ES2556649T3 - Matriz para estampación en caliente, aparato para estampación, y método de estampación en caliente - Google Patents

Matriz para estampación en caliente, aparato para estampación, y método de estampación en caliente Download PDF

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Abstract

Una matriz (1, 2) de estampación en caliente que está configurada para conformar por estampación una placa de acero calentada y para enfriar la placa de acero calentada eyectando un medio de enfriamiento sobre la placa de acero calentada cuando la placa de acero calentada se mantiene sobre la matriz, comprendiendo la matriz para estampación en caliente: un canal (10a) de alimentación principal configurado para facilitar que el medio de enfriamiento pase a través de él, y una pluralidad de canales (10b) de alimentación secundarios que se extienden desde el canal (10a) de alimentación principal y que incluyen orificios (10c) de eyección que se abren en una superficie de estampación de la matriz, y los cuales están configurados para eyectar el medio de enfriamiento, caracterizada porque la matriz para estampación en caliente comprende además un elemento (11) de boquilla fijado de forma no permanente en el lado del orificio de eyección de cada uno de los canales (10b) de alimentación secundarios y configurado para limitar la cantidad de medio de enfriamiento que pasa por medio del agujero (11a) de paso, el cual facilita que el medio de enfriamiento pase a través de él, en la cual la distancia existente entre la cara final en el lado del orificio de eyección del elemento (11) de boquilla y la superficie de estampación de la matriz es no menor de 0,05 mm y no mayor de 50 mm, en la cual el agujero (11a) de paso del elemento (11) de boquilla se abre dentro del orificio (10c) de eyección y en la cual un área de la sección transversal del agujero (11a) de paso del elemento de boquilla es menor que el área de la sección transversal de los canales de alimentación secundarios, y el elemento (11) de boquilla tiene una parte roscada que engrana con una parte roscada conformada en una zona en el lado del orificio de eyección de los canales (10b) de alimentación secundarios.

Description

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DESCRIPCION
Matriz para estampacion en caliente, aparato para estampacion, y metodo de estampacion en caliente
La presente invencion esta relacionada con una matriz para estampacion en caliente utilizada para conformar una placa de acero calentada y con un aparato para estampacion equipado con la matriz para estampacion en caliente.
Convencionalmente, para obtener piezas de automoviles y piezas de maquinas, se ha utilizado un metodo para fabricar un componente conformado mediante estampacion de una placa metalica a bajas temperaturas. Sin embargo, en el metodo de estampacion en fno, dado que la placa metalica tiene propiedades tales como que la ductilidad de la misma disminuye a medida que aumenta su resistencia y, por lo tanto, se genera una rotura (una grieta), es diffcil obtener un producto conformado por estampacion que tenga una forma intrincada. Asimismo, incluso para un producto conformado por estampacion que tenga una forma sencilla, la recuperacion elastica (spring back) generada por la relajacion de tension residual despues de la estampacion supone un problema, por lo cual en algunos casos no se puede obtener gran precision dimensional.
Como tecnica para obtener componentes conformados y piezas conformadas de alta resistencia, la cual es un sustituto para el metodo de estampacion en fno, se ha conocido un metodo de estampacion en caliente para conformar por estampacion un material en forma de placa metalica calentada. Para el material en forma de placa metalica, el calentamiento hace que aumente su ductilidad y que disminuya su resistencia a la deformacion. Por lo tanto, en el metodo de estampacion en caliente, a menudo se pueden mitigar los problemas de rotura y de recuperacion elastica. Sin embargo, en el metodo de estampacion en caliente, la placa metalica (material de trabajo) se debe mantener en un punto muerto inferior durante un periodo de tiempo predeterminado para garantizar una dureza de temple predeterminada. Por lo tanto, el metodo de estampacion en caliente tiene el problema de que este proceso de mantenimiento en el punto muerto inferior alarga el tiempo de elaboracion de cada unidad, por lo cual la productividad disminuye.
