ES2328834T3 - Procedimiento y dispositivo para la fabricacion de componentes. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la fabricación de un componente (1B) empleando una pieza de trabajo de partida (1A) que está provista de una cavidad (2) y que presenta una pared (3) con una superficie interior (4) y una superficie exterior (5), en donde la pieza de trabajo de partida (1A) es convertida en una preforma (1V) en una primera operación de conformación ejecutada en una herramienta de conformación a alta presión interna (IHU) y a continuación la preforma (1V) es transformada en la forma requerida del componente (1B) en una segunda operación de conformación realizada en una herramienta de conformación (10) por medio de un procedimiento de conformación que actúa sobre la superficie exterior (5) en dirección a la cavidad (2) de la preforma (1V), caracterizado porque un macho de apoyo (20) encaja en la preforma (1V) durante la segunda operación de conformación.
Description
Procedimiento y dispositivo para la fabricación
de componentes.
La invención concierne a un procedimiento para
la fabricación de componentes según el preámbulo de la primera
reivindicación, en el que se fabrica un componente en varias etapas
de conformación, siendo una etapa de conformación una conformación a
alta presión interna (véase, por ejemplo, el documento
GB-A-1 206 072).
Se conoce por el documento DE 101 20 063 un
procedimiento para fabricar componentes perfilados metálicos para
vehículos automóviles en el que el material de partida o el perfil
laminado es calentado por medio de inducción a una temperatura
necesaria para el temple y luego es enfriado bruscamente y templado.
Sin embargo, antes de la conformación a alta presión interna no es
deseable el temple del componente.
Se conoce también el procedimiento de
conformación a alta presión interna para la fabricación de
componentes perfilados, en el que una pieza de trabajo de partida en
forma de un perfil hueco es colocada dentro de una herramienta de
conformación y es conformada en ésta mediante la aportación de un
medio de presión. En el documento DE 197 08 905 C2 se describe un
procedimiento del género indicado para la fabricación de vigas
huecas perfiladas de carrocería, en el que un tramo de un tubo de
acero soldado con costura longitudinal, tomado como pieza bruta, es
conformado empleando una herramienta de conformación divisible por
medio de una alta presión interna hasta darle la forma determinada
por la herramienta. La conformación del tubo de acero se efectúa en
varias etapas. En la primera etapa antes de la conformación a alta
presión interna se someten las piezas de trabajo parcialmente
terminadas a un recocido intermedio. Como pieza de trabajo de
partida se emplea una chapa de acero en banda caliente en lugar de
la chapa laminada en frío utilizada hasta ahora a fin de aumentar la
ductilidad del material. Según el documento DE 100 42 465 A1, se
ensancha y/o reduce parcialmente un componente por vía mecánica
(también por medio de hidroconformación) y a continuación se somete
el componente completo a un recocido de reblandecimiento.
El documento DE 102 41 028 B3 describe un
procedimiento para fabricar componentes estructurales de forma de
arco (redondeado) a partir de un perfil de extrusión que, después de
salir de la matriz de la prensa de extrusión, es conducido por
herramientas de guía con miras a la conformación definitiva como
perfil de forma de arco (redondeado) y es alimentado en estado
caliente a una o varias estaciones de mecanización, ajustándose
antes de la conformación en caliente la temperatura de mecanización
de la pieza de trabajo por medio de enfriamiento. La conformación en
caliente puede efectuarse también como una conformación a alta
presión interna. En la soluciones antes citadas es desventajoso el
hecho de que, después de concluida la conformación a alta presión
interna, no se realiza ya ninguna mecanización conformadora
adicional en dirección a la cavidad de la pieza de trabajo y la
capacidad de conformación es limitada en el caso de una conformación
a alta presión interna. En particular, en la conformación a alta
presión interna no se puedan reproducir radios pequeños. Los
componentes correspondientes tienen que producirse con arranque de
virutas o bien no se pueden fabricar en una sola pieza.
Por tanto, existía el problema de desarrollar un
procedimiento efectivo y barato y un dispositivo para fabricar
componentes, con los cuales se puedan fabricar especialmente piezas
huecas enterizas de forma tubular y se puedan producir radios
pequeños.
