ES2287589T3 - Procedimiento y dispositivo de produccion de un tubo con un perfilado interno. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de producción de un tubo (1) con un perfilado interno (2) fileteado o helicoidal mediante laminado en frío a paso de peregrino, en el que el tubo (1) se desplaza en traslación en una laminadora en frío de dos calibres desiguales en la dirección (L) del eje del tubo (3) y en el que el tubo (1) se lamina con su superficie interna de envoltura (4) a través de una clavija (6) mostrando un perfil negativo (5) correspondiente al perfilado interno a crear (2), caracterizado porque la clavija (6) se acciona rotatoriamente durante el proceso de laminado en frío a paso de peregrino, de forma que la velocidad de avance axial del roscado o de la espiral de su perfil negativo (5) en la dirección (L) del eje del tubo (3) corresponda a la velocidad de avance axial del roscado o de la espiral del perfilado interno a crear (2) en la dirección (L) del eje del tubo (3).
Description
Procedimiento y dispositivo de producción de un
tubo con un perfilado interno.
La presente invención hace referencia a
procedimientos de producción de un tubo con un perfilado interno
fileteado o helicoidal mediante laminado en frío a paso de
peregrino, en los que el tubo se desplaza en traslación en una
laminadora en frío de dos calibres desiguales en la dirección del
eje del tubo y en los que el tubo se lamina con su superficie
interna de envoltura sobre una clavija mostrando un perfil negativo
correspondiente al perfilado interno a
crear.
crear.
Uno de estos procedimientos de laminado en frío
a paso de peregrino se conoce, por ejemplo, gracias a la DE 43 36
422 C2. Para la ejecución del proceso de laminado en frío a paso de
peregrino se prevé una armadura de la laminadora provista de un par
de rodillos de laminado en frío a paso de peregrino, accionada de
manera oscilante. Para esto se instala un mecanismo cigüeñal,
accionado por un motor. El mecanismo cigüeñal está provisto de un
peso de compensación para la compensación de las fuerzas de inercia
de la armadura de la laminadora. La productividad de una laminadora
en frío de dos calibres desiguales depende además directamente del
número de recorridos de la armadura de la laminadora por unidad de
tiempo, pretendiéndose efectuar, por motivos económicos, un número
lo mayor posible de recorridos de trabajo por minuto. En el citado
documento se prevé adicionalmente, que el mecanismo cigüeñal
accione otros ejes a través de dentados, sobre los que se disponen
contramasas excéntricamente respecto al centro de gravedad. Estas
contramasas rotan, durante el giro del mecanismo cigüeñal, en el
mismo sentido y en sentido contrario y son así capaces de producir
fuerzas de inercia y/o momentos de inercia compensadores, de forma
que se obtenga globalmente una compensación de la fuerza de inercia
en todo el sistema de accionamiento.
Gracias a la DE-PS 962 062 se
conoce además una laminadora en frío de dos calibres desiguales, en
la que el eje del cigüeñal para el accionamiento de la armadura de
la laminadora está equipado con pesos centrífugos y un peso de
compensación verticalmente oscilante para la compensación de las
fuerzas de inercia de primer orden, así como de los momentos de
inercia en el actuador.
La DE 36 13 036 C1 muestra un actuador para la
armadura de una laminadora en frío de dos calibres desiguales,
empleándose un mecanismo cigüeñal planetario para el accionamiento y
compensación de fuerzas y momentos de inercia.
Para diferentes aplicaciones se necesitan tubos
laminados en frío a paso de peregrino de materiales metálicos, cuya
superficie interna de envoltura presenta un perfilado interno
fileteado y/o helicoidal. Este perfilado interno puede emplearse,
por ejemplo, para la transmisión de fuerzas y momentos en la
construcción de máquinas o automóviles; son también necesarios para
la optimización de condiciones de flujo y transferencias de calor en
líneas y en intercambiadores de calor.
Para preparar un tubo laminado en frío a paso de
peregrino con el citado perfilado interno helicoidal, se conoce,
gracias a la DE 199 11 677 C1, el empleo de un mandril de laminado
con una clavija libremente rotatoria aguas abajo, presentando la
clavija el perfil negativo del deseado perfilado interno. El
movimiento de giro de la clavija correspondiente a la torsión del
perfilado interno se tiene que originar, además, mediante el
movimiento de avance del producto a laminar. De manera desfavorable,
de este modo se limita fuertemente el posible ángulo de torsión, y
también la profundidad del perfil está limitada debido a la fuerza
de avance coherente con esto.