Por consiguiente, cuando la placa metalica calentada se conforma por estampacion o despues de que la placa metalica calentada haya sido conformada por estampacion, se pone en contacto un medio de enfriamiento con la placa metalica (material de trabajo) desde el lado de la matriz para enfriar la placa metalica (material de trabajo), con lo cual la placa metalica (material de trabajo) se templa. Mediante este proceso de enfriamiento se puede acortar el tiempo durante el que la placa metalica (material de trabajo) se mantiene en el punto muerto inferior y, por lo tanto, se puede mejorar la productividad de componente conformado.
Como mecanismo para enfriar la placa metalica (material de trabajo), se ha propuesto un mecanismo en el cual se proporciona en la matriz un canal de alimentacion cilmdrico a traves del cual pasa el medio de enfriamiento que entra en contacto con la placa metalica (material de trabajo), y el medio de enfriamiento es eyectado desde la superficie de la matriz, la cual es una porcion final del canal de alimentacion, hacia la placa metalica (material de trabajo) (por ejemplo, consultese el documento JP 2005-169394 A).
En el mecanismo de eyeccion del medio de enfriamiento descrito anteriormente, para mejorar la eficiencia de enfriamiento de la placa metalica conformada se proporcionan en la superficie de la matriz una pluralidad de orificios de eyeccion desde los cuales es eyectado el medio de enfriamiento. Asimismo, dividiendo el canal de alimentacion en varios canales procedentes de una fuente de alimentacion en la cual esta almacenado el medio de enfriamiento, el medio de enfriamiento se eyecta desde la pluralidad de orificios de eyeccion.
Por otro lado, el documento JP 2002-282951 A describe un aparato para estampacion en caliente, en el cual en la superficie de estampacion de la matriz estan conformadas ranuras de introduccion para permitir que fluya el medio de enfriamiento. El documento JP 2002-282951 A describe una tecnica en la cual el medio de enfriamiento se suministra en el estado en el cual un punzon (matriz macho) se encuentra en el punto muerto inferior, y el medio de enfriamiento entra en contacto con el material de trabajo mientras pasa a traves de las ranuras de la superficie de estampacion, con lo cual el material de trabajo se enfna.
El documento SU 935166A describe una matriz para estampacion con temple simultaneo para fabricacion de metal en forma de lamina proporcionando un refrigerante simultaneamente sobre toda una pieza de trabajo.
Como el modo mas sencillo de canal de alimentacion, se puede citar como ejemplo una trayectoria de flujo en la cual el area de la seccion transversal de la trayectoria de flujo de la misma es substancialmente constante en toda la zona como se ha descrito anteriormente. Inevitablemente, el area de la seccion transversal de la trayectoria de flujo es en este caso relativamente grande porque el canal de alimentacion tiene una forma con una gran relacion de esbeltez desde el punto de vista del proceso de perforacion descrito mas adelante aunque dependiente del tamano de la matriz. En este caso, a menos que se aumente en un instante la presion para eyeccion del medio de enfriamiento por encima de la necesaria para difundir el medio de enfriamiento a todos los canales de alimentacion, el medio de enfriamiento no se puede eyectar simultaneamente con fuerza uniforme desde toda la pluralidad de orificios de eyeccion. Si se hace un intento de eyectar el medio de enfriamiento simultaneamente con fuerza uniforme, el caudal de medio de enfriamiento aumenta por encima del necesario, y aumenta la cantidad de exceso de medio de enfriamiento que no se utiliza para enfriar la placa metalica, de tal manera que la eficiencia disminuye.
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Por lo general, la perforacion del canal de alimentacion en la matriz se realiza utilizando un proceso de mecanizado de bajo coste que utiliza una herramienta de perforacion tal como una taladradora.
Sin embargo, la relacion ideal entre el area de la seccion transversal necesaria y la longitud (profundidad) del canal de alimentacion en el tamano de una matriz general proporciona una condicion de que la relacion de esbeltez es grande, de manera que es diffcil realizar la perforacion utilizando una taladradora o similar. Es decir, la fuerza de reaccion de trabajo en el instante en que se trabaja sobre la matriz al estar unida a diferentes herramientas de maquina y la resistencia a la flexion de la propia herramienta de perforacion que se opone a las fluctuaciones de la misma son insuficientes, y se produce una condicion de trabajo en que la herramienta se rompe, y por lo tanto el trabajo se vuelve imposible.