Este problema se resuelve según la invención con
las características de las reivindicaciones 1 y 10.
Ejecuciones ventajosas se desprenden de las
reivindicaciones subordinadas.
El procedimiento para fabricar un componente se
realiza empleando una pieza de trabajo de partida que está provista
de una cavidad y que presenta una pared con una superficie interior
y una superficie exterior, en donde la pieza de trabajo de partida
es transformada en una herramienta de conformación a alta presión
interna (IHU), por medio de la acción de una presión de un medio
presión actuante sobre la superficie interior de dicha pieza, en una
primera operación de conformación, en una preforma determinada por
la herramienta de conformación a alta presión interna (IHU), y a
continuación la preforma es transformada en una segunda operación de
conformación realizada en una segunda herramienta de conformación,
por medio de un procedimiento de conformación que actúa sobre la
superficie exterior en dirección a la cavidad de la preforma, en la
forma requerida del componente, el cual puede presentar también
radios pequeños.
La segunda operación de conformación puede ser
una operación de conformación en caliente o una operación de
conformación en frío. Preferiblemente, la segunda operación de
conformación se realiza en una herramienta por medio de al menos un
elemento de herramienta que presenta una primera superficie de
moldeo y que actúa sobre la superficie exterior, presentando la
superficie de moldeo el contorno que ha de generarse en la pared
exterior del componente. A este fin, durante la segunda operación de
conformación encaja en la preforma un macho de apoyo que presenta al
menos una segunda superficie de moldeo contra la cual actúa la
primera superficie de moldeo del elemento de herramienta, de modo
que la zona de pared de la preforma situada entre ambas superficies
de moldeo es convertida en la forma final por medio de la segunda
operación de conformación. Cuando es necesaria una operación de
conformación en caliente, la preforma completa o solamente zonas
parciales en las que debe realizarse la segunda operación de
conformación son calentadas a la temperatura de conformación en
caliente. Esto puede efectuarse dentro o fuera del dispositivo, por
ejemplo por medio de un calentamiento inductivo o por medio de calor
de radiación. Para evitar formaciones de cascarilla se puede
realizar la conformación en caliente bajo una atmósfera de gas
protector.
Asimismo, es posible proporcionar una estructura
final deliberada por medio de la temperatura aplicada para la
conformación en frío y de la clase y la velocidad del enfriamiento
hasta la temperatura ambiente.
El dispositivo para la fabricación de un
componente derivado de una pieza de trabajo de partida que está
provista de una cavidad y que presenta una pared con una superficie
interior y una superficie exterior, consiste en una herramienta de
conformación a alta presión interna (IHU) en la que se transforma la
pieza de partida, en una primera operación de conformación, en una
preforma determinada por la herramienta de conformación a alta
presión interna (IHU) por medio de la acción de una presión de un
medio de presión que actúa sobre la superficie interior de la pieza
de partida, utilizándose en una estación subsiguiente una
herramienta de conformación en la que se puede colocar la preforma,
presentando la herramienta de conformación al menos un primer
elemento de herramienta que puede moverse en dirección a la cavidad
y actúa sobre la superficie exterior de la preforma y que presenta
una primera superficie de moldeo correspondiente al contorno que se
ha de generar en el componente que se quiere fabricar.
La herramienta presenta de manera ventajosa un
macho de apoyo que encaja en la cavidad de la preforma a través de
una abertura de la misma. En el macho de apoyo está formada al menos
una segunda superficie de moldeo contra la cual se puede mover la
primera superficie de moldeo de la herramienta, de modo que se puede
conformar la pared de la preforma entre ambas superficies de
moldeo.
El macho de apoyo puede estar dividido aquí
axialmente en una primera parte (20a) y una segunda parte (20b),
pudiendo contener cada una de la primera parte y/o la segunda parte
una segunda superficie de moldeo. Una o ambas partes del macho de
apoyo pueden ser móviles independientemente una de otra hacia/desde
la preforma. Es posible también disponer el macho de apoyo o una
parte de este macho de apoyo en la herramienta en una posición fija
al bastidor, de modo que la preforma sea enchufada después sobre el
mismo hasta la posición deseada. Asimismo, la primera parte y/o la
segunda parte del macho de apoyo pueden ser móviles en sentido
perpendicular al eje del macho de apoyo, en dirección al elemento de
herramienta y alejándose de éste.
