ES2298922T3 - Tubo para aplicaciones de hidroformacion y metodo para la hidroformacion de un tubo. - Google Patents
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Abstract
Tubo de acero recto para aplicaciones de hidroformación, especialmente para la producción de la columna A, columna B o columna C de un automóvil, donde el acero tiene una resistencia a la tensión de más de 400 MPa, donde el tubo tiene un espesor de la pared de 1 - 4 mm, y donde el tubo ha sido provisto con un hoyuelo longitudinal a lo largo de al menos 25% de la longitud del tubo, el tubo teniendo un diámetro medio entre 30 mm y 200 mm en la región del hoyuelo.
Description
Tubo para aplicaciones de hidroformación y
método para la hidroformación de un tubo.
La invención se refiere a un tubo de acero recto
para aplicaciones de hidroformación, especialmente para la
producción de la columna A, columna B o columna C de un automóvil
como se define en la reivindicación 1. La invención también se
refiere a un método para la hidroformación de un tubo de acero,
especialmente para la hidroformación de la columna A, columna B o
columna C de un automóvil como se define en la reivindicación
16.
Es bien conocida la tecnología de usar tubos de
acero rectos (o sea, sin curvas) para las aplicaciones de
hidroformación. A menudo, el tubo es primero doblado antes de que
sea insertado en un aparato de hidroformación, en donde el tubo se
coloca entre dos o más dados y el diámetro del tubo es ampliado y/o
la forma de la sección transversal del tubo es cambiada a lo largo
de al menos una parte de la longitud del tubo mediante la inserción
de un fluido a presión en el tubo mientras que los extremos del tubo
se mantienen cerrados. Sin embargo, no siempre es necesario doblar
el tubo primero.
Un inconveniente de la tecnología de
hidroformación es que la cantidad de material en el tubo es
determinada de antemano por la selección del diámetro del tubo,
mientras que la circunferencia del tubo cambia a menudo durante la
hidroformación. El resultado es que en esos casos el espesor de la
pared del tubo será cambiado durante la hidroformación, a menudo
sólo a nivel local, lo que resulta en una parte hidroformada
debilitada o un fallo de la parte durante la hidroformación.
En especial, las partes de un automóvil, en
particular la columna A, columna B y columna C no deben doblarse
fácilmente y tienen que ser fuertes y rígidas. Estos requisitos son
obligatoriamente necesarios en la columna A de un coche abierto,
donde las columnas A deben ser capaces de soportar las fuerzas
durante el rodaje de la cubierta del coche. Aquí también una parte
delgada es requerida por los usuarios del coche, a fin de no
obstaculizar la
vista.
vista.
Es un objeto de la invención proporcionar un
tubo mejorado para aplicaciones de hidroformación, en especial para
uso automotriz.
Es otro objeto de la invención proporcionar un
tubo para aplicaciones de hidroformación donde el cambio de espesor
durante la hidroformación pueda ser reducido y/o el fallo del tubo
durante la hidroformación pueda ser prevenido.
Es un objeto adicional de la invención
proporcionar un tubo para aplicaciones de hidroformación con una
resistencia y rigidez mejoradas en relación con su circunferencia,
utilizando el mismo espesor de la pared del tubo.
De acuerdo con la invención, uno o más de estos
objetos son alcanzados proporcionando un tubo de acero recto para
aplicaciones de hidroformación, especialmente para la producción de
la columna A, columna B o columna C de un automóvil, donde el acero
tiene un resistencia a la tensión de más de 400 MPa, donde el tubo
tiene un espesor de la pared de 1-4 mm, y donde el
tubo ha sido provisto con un hoyuelo longitudinal a lo largo de al
menos 25% de la longitud del tubo, el tubo teniendo un diámetro
medio entre 30 mm y 200 mm en la región del hoyuelo.