Resulta además perjudicial, que la unión
rotatoria sometida a tracción entre el mandril de laminado y la
clavija limite las fuerzas transmisibles. La clavija se tiene que
conformar hueca para la configuración de un cojinete de presión. De
este modo se limita también la carga radial de la clavija.
La presente invención se basa, por consiguiente,
en el objetivo de producir un procedimiento del tipo según la
categoría, mediante el cual sea posible superar los citados
inconvenientes. Particularmente el movimiento de giro de la clavija
correspondiente a la torsión no debería seguirse produciendo
exclusivamente a través del movimiento de avance.
Este objetivo se resuelve conforme a la presente
invención, por el hecho de que la clavija se acciona rotatoriamente
durante el proceso de laminado en frío a paso de peregrino, de forma
que la velocidad axial de avance del roscado o de la espiral de su
perfil negativo en la dirección del eje del tubo corresponda a la
velocidad de avance axial del roscado o de la espiral del perfilado
interno a crear en la dirección del eje del tubo.
Además, la clavija se sujeta preferentemente de
manera axialmente estacionaria durante el proceso de laminado en
frío a paso de peregrino - visto en la dirección del eje del tubo
-.
Se obtiene una buena sincronización de los
mecanismos determinantes del proceso de laminado, por el hecho de
que conforme a un perfeccionamiento se prevé, que el tubo se accione
tanto en traslación como también rotatoriamente durante el proceso
de laminado en frío a paso de peregrino, controlándose o
compensándose el movimiento motriz de traslación y el movimiento
motriz de rotación del tubo de manera regulada con el movimiento
motriz de rotación de la clavija.
Se obtienen ventajas técnicas de transformación,
cuando, conforme a otra ordenación, se prevé, que el calibrado de
los rodillos de laminado en frío a paso de peregrino y el calibrado
del perfil negativo de la clavija se seleccionen, de forma que
durante el laminado en frío a paso de peregrino no se lleve a cabo
ningún estiramiento del tubo en la zona axial del perfil negativo
de la clavija.
En el diseño se representan los ejemplos de
ejecución de la invención. Muestran:
Fig. 1a esquemáticamente, la vista de perfil de
un par de rodillos de laminado en frío a paso de peregrino durante
el avance del proceso de laminado en frío a paso de peregrino;
Fig. 1b la vista correspondiente conforme a la
Fig. 1a durante la carrera de retroceso;
Fig. 2 esquemáticamente, el principio de
accionamiento de un tubo a laminar en frío a paso de peregrino en
una laminadora en frío de dos calibres desiguales; y
Fig. 3 el tubo a laminar en frío a paso de
peregrino se incluye en esta clavija presente para la elaboración
de un perfilado interno.
En la Fig. 1a y Fig. 1b se representa
esquemáticamente el proceso de laminado en frío a paso de peregrino
como tal. Sirve para la fabricación y/o transformación de un tubo 1
mediante un par de rodillos de laminado en frío a paso de peregrino
12 y 13, estando el par alojado en una armadura - no representada -
de la laminadora. El tubo a fabricar 1 se lleva sobre una clavija
(mandril de laminado) 6. La armadura de la laminadora efectúa un
movimiento oscilante durante el proceso de laminado, siendo posibles
frecuencias de impacto de hasta 300 por minuto y más.
El tubo 1 se desplaza, durante el proceso de
laminado, en la dirección de transporte L - consiguientemente, en
la dirección del eje del tubo 3 -. Durante el avance, bosquejado
esquemáticamente en la Fig. 1a, el par de rodillos de laminado en
frío a paso de peregrino 12, 13 rueda en la dirección de transporte
L sobre el tubo 1; durante la carrera de retroceso, bosquejada en
la Fig. 1b, se lleva a cabo la rodadura del par de rodillos 12, 13
sobre el tubo 1 en contra de la dirección de transporte L (vea
flechas para dirección de giro y dirección de traslación).
Para la ejecución del proceso de laminado en
frío a paso de peregrino, la armadura de la laminadora tiene que
desarrollar un movimiento oscilante - o sea, un movimiento
bidireccional-. Para conseguir esto, se prevé generalmente un
mecanismo cigüeñal, que presente un brazo del cigüeñal con por lo
menos un acodamiento y con un peso de compensación dispuesto
excéntricamente respecto al punto de alojamiento.
En la Fig. 2 puede verse esquemáticamente la
estructura de una laminadora en frío de dos calibres desiguales,
sugiriéndose evidentemente sólo los rodillos de laminado en frío a
paso de peregrino 12, 13, así como los elementos para el
accionamiento en traslación y de rotación del tubo 1.
