partir de una pieza desbastada (10) que incluye la misma una cabeza (11), un cuerpo (12) y un pie (13), caracterizado porque:

- se forma la pieza desbastada (10) por corte transversal de un perfil (15) que presenta una sección transversal correspondiente al perfil de la indicada pieza desbastada (10),

- se coloca la pieza desbastada así formada en un molde cerrado (22) de una matriz inferior (21) de un juego de matrices (20) de acabado que comprende una matriz superior (23) que forma punzón, presentando la indicada matriz superior (23) unos radios de conexión de las superficies comprendidos entre 0,5 y 1,5 mm y deslizándose en la matriz inferior (21) con un juego comprendido entre 0,3 y 0,05 mm y el molde (22) de la matriz inferior (21) que presenta una pendiente de eyección comprendida entre 0,5 y 3º,

- se realiza en el indicado juego de matrices (20) una etapa de acabado mediante un reparto del material longitudinalmente, transversalmente y en espesor de la pieza desbastada para obtener una biela bruta sin rebaba, y

- se realiza un orificio calibrado (3) en la cabeza y un orificio calibrado (7) en el pie de la biela bruta para obtener la biela forjada (1).

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se calienta la pieza desbastada (10) a una temperatura comprendida entre 0 y 1250ºC.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque los orificios calibrados (3, 7) de la cabeza y del pie son realizados en una prensa de estampar o por mecanizado con un útil de desfondado.

4. Utillaje de fabricación de una biela forjada (1) para la realización del procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque comprende un juego de matrices (20) de acabado mediante un reparto del material longitudinalmente, transversalmente y en espesor de una pieza desbastada (10) de biela que comprende una cabeza (11), un cuerpo (12) y un pié (13) para obtener una biela bruta sin rebabas que comprende una cabeza (2), un cuerpo (5) y un pie (6), presentando la indicada cabeza (2) el indicado pie (6) espesores diferentes, comprendiendo el indicado juego de matrices una matriz inferior (21) que comprende un molde (22) cerrado y una matriz superior (23) que presenta radios de conexión de las superficies comprendidos entre 0,5 y 1,5 mm y que se deslizan en la matriz inferior (21) con un juego comprendido entre 0,3 y 0,05 mm y presentando el molde (22) de la indicada matriz inferior (21) una pendiente de eyección comprendida entre 0,5 y 3º.