Para los propósitos de esta invención un hoyuelo
se define como una parte de la circunferencia de una sección
transversal del tubo que es curvada hacia dentro, por ejemplo,
aproximadamente una tercera parte de la circunferencia estando
curvada hacia dentro. Por supuesto la transición entre la
circunferencia semi-circular normal de la sección
transversal y la parte curvada hacia dentro es suave; sin que estén
presentes ángulos agudos. El diámetro medio es el promedio de todos
los diámetros de la sección transversal del tubo como si ningún
hoyuelo estuviera
presente.
presente.
La invención hace posible durante la operación
de hidroformación proporcionar más material en esa sección del tubo
donde la sección transversal del tubo es ampliada por
hidroformación, mediante el suministro de parte del material en el
hoyuelo para ampliar la sección transversal del tubo. Esto se logra
haciendo cada vez el hoyuelo menos profundo. Para la columna A y la
columna C de un coche, esto es especialmente útil en la parte de las
columnas donde la columna sobresale por encima del plano del
capó.
Debido a que el tubo tiene que ampliar una parte
de su longitud, el hoyuelo ha de estar presente a lo largo de al
menos 25% de la longitud del tubo.
Por supuesto es conocido usar hoyuelos en un
tubo, pero esos hoyuelos se utilizan para doblar el tubo, debido a
que el hoyuelo da una menor rigidez a la flexión del tubo. Además,
esos hoyuelos conocidos son cortos en comparación con la longitud
del tubo, ya que solamente están presentes donde el tubo tiene que
ser doblado.
Es también conocido prensar hoyuelos en un tubo
durante el proceso de hidroformación, o sea, después que el tubo ha
sido colocado entre los dados de un aparato de hidroformación, pero
en ese caso el tubo es hidroformado en el mismo proceso, y un tubo
recto con un hoyuelo de acuerdo con la invención nunca está presente
como una parte separada.
Preferiblemente el hoyuelo ha sido provisto a lo
largo de al menos 50% de la longitud del tubo, más preferiblemente
a lo largo de al menos 75% de la longitud del tubo. Cuanto más largo
sea el hoyuelo, más fácil es de proporcionar un tubo con tal
hoyuelo. La resistencia y rigidez del tubo también será mejorada a
lo largo de una porción más larga del tubo cuando el hoyuelo es más
largo.
De acuerdo con una realización mejorada, el
hoyuelo ha sido proporcionado a lo largo de la longitud completa
del tubo. Tales tubos son relativamente fáciles de producir, y por
lo general el hoyuelo es requerido a lo largo de la longitud
completa, como para las columnas A, B y C.
Sin embargo, hay aplicaciones en las que sería
práctico que el hoyuelo esté solamente presente entre los extremos
exteriores del tubo. Esto significa que las partes extremas del tubo
no son provistas con el hoyuelo, sino que el hoyuelo está presente
entre las partes extremas del tubo. En tales casos, será más fácil
conectar la parte extrema del tubo provista con el hoyuelo a otras
partes.
El tubo de preferencia ha sido hecho de acero de
alta resistencia con una resistencia a la tensión de al menos 500
MPa, de preferencia acero HSLA. Los aceros HSLA con una resistencia
a la tensión de al menos 500 MPa están bien adaptados para las
aplicaciones de hidroformación y son a menudo utilizados para piezas
de automóvil.
Preferiblemente el tubo ha sido hecho de acero
de alta resistencia con una resistencia a la tensión de al menos 600
MPa, de preferencia acero DP 600 o más fuerte, TRIP 600 o más
fuerte, acero de fase compleja o TWIP. La mayoría de estos aceros de
alta resistencia son fuertes, pero muestran una baja deformación
plástica. Para estos tipos de aceros un hoyuelo en el tubo es
necesario, porque de otro modo la circunferencia no puede ser
ampliada a más de una pequeña extensión sin fallo del tubo.
De acuerdo con una realización preferida el tubo
es un tubo de rollo conformado, de preferencia un tubo de precisión
de rollo conformado. Tales tubos son fáciles de producir, y a menudo
se utilizan en hidroformación.