Según una ejecución de la invención, entre la
primera parte y la segunda parte del macho de apoyo puede extenderse
una tercera parte de dicho macho de apoyo.
Si se debe realizar una conformación en
caliente, la herramienta puede ser calentable y encontrarse en una
atmósfera de gas protector.
Debido particularmente a la conformación en
caliente que sigue a la IHU, es posible conformar el componente (por
ejemplo, producir una acanaladura) en las zonas en las que cabe
consignar una fuerte consolidación por efecto de las etapas de
conformación precedentes.
Mediante una mecanización electroquímica
(mecanización ECM) final es posible mejorar sensiblemente la
superficie del componente. Se reduce la aspereza de la superficie y
se elimina una rebaba eventualmente existente. Se aminora así el
rozamiento con el compañero de rozamiento y se incrementa la vida
útil del componente.
A continuación, se explica la invención con más
detalle ayudándose de un ejemplo de realización. Muestran:
La figura 1a, una pieza de trabajo de partida 1A
en sección transversal,
La figura 1b, una vista de la preforma 1V,
La figura 1c, una sección A-A
según la figura 1b,
La figura 2, una preforma 1V situada en la
herramienta abierta 10 con macho de apoyo 20 dispuesto en dicha
preforma, en sección transversal,
La figura 3, una herramienta 10 con un
componente 1B después de concluida la segunda operación de
conformación, en sección transversal,
La figura 4, una sección longitudinal según la
figura 3,
La figura 5, una vista tridimensional de la
herramienta abierta después de la segunda operación de conformación
con un componente 1B situado en ella, y
La figura 6, una vista tridimensional del
componente 1B fabricado según la invención.
En las figuras 1 a 6 se ilustra la fabricación
de un componente en forma de un casquillo de trinquete. La figura 1a
muestra la sección transversal de una pieza de trabajo de partida 1A
de forma tubular. Este tramo de tubo conserva según la figura 1b su
diámetro de partida en una primera zona 1.1. En el centro 1.2 se ha
reducido el diámetro y la zona subsiguiente 1.3 se ha ensanchado en
su extremo abierto por conformación a alta presión interna. La zona
1.3 forma una especie de cubeta a la que se une la zona reducida
1.2. La sección A-A según la figura 1b se muestra en
la figura 1c. Esta preforma 1V representada en las figuras 1b y 1c
es colocada dentro de una herramienta 10 con la zona 1.3 que se ha
preformado por IHU. La herramienta 10 presenta una mitad de
herramienta inferior 10.1. En posición axialmente móvil con respecto
a ésta se encuentra dispuesto un elemento de herramienta 11 que
presenta una primera superficie de moldeo 12 que corresponde a la
forma del componente a generar y que tiene un tramo 12.1 de forma
ondulada. Asimismo, está previsto un macho de apoyo 20 que está
dividido axialmente en una primera mitad de macho 20a y una segunda
mitad de macho 20b. La primera mitad 20a del macho está situada en
dirección al elemento de herramienta 11 y presenta una segunda
superficie de moldeo 21 que queda enfrente de la primera superficie
de moldeo 12 del elemento de herramienta 11 y está adaptada a ésta.
La figura 2 muestra la herramienta abierta 10 con la preforma 1V
colocada dentro de la zona 1.3 y con las mitades 20a, 20b del macho
de apoyo 20 situadas en la misma antes de la segunda operación de
conformación. Mediante un movimiento del elemento de herramienta 11
en dirección a la herramienta inferior, éste actúa con la primera
superficie de moldeo 12 sobre el lado exterior 5 de la preforma 1V y
conforma así esta zona de pared de la preforma en dirección a la
cavidad 2 hasta que ésta se haya aplicado a la segunda superficie de
moldeo 21 de la primera mitad 20a del macho. Por tanto, la pared de
la preforma 1V se conforma entre dos superficies de moldeo con
arreglo a la configuración de éstas, y el macho de apoyo 20 forma
entonces la "contraherramienta". La herramienta cerrada 10
después del proceso de conformación está representada en sección
transversal en la figura 3 y en sección longitudinal en la figura 4.
