ES2342771T3 - Tornillo de acero con cabeza hueca. - Google Patents

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Abstract

Tornillo con cabeza hueca, realizado por simples conformados sucesivos en frío, con la ayuda de un acero que comprende un porcentaje de carbono comprendido entre 0,15 y 0,25%.

Description

Tornillo de acero con cabeza hueca.
La presente invención se refiere al campo de los tornillos.
Más precisamente la presente invención se refiere al campo de los tornillos de acero que comprenden una cabeza hueca.
La presente invención se aplica en particular, pero no exclusivamente, a la realización de tornillos para el apriete de ruedas en vehículos automóviles.
Numerosos tornillos de acero ya han sido propuestos (véase por ejemplo el documento US-A-2 213 813).
Sin embargo, los especialistas conocen la dificultad de realizar un hueco en la cabeza de dichos tornillos.
Actualmente la mayoría de los tornillos de acero con cabeza hueca se realizan con la ayuda de procedimientos que comprenden un tratamiento térmico.
El experto en la materia sabe en efecto que sin dicho tratamiento térmico, la profundidad posible de la cavidad estaba hasta ahora muy limitada, típicamente hasta un máximo de 0,4 a 0,5 veces el diámetro.
La presente invención tiene así por objetivo proponer nuevos medios que permiten la realización de tornillos con cabeza hueca que presentan una cavidad de gran profundidad, evitando al mismo tiempo cualquier tratamiento
térmico.
Un objetivo de la presente invención, y por tanto una característica de ésta, es la realización de tornillos que presentan una cabeza hueca cuyo orificio tiene una profundidad superior a 0,6 veces, ventajosamente superior a 0,8 veces, preferentemente superior a 0,85 veces el diámetro del orificio.
Este objetivo se alcanza en el marco de la presente invención, gracias a un tornillo realizado por simples conformados sucesivos en frío, con la ayuda de un acero que comprende un porcentaje de carbono comprendido entre 0,15 y 0,25%, preferentemente entre 0,19 y 0,23%.
Según otra característica ventajosa de la presente invención, el porcentaje de manganeso está comprendido entre 1,00 y 1,50%, preferentemente entre 1,00 y 1,30%.
Según otra característica ventajosa de la presente invención, el porcentaje de boro está comprendido entre 10 y 50 ppm, preferentemente entre 20 y 50 ppm.
Según otra característica ventajosa de la presente invención, el material constitutivo del tornillo comprende unas microadiciones de titanio, típicamente de 0,01 a 0,10%, preferentemente de 0,02 a 0,05%.
El solicitante ha determinado que la correlación de las microadiciones de titanio que limitan el fenómeno de recristalización, y del enfriado controlado cuando tienen lugar las secuencias de laminado, permite la obtención de una estructura metalúrgica ferrito-perlitica muy fina y muy homogénea.
Según otra característica ventajosa de la presente invención, el hilo bruto de laminado utilizado para la realización de los tornillos, presenta unas propiedades mecánicas Rm>580 MPa y Re>340 MPa. El solicitante ha determinado también que dichas propiedades mecánicas estaban particularmente bien adaptadas para un forjado de tornillos sin recurrir a las operaciones de tratamiento térmico clásicas: recocido globular antes de forja y temple + revenido después de la forja.
Por otra parte, preferentemente, el hilo presenta una ductilidad Z%>65%.
Otras características, objetivos y ventajas de la presente invención se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la lectura de la descripción detallada siguiente, y haciendo referencia a los planos adjuntos, dados a título de ejemplos no limitativos, y en los que:
\bullet la figura 1 representa esquemáticamente una vista lateral de un tornillo de acuerdo con la presente invención,
\bullet la figura 2 representa una vista por el extremo de este tornillo, y
\bullet la figura 3 representa una vista en sección longitudinal de un tornillo de acuerdo con un modo de realización no limitativo de la presente invención.
Se ha representado esquemáticamente en las figuras 1 a 3 adjuntas un tornillo de acuerdo con la presente invención.
Sin embargo, la presente invención no está limitada en modo alguno a las disposiciones particulares ilustradas en las figuras adjuntas, ya sea en cuanto a la geometría o a las dimensiones, de la parte fileteada 10, de los filetes mismos, o de la cabeza 20, en particular del orificio 22 formado en ésta.
Se observará sin embargo que según el modo de realización no limitativo ilustrado en las figuras adjuntas, la cabeza 20 posee una superficie externa 24 de sección hexagonal, mientras que el orificio 22 posee una superficie interna cilíndrica de revolución.
A título de ejemplo no limitativo, dicho tornillo puede presentar un orificio 22 de diámetro interno igual a 11,5 mm y de profundidad igual a 9,8 mm.
Por otra parte, y siempre a título no limitativo, se observará que según el modo de realización particular y preferido ilustrado en las figuras adjuntas, la porción de sección hexagonal 24 está unida a la parte fileteada 10, sucesivamente por un primer cono 25 ensanchado en dirección a la parte fileteada, un segundo cono 26 convergente en dirección a la misma parte fileteada, un cuerpo liso 27 y una garganta 28.
En el marco de la presente invención, el material constitutivo del tornillo responde preferentemente a las características siguientes:
\bullet contenido de C: de 0,19 a 0,23%,
\bullet contenido de Si: de 0,30 a 0,40%,
\bullet contenido de Mn: de 1,00 a 1,30%
\bullet contenido de P: 0,025% max,
\bullet contenido de S: 0,015% max,
\bullet contenido de Cr: 0,14 a 0,18%,
\bullet contenido de Mo: 0,05% max,
\bullet contenido de Cu: 0,25% max,
\bullet contenido de B: 0,0020 a 0,0050% max,
\bullet contenido de Ni: 0,18% max,
\bullet contenido de Al: 0,02 a 0,06%,
\bullet contenido de Ti: 0,02 a 0,05%,
\bullet contenido de N: 0,012 max.
\vskip1.000000\baselineskip
El tornillo se realiza preferentemente con la ayuda de un hilo laminado o trefilado que responde a las características mecánicas siguientes:
\bullet Rm en MPa: 580 a 650,
\bullet Re mini en MPa: 340,
\bullet A mini en %: 25,
\bullet Z mini en %: 65.
\vskip1.000000\baselineskip
Después del conformado con un porcentaje de 50%, el tornillo presenta las características siguientes:
\bullet Re en MPa: 640 a 900,
\bullet Rm en MPa: 800 a 950,
\bullet A % mini: 12,
\bullet KCU mini J/cm^{2}: 70.
\vskip1.000000\baselineskip
Como se ha indicado anteriormente, el solicitante ha determinado que esta composición permite la realización de tornillos por simple conformado en frío, sin exigir ningún tratamiento térmico.

Claims (14)

1. Tornillo con cabeza hueca, realizado por simples conformados sucesivos en frío, con la ayuda de un acero que comprende un porcentaje de carbono comprendido entre 0,15 y 0,25%.
2. Tornillo según la reivindicación 1, caracterizado porque el porcentaje de carbono está comprendido entre 0,19 y 0,23%.
3. Tornillo según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque comprende una cabeza hueca cuyo orificio tiene una profundidad superior a 0,6 veces, preferentemente superior a 0,8 veces su diámetro.
4. Tornillo según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el porcentaje de manganeso está comprendido entre 1,00 y 1,50%, preferentemente entre 1,00 y 1,30%.
5. Tornillo según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el porcentaje de boro está comprendido entre 10 y 50 ppm, preferentemente entre 20 y 50 ppm.
6. Tornillo según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque su material constitutivo comprende unas microadiciones de titanio.
7. Tornillo según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque comprende de 0,01 a 0,10% de titanio, preferentemente de 0,02 a 0,05%.
8. Tornillo según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el porcentaje de silicio está comprendido entre 0,30 y 0,40%.
9. Tornillo según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el porcentaje de cromo está comprendido entre 0,14 y 0,18%.
10. Tornillo según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el porcentaje de azufre es de 0,015% max.
11. Tornillo según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque se realiza con la ayuda de un hilo que presenta unas propiedades mecánicas Rm>580 MPa y Re>340 MPa.
12. Tornillo según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque se realiza con la ayuda de un hilo que presenta una ductilidad Z%> 65%.
13. Tornillo según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque se realiza con la ayuda del material siguiente:
\bullet contenido de C: de 0,19 a 0,23%,
\bullet contenido de Si: 0,30 a 0,40%,
\bullet contenido de Mn: de 1,00 a 1,30%
\bullet contenido de P: 0,025% max,
\bullet contenido de S: 0,015% max,
\bullet contenido de Cr: 0,14 a 0,18%,
\bullet contenido de Mo: 0,05% max,
\bullet contenido de Cu: 0,25% max,
\bullet contenido de B: 0,0020 a 0,0050% max,
\bullet contenido de Ni: 0,18% max,
\bullet contenido de Al: 0,02 a 0,06%,
\bullet contenido de TI: 0,02 a 0,05%
\bullet contenido de N: 0,012 max.
14. Aplicación de un tornillo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 13 a la realización de tornillos para el apriete de ruedas en vehículos automóviles.
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