De acuerdo con otra realización preferida el
tubo es un blanco tubular. Los blancos tubulares se producen a
partir de una hoja plana, y no como un tubo continuo como es el caso
de los tubos de rollo conformados. Los blancos tubulares por lo
general tienen una soldadura láser, que es más fuerte que una
soldadura por inducción de alta frecuencia como en los tubos de
rollo conformados.
En una realización el tubo es un tubo cónico.
Los tubos cónicos sin hoyuelo son más costosos de producir que los
tubos que tienen un diámetro constante, porque no pueden ser
producidos de manera continua, sino que tienen que ser producidos
como blancos tubulares.
Preferiblemente el hoyuelo tiene una profundidad
que es variable a lo largo de la longitud del hoyuelo. Cuando la
profundidad del hoyuelo varía a lo largo de la longitud total del
tubo, es posible producir un tubo cónico comenzando a partir de un
tubo que tiene un diámetro constante sin hoyuelo. El tubo cónico con
hoyuelo es así menos costoso que un tubo cónico estándar, ya que
puede ser producido a partir de un tubo que tiene un diámetro
constante.
De acuerdo con una realización preferida el tubo
es un tubo adaptado. El tubo de este modo puede, por ejemplo, ser
formado a partir de dos tipos de aceros diferentes, o puede tener
dos espesores diferentes.
De acuerdo con otra realización preferida el
tubo ha sido hecho a partir de un blanco laminado adaptado. El tubo
tiene entonces porciones con diferentes espesores.
En una realización, el tubo ha sido provisto con
dos hoyuelos en los lados opuestos del tubo. Esto puede ser útil
para reducir la resistencia y rigidez a la flexión del tubo en la
ubicación de los hoyuelos.
En otra realización, el tubo ha sido provisto
con dos o más hoyuelos en el mismo lado del tubo, de preferencia, un
hoyuelo habiendo sido provisto a lo largo de al menos 25% de la
longitud del tubo. De esta manera, por ejemplo, sólo los extremos
del tubo son provistos con un hoyuelo.
Preferiblemente, el tubo tiene un diámetro medio
entre 50 mm y 120 mm en la región del hoyuelo. Los tubos a ser
hidroformados rara vez tienen un diámetro fuera de este rango.
La invención también se refiere a un método para
la hidroformación de un tubo de acero, especialmente para la
hidroformación de la columna A, columna B o columna C de un
automóvil, donde el acero tiene una resistencia a la tensión de más
de 400 MPa, donde el tubo tiene un espesor de la pared de
1-4 mm, comprendiendo los pasos de:
- en un primer paso proporcionar un tubo de
acero recto con un hoyuelo longitudinal a lo largo de al menos 25%
de la longitud del tubo, de tal manera que el diámetro promedio del
tubo en la región del hoyuelo esté entre 30 mm y 200 mm, de
conformidad con la invención como se describió anteriormente;
- en un paso posterior que es independiente del
primer paso, hidroformar el tubo que ha sido provisto con un
hoyuelo.
Este método describe la formación del tubo de
acero recto, tal como se describió anteriormente y la formación de
este tubo utilizando la hidroformación. De esta forma, también la
utilización del tubo con un hoyuelo de acuerdo con la invención está
cubierta.
De acuerdo con una realización preferida, entre
el primer paso y el paso posterior durante un paso intermedio el
tubo recto provisto con un hoyuelo es doblado. A menudo será
necesario doblar el tubo recto antes de que sea hidroformado, ya que
por ejemplo, una columna A no es recta.
De acuerdo a otra realización preferida el paso
intermedio y el paso posterior se combinan en un solo paso. El tubo
es entonces doblado en el aparato de hidroformación antes que la
hidroformación en sí misma se lleve a cabo. De este modo no es
necesario el uso de un aparato de doblado. Por supuesto esto sólo es
posible cuando el tubo permanece más o menos recto.