La superficie interior 4 se aplica a la superficie de moldeo 21 de
la primera mitad 20a del macho y la superficie exterior 5 se aplica
a la superficie de moldeo 12 del elemento de herramienta 11. Se
puede ver en la figura 4 que en la "zona de cubeta" 1.3, aparte
de un tramo ondulado no reconocible aquí que se extiende en
dirección axial, se ha generado también un destalonado 31.
La figura 5 muestra la vista tridimensional de
la herramienta abierta 10 después de la segunda operación de
conformación con el componente 1B situado en ella, sin elemento de
herramienta 11. En la zona 1.3 (zona de cubeta) pueden verse el
tramo ondulado estampado 30 que se extiende axialmente, así como el
destalonado 31. A continuación, se explica como resumen el
funcionamiento de la herramienta:
Se coloca la preforma 1V dentro de la
herramienta 10 y esta preforma se aplica a una placa transversal
10.2 con el extremo situado en el lado 1.3. En esta placa
transversal 10.2 está dispuesta fijamente en el bastidor la primera
mitad del macho (no visible aquí). Por tanto, la preforma 1V es
enchufada sobre la primera mitad del macho hasta hacer tope en la
placa transversal 10.2. La segunda mitad 20b del macho entra ahora
en la preforma 1V y el elemento de herramienta 11 realiza un
movimiento de carrera en dirección a la herramienta inferior 10.1,
con lo que se conforma la pared de la preforma 1V entre el elemento
de herramienta 11 y el macho 20. Después de esta segunda operación
de conformación, la segunda mitad 20b del macho sale del componente
1B y el elemento de herramienta 11 se traslada hacia arriba. El
componente fabricado 1B puede ser retirado ahora de la primera mitad
20a del macho solidaria del bastidor.
En la figura 6 se representa la vista
tridimensional del componente 1B fabricado según la invención. El
componente 1B es en este caso un casquillo de trinquete para
asegurar posiciones de regulación de un varillaje de cambio para
vehículos automóviles. Estos casquillos de trinquete presentan una
zona de cubeta 1.3 a la que se une una zona reducida cilíndrica 1.2.
En este ejemplo se une una zona ensanchada 1.1. Mediante la segunda
operación de conformación se ha generado un tramo ondulado 30 que se
extiende axialmente. Este tramo ondulado 30 forma un rebajo de
enclavamiento en el que puede encajar una bola enclavamiento no
representada de un fiador de bola. Asimismo, la zona de cubeta 1.3
presenta un destalonado 31 para fijar el plano de selección, y se ha
cortado una colisa 32 mediante la cual se efectúa la inmovilización
de las distintas marchas del cambio de marchas. Enfrente de la
colisa 32 se encuentra un rebajo 33.
El casquillo de trinquete está configurado por
primera vez en una sola pieza y se ha producido a partir de un tramo
de tubo. La producción en una sola pieza y extremadamente sencilla
ofrece la ventaja de que se pueden lograr mayores precisiones que
con la fabricación de casquillos de trinquete que están compuestos
de varias piezas individuales. Asimismo, es posible una producción
próxima al contorno que puede complementarse eventualmente por una
mecanización mecánica final.
Si se efectúa la segunda operación de
conformación por medio de una conformación en caliente, es posible
influir deliberadamente sobre la estructura y, por tanto, realizar
un temple para aumentar la resistencia.
Claims (16)
1. Procedimiento para la fabricación de un
componente (1B) empleando una pieza de trabajo de partida (1A) que
está provista de una cavidad (2) y que presenta una pared (3) con
una superficie interior (4) y una superficie exterior (5), en donde
la pieza de trabajo de partida (1A) es convertida en una preforma
(1V) en una primera operación de conformación ejecutada en una
herramienta de conformación a alta presión interna (IHU) y a
continuación la preforma (1V) es transformada en la forma requerida
del componente (1B) en una segunda operación de conformación
realizada en una herramienta de conformación (10) por medio de un
procedimiento de conformación que actúa sobre la superficie exterior
(5) en dirección a la cavidad (2) de la preforma (1V),
caracterizado porque un macho de apoyo (20) encaja en la
preforma (1V) durante la segunda operación de conformación.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque antes o después de la IHU se reduce
localmente el diámetro/la sección transversal de la pieza de trabajo
de partida (1A) o de la preforma (1V).