Dando gran importancia a la eficiencia economica, si el canal de alimentacion se perfora en la matriz bajo la condicion de que se pueda perforar la longitud necesaria, es decir, utilizando una herramienta de perforacion que tiene un grosor capaz de obtener una resistencia suficiente para poder perforar esa longitud, se proporciona un canal de alimentacion que tiene un area de seccion transversal mayor que la necesaria. Por lo tanto, se utiliza inevitablemente una cantidad de medio de enfriamiento mayor que la necesaria, de tal manera que el sistema de canal de alimentacion se vuelve ineficiente.
Por otro lado, como metodo que permite perforacion bajo una condicion de que el area de la seccion transversal del canal de alimentacion sea pequena y que la relacion de esbeltez sea grande, tambien se pueden usar metodos de trabajo tales como por ejemplo mecanizado por descarga electrica y mecanizado electroqmmico. Sin embargo, estos metodos tienen un problema industrial en que el coste operativo aumenta significativamente en comparacion con el mecanizado anteriormente mencionado.
Para eyectar el medio de enfriamiento sobre la placa metalica (material de trabajo) de manera eficiente, se puede pensar en hacer, como en el aparato para estampacion descrito en el documento JP 2005-169394 A (vease la Figura 1, etc.), que solo el diametro en alguna zona en el lado del orificio de eyeccion del canal de alimentacion conformado en la matriz se haga mas pequeno que el diametro en otras zonas del mismo. Asimismo, se puede concebir un metodo en el cual, como en el aparato para estampacion descrito en el Documento de Patente 2, despues de que se haya bajado el punzon hasta el punto muerto inferior, las ranuras en la superficie de estampacion se utilizan como trayectorias de flujo finas.
Sin embargo, en la configuracion descrita en el documento JP 2005-169394 A, si aparece un problema en el canal de alimentacion, se debe intercambiar toda la matriz en la cual esta conformado el canal de alimentacion. En concreto, en la construccion en la cual el diametro del canal de alimentacion cambia, aparece facilmente un problema en la porcion en que cambia el diametro. Asimismo, en la configuracion descrita en el documento JP 2002282951 A, no se puede empezar a enviar el medio de enfriamiento bajo presion antes de que el punzon alcance el punto muerto inferior, de modo que aparece facilmente un problema de comienzo retrasado del enfriamiento.
En el caso en que se intercambie toda la matriz en la cual esta conformado el canal de alimentacion de esta manera, el trabajo de intercambio es problematico y tambien supone costes.
Por consiguiente, un objeto de la presente invencion es proporcionar una matriz en la cual se pueda suministrar un medio de enfriamiento de manera eficiente a una placa metalica que ha sido conformada por estampacion en caliente y en la cual el mantenimiento de un mecanismo para suministrar el medio de enfriamiento se pueda realizar con facilidad, un aparato para estampacion equipado con la matriz, y un metodo de estampacion que utiliza la matriz.
La presente invencion esta definida por las reivindicaciones adjuntas.
La presente invencion proporciona una matriz para estampacion en caliente que conforma por estampacion una placa de acero calentada y que enfna el material de trabajo eyectando un medio de enfriamiento sobre el material de trabajo, que incluye un canal de alimentacion principal a traves del cual pasa el medio de enfriamiento; una pluralidad de canales de alimentacion secundarios que salen del canal de alimentacion principal y que incluyen orificios de eyeccion para eyectar el medio de enfriamiento al exterior de la matriz; y elementos de boquilla fijados en el lado del orificio de eyeccion de los canales de alimentacion secundarios para limitar la cantidad de medio de enfriamiento que pasa utilizando agujeros de paso para permitir que el medio de enfriamiento pase a traves de ellos.
En esta matriz para estampacion en caliente, en el canal de alimentacion secundario y en el elemento de boquilla estan conformadas partes roscadas que engranan unas con otras, por medio de las cuales se puede fijar el elemento de boquilla en el canal de alimentacion secundario.