A modo de ejemplo, un tubo para una columna A
para un automóvil es descrito. El tubo tiene una longitud de
aproximadamente 2 metros y un espesor de la pared de 2 mm. Antes de
que el hoyuelo sea formado, el tubo tiene un diámetro de
aproximadamente 60 mm. Un hoyuelo es formado a lo largo de toda la
longitud del tubo, el hoyuelo teniendo una profundidad variable de
manera que en un extremo del tubo el hoyuelo es más profundo que en
el otro extremo. De esta forma un tubo cónico es formado, el tubo
teniendo un diámetro medio menor en el extremo donde el hoyuelo es
más profundo. Este extremo formará la parte superior de la columna A
después de que el tubo con el hoyuelo ha sido doblado e
hidroformado.
Claims (18)
1. Tubo de acero recto para aplicaciones de
hidroformación, especialmente para la producción de la columna A,
columna B o columna C de un automóvil, donde el acero tiene una
resistencia a la tensión de más de 400 MPa, donde el tubo tiene un
espesor de la pared de 1-4 mm, y donde el tubo ha
sido provisto con un hoyuelo longitudinal a lo largo de al menos 25%
de la longitud del tubo, el tubo teniendo un diámetro medio entre 30
mm y 200 mm en la región del hoyuelo.
2. Tubo de acuerdo con la reivindicación 1,
donde el hoyuelo ha sido provisto a lo largo de al menos 50% de la
longitud del tubo, de preferencia a lo largo de al menos 75% de la
longitud del tubo.
3. Tubo de acuerdo con la reivindicación 1 o 2,
donde el hoyuelo ha sido provisto a lo largo de la longitud completa
del tubo.
4. Tubo de acuerdo con la reivindicación 1 o 2,
donde el hoyuelo está solamente presente entre los extremos
exteriores del tubo.
5. Tubo de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, donde el tubo ha sido hecho de acero
de alta resistencia con una resistencia a la tensión de al menos 500
MPa, de preferencia acero HSLA.
6. Tubo de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, donde el tubo ha sido hecho de acero
de alta resistencia con una resistencia a la tensión de al menos 600
MPa, de preferencia acero DP 600 o más fuerte, TRIP 600 o más
fuerte, acero de fase compleja o TWIP.
7. Tubo de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 1-6, donde el tubo es un tubo de
rollo conformado, de preferencia un tubo de precisión de rollo
conformado.
8. Tubo de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 1-6, donde el tubo es un blanco
tubular.
9. Tubo de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, donde el tubo es un tubo cónico.
10. Tubo de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, donde el hoyuelo tiene una profundidad
que es variable a lo largo de la longitud del hoyuelo.
11. Tubo de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, donde el tubo es un tubo adaptado.
12. Tubo de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, donde el tubo ha sido hecho de un
blanco laminado adaptado.
13. Tubo de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, donde el tubo ha sido provisto con dos
hoyuelos en los lados opuestos del tubo.
14. Tubo de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, donde el tubo ha sido proporcionado
con dos o más hoyuelos en el mismo lado del tubo, de preferencia, un
hoyuelo habiendo sido provisto a lo largo de al menos 25% de la
longitud del tubo.
15. Tubo de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, donde el tubo tiene un diámetro medio
entre 50 mm y 120 mm en la región del hoyuelo.
16. Método para la hidroformación de un tubo de
acero, especialmente para la hidroformación de la columna A, columna
B o columna C de un automóvil, donde el acero tiene una resistencia
a la tensión de más de 400 MPa, donde el tubo tiene un espesor de la
pared de 1-4 mm, que comprende los pasos de:
- -
- en un primer paso proporcionar un tubo de acero recto con un hoyuelo longitudinal a lo largo de al menos 25% de la longitud del tubo, de manera que el diámetro promedio del tubo en la región del hoyuelo está entre 30 mm y 200 mm, de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes.
- -
- en un paso posterior que es independiente al primer paso, hidroformar el tubo que ha sido provisto con un hoyuelo.
17. Método de acuerdo con la reivindicación 16,
donde entre el primer paso y el paso posterior durante un paso
intermedio el tubo recto provisto con un hoyuelo es doblado.
18. Método de acuerdo con la reivindicación 17,
donde el paso intermedio y el paso posterior se combinan en un solo
paso.
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