El tubo 1 se lamina de manera conocida mediante
los rodillos de laminado en frío a paso de peregrino 12 y 13, tal y
como se ha explicado en relación a las Fig. 1a y 1b. El tubo
laminado final 1 debería presentar un perfilado interno 2, que se
extienda de manera fileteada y/o helicoidal en la dirección L del
eje del tubo 3.
Para alcanzar este propósito, la superficie
interna de envoltura 4 del tubo 1 se lamina a través de una clavija
6 funcionando como mandril de laminado, con un contorno externo
esencialmente cilíndrico, aunque provista por su perímetro externo
de un perfil negativo 5, correspondiente al del perfilado interno
a
crear 2.
crear 2.
El movimiento de traslación y de rotación del
tubo 1 se lleva a cabo mediante un actuador rotatorio 8 para el
giro del tubo 1 y/o mediante un actuador lineal 9 para el
desplazamiento lineal del tubo 1. En la Fig. 2 se bosquejan los
elementos sólo de una manera muy esquemática.
La clavija 6 situada en el interior del tubo 1
está provista igualmente de un actuador rotatorio 7. Los tres
actuadores - o sea el actuador rotatorio 7 para el giro de la
clavija 6, el actuador rotatorio 8 para el giro del tubo 1 y el
actuador lineal 9 para el desplazamiento lineal del tubo 1 - son
controlados y/o regulados por un control y/o regulación 10 común.
Los respectivos accionamientos se realizan, de forma que la clavija
6 se accione rotatoriamente durante el proceso de laminado, de
manera que la velocidad axial de avance del roscado y/o de la
espiral del perfil negativo 5 de la clavija 6 en la dirección L del
eje del tubo 3 corresponda a la velocidad de avance axial del
roscado y/o de la espiral del perfilado interno a crear 2 en la
dirección L del eje del tubo 3.
La clavija 6 que funciona como herramienta
interna - tal y como se ilustra en las Figuras, no en
detalle - se sujeta de forma axialmente estacionaria por medio de una barra en un estribo del mandril. El accionamiento rotatorio 7 de la clavija 6 se lleva a cabo, por consiguiente, de manera que la componente tangencial del perfil negativo 5 corresponde a aquella del perfilado interno 2 en la posición de la clavija 6, teniendo en cuenta el movimiento de traslación del tubo 1 y su movimiento de giro.
detalle - se sujeta de forma axialmente estacionaria por medio de una barra en un estribo del mandril. El accionamiento rotatorio 7 de la clavija 6 se lleva a cabo, por consiguiente, de manera que la componente tangencial del perfil negativo 5 corresponde a aquella del perfilado interno 2 en la posición de la clavija 6, teniendo en cuenta el movimiento de traslación del tubo 1 y su movimiento de giro.
La asignación del calibrado de los rodillos de
laminado en frío a paso de peregrino 12 y/o 13, por un lado, y del
calibrado del perfil negativo 5 de la clavija 6 por otro, se
seleccionan además, de forma que no se lleve a cabo esencialmente
ningún estiramiento del producto a laminar en la zona del perfil
negativo 5 de la clavija 6.
Los actuadores 7, 8 y 9 presentan además
servomotores, activados por el control y/o regulación 10.
El giro del tubo 1 mediante el actuador
rotatorio 8 puede seleccionarse además, de forma que se sustraiga
del giro de la clavija 6 mediante el actuador rotatorio 7,
resultando una minimización del ángulo de giro necesario y/o de la
necesaria velocidad de giro de la clavija 6.
El desarrollo base del calibre de los rodillos
12, 13 puede seleccionarse además, de forma que el propio perfilado
del perfil interno se lleve a cabo en varios pasos de laminado.
Al perfil negativo 5 en la clavija 6 se le
conecta en sentido hacia arriba una sección cilíndrica 11 sin
perfil, que origina esencialmente un suavizado de la superficie
interna del pretubo sin estiramiento.
El ciclo de trabajo que transcurre en la
laminadora en frío de dos calibres desiguales se explica a
continuación, con referencia a la Fig. 3: En la zona del punto
muerto de entrada ET, se hace avanzar el tubo 1 con cada revolución
del eje del cigüeñal del actuador de la laminadora en frío de dos
calibres desiguales. Como el tubo 1 no se extiende prácticamente
durante el proceso de laminado, el tamaño del avance de la longitud
del tubo producida corresponde al respectivo recorrido. En esta
zona no existe ningún contacto entre el producto a laminar y la
herramienta de laminado. Al mismo tiempo se gira el tubo 1 un ángulo
de giro habitual (por ejemplo, 31º) en torno a su eje del tubo 3.