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque la segunda operación de conformación es
una operación de conformación en caliente o una operación de
conformación en frío.
4. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la segunda
operación de conformación se efectúa en una herramienta (10) por
medio de al menos un elemento de herramienta (11) que presenta una
primera superficie de moldeo (12) y que actúa sobre la superficie
exterior (5).
5. Procedimiento según la reivindicación 3 ó 4,
caracterizado porque, para la conformación en caliente, se
calienta la preforma completa (1V) a la temperatura de conformación
en caliente o porque se calientan a esta temperatura solamente zonas
parciales en la que debe efectuarse la segunda operación de
conformación.
6. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 3 a 5, caracterizado porque el calentamiento
a la temperatura de conformación en caliente se efectúa por medio de
un calentamiento inductivo o por medio de calor de radiación.
7. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 3 a 6, caracterizado porque la conformación
en caliente se efectúa bajo una atmósfera de gas protector.
8. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 3 a 7, caracterizado porque se puede
producir una estructura final deliberada por medio de la temperatura
para la conformación en caliente y de la clase y la velocidad del
enfriamiento hasta la temperatura ambiente.
9. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque se mecaniza
finalmente la superficie del componente (1B) por medio de una
mecanización electroquímica.
10. Dispositivo para la fabricación de un
componente (1B) según la reivindicación 1 derivado de una pieza de
trabajo de partida (1A) que está provista de una cavidad (2) y
presenta una pared (3) con una superficie interior (4) y una
superficie exterior (5), y que se transforma en una preforma (1V) en
una herramienta de conformación a alta presión interna (IHU),
utilizándose en una estación subsiguiente una herramienta de
conformación en la que puede colocarse la preforma (1V), presentando
la herramienta de conformación (10) al menos un primer elemento de
herramienta (11) que se puede mover en dirección a la cavidad y
actúa sobre la superficie exterior (5) de la preforma (1V) y que
presenta una primera superficie de moldeo (12) que corresponde al
contorno que se ha de generar en el componente (1B) que se quiere
fabricar, caracterizado porque la herramienta (10) presenta
un macho de apoyo (20) que puede encajar en la cavidad (2) de la
preforma (1V) a través de una abertura (6) de ésta y que presenta al
menos una segunda superficie de moldeo (21) contra la cual se puede
mover la primera superficie de moldeo (12), de tal manera que la
pared (2) de la preforma (1V) puede ser conformada entre ambas
superficies de moldeo (12, 21).
11. Dispositivo según la reivindicación 10,
caracterizado porque el macho de apoyo (20) está dividido
axialmente al menos una primera parte (20a) y una segunda parte
(20b), y porque la primera parte (20a) y/o la segunda parte (20b)
contienen una segunda superficie de moldeo (21).
12. Dispositivo según la reivindicación 11,
caracterizado porque ambas partes (20a, 20b) del macho de
apoyo (20) se pueden mover independientemente una de otra
hacia/desde la preforma (1V).
13. Dispositivo según la reivindicación 12,
caracterizado porque la primera parte (20a) y/o la segunda
parte (20b) del macho de apoyo (20) se pueden mover
perpendicularmente al eje (A) de dicho macho de apoyo (20) en
dirección al elemento de herramienta (11) y alejándose de éste.
14. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones 10 a 13, caracterizado porque entre la
primera parte (20a) y la segunda parte (20b) del macho de apoyo (20)
se extiende una tercera parte (20c) de dicho macho de apoyo
(20).
15. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones 10 a 14, caracterizado porque la herramienta
(10) es calentable.
16. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones 10 a 15, caracterizado porque está dispuesta
finalmente una estación para la mecanización electroquímica de la
superficie del componente.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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