Ademas, el elemento de boquilla esta situado en el canal de alimentacion secundario de modo que la distancia existente entre la cara final del lado del orificio de eyeccion del elemento de boquilla y la superficie de estampacion de la matriz es no menor que 0,05 mm y no mayor que 50 mm.
La matriz para estampacion en caliente de acuerdo con la presente invencion tiene una primera matriz y una segunda matriz utilizada en combinacion con la primera matriz, y se puede utilizar en un aparato para estampacion junto con un medio de presurizacion capaz de controlar la presion del medio de enfriamiento en dos o mas etapas.
El aparato para estampacion de acuerdo con la presente invencion se puede utilizar manteniendo el medio de 5 enfriamiento en el canal de alimentacion principal y en los canales de alimentacion secundarios en modo de espera despues de que haya sido presurizado hasta un punto en el cual el medio de enfriamiento no es eyectado antes de la estampacion, y presurizando aun mas el medio de enfriamiento en sincronizacion predeterminada durante o despues de la estampacion para eyectarlo.
De acuerdo con la presente invencion, incrementando la presion de alimentacion del medio de enfriamiento con una 10 pequena cantidad de aporte de agua con respecto a la etapa de espera, el medio de enfriamiento se puede eyectar desde todos los orificios de eyeccion de la matriz sustancialmente al mismo tiempo con buena sincronizacion, y tambien se puede eyectar facilmente el medio de enfriamiento desde los orificios de eyeccion situados sobre la superficie de separacion entre la superficie de la matriz y el componente conformado. Es decir, en caso de que la placa metalica (material de trabajo) se enfne (se temple) utilizando la matriz de acuerdo con la presente invencion, el 15 medio de enfriamiento se puede eyectar de manera eficiente sobre la placa metalica (material de trabajo), de modo que se puede realizar el temple de manera eficiente y, por lo tanto, se puede obtener un componente conformado con gran resistencia.
Ademas, en la presente invencion, el elemento de boquilla se puede desmontar del canal de alimentacion secundario, de modo que el mantenimiento del mecanismo de eyeccion del medio de enfriamiento se puede realizar 20 con facilidad.
Ademas, el uso intercambiado de una pluralidad de elementos de boquilla que tengan diferentes diametro de agujeros de los agujeros de paso permite poder adaptarse facilmente a un cambio en el caudal establecido o en la presion establecida del medio de enfriamiento.
La invencion se describe en detalle en conjunto con los dibujos, en los cuales:
25 La Figura 1 es una vista esquematica de un aparato para estampacion ;
La Figura 2 es una vista esquematica que muestra otro modo de un aparato para estampacion ;
La Figura 3 es una vista que muestra un mecanismo de eyeccion de medio de enfriamiento en una matriz en una Primera Realizacion;
La Figura 4 es una vista que muestra un mecanismo de eyeccion de medio de enfriamiento en una matriz 30 en la Primera Realizacion;
Las Figuras 5 son una vista seccionada (A) y una vista desde la cara final (B) de un elemento de boquilla en una Segunda Realizacion;
Las Figuras 6 son una vista seccionada (A) y una vista desde la cara final (B) de un elemento de boquilla en otro modo de la Segunda Realizacion; y
35 La Figura 7 es una vista que muestra un mecanismo de eyeccion de medio de enfriamiento en una matriz
en una Tercera Realizacion.
Se describira ahora la presente invencion haciendo referencia a realizaciones.
Primera Realizacion
En primer lugar, se explica un aparato para estampacion en una Primera Realizacion haciendo referencia a la Figura 40 1. La Figura 1 es una vista esquematica de un aparato para estampacion de esta realizacion.
En la Figura 1, un punzon 1 que actua como matriz superior recibe una fuerza de accionamiento enviada desde una fuente de accionamiento, no mostrada, por medio de la cual se puede desplazar el punzon 1 en la direccion Y indicada por una flecha (la direccion hacia arriba y hacia abajo en la Figura 1, es decir, la direccion de subida y de bajada del aparato