La barra del mandril 14 se gira de manera síncrona al movimiento de
avance, con la clavija 6 firmemente unida a ésta, de manera que la
superposición del movimiento de avance del tubo, del giro del tubo
y del giro de la clavija siga a la pendiente del roscado y/o de la
espiral.
Le sigue la zona de laminado, en la que el
calibrado en la disminución de los rodillos presiona de manera
creciente el producto a laminar en el perfil negativo 5, no
reduciéndose la sección transversal del tubo, es decir, no se lleva
a cabo ningún estiramiento del producto a laminar.
Al final de la etapa de transformación, el
producto a laminar se ensancha de nuevo y se libera, acabando
también el perfil de la clavija un poco por detrás de la posición
de reemplazo.
Ahora, en la siguiente zona en torno al punto
muerto de salida AT, el tubo 1 y la clavija 6 se giran conjuntamente
un ángulo de giro (por ejemplo, 70º), de forma que sobre la carrera
de retroceso de la armadura de la laminadora se compense el
ensanchamiento en la zona de transformación y se obtenga un efecto
de aflojamiento.
En el caso de barras de mandril más largas,
relativamente finas, ya ha comenzado, en este contexto, el giro de
la barra del mandril 14, de manera que se obtenga una cierta tensión
previa de torsión. De este modo concluye un ciclo de trabajo; le
sigue el siguiente.
\global\parskip0.500000\baselineskip
1
\tabultubo
2
\tabulperfilado interno
3
\tabuleje del tubo
4
\tabulsuperficie interna de envoltura del tubo
5
\tabulperfil negativo
6
\tabulclavija
7
\tabulactuador rotatorio para el giro de la clavija
8
\tabulactuador rotatorio para el giro del tubo
9
\tabulactuador lineal para el desplazamiento lineal del tubo
10
\tabulcontrol o regulación
11
\tabulsección cilíndrica de la clavija
12
\tabulrodillo de laminado en frío a paso de peregrino
13
\tabulrodillo de laminado en frío a paso de peregrino
14
\tabulbarra del mandril
L
\tabuldirección de transporte / dirección del eje del tubo
ET
\tabulpunto muerto de entrada
AT
\tabulpunto muerto de salida
\global\parskip0.000000\baselineskip
Claims (4)
1. Procedimiento de producción de un tubo (1)
con un perfilado interno (2) fileteado o helicoidal mediante
laminado en frío a paso de peregrino, en el que el tubo (1) se
desplaza en traslación en una laminadora en frío de dos calibres
desiguales en la dirección (L) del eje del tubo (3) y en el que el
tubo (1) se lamina con su superficie interna de envoltura (4) a
través de una clavija (6) mostrando un perfil negativo (5)
correspondiente al perfilado interno a crear (2),
caracterizado porque la clavija (6) se acciona rotatoriamente
durante el proceso de laminado en frío a paso de peregrino, de
forma que la velocidad de avance axial del roscado o de la espiral
de su perfil negativo (5) en la dirección (L) del eje del tubo (3)
corresponda a la velocidad de avance axial del roscado o de la
espiral del perfilado interno a crear (2) en la dirección (L) del
eje del tubo (3).
2. Procedimiento acorde a la Reivindicación 1,
caracterizado porque la clavija (6) se sujeta de forma
axialmente estacionaria, durante el proceso de laminado en frío a
paso de peregrino, vista en la dirección (L) del eje del tubo
(3).
3. Procedimiento acorde a la Reivindicación 1 ó
2, caracterizado porque el tubo (1) se acciona, durante el
proceso de laminado en frío a paso de peregrino, tanto en traslación
como también rotatoriamente, controlándose o compensándose de
manera regulada el movimiento motriz de traslación y el movimiento
motriz de rotación del tubo (1) con el movimiento motriz de
rotación de la clavija (6).
4. Procedimiento según al menos una de las
Reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el calibrado de
los rodillos de laminado en frío a paso de peregrino (12, 13) y el
calibrado del perfil negativo (5) de la clavija (6) se seleccionan,
de manera que durante el laminado en frío a paso de peregrino no se
lleve a cabo ningún estiramiento del tubo (1) en la zona axial del
perfil negativo (5) de la clavija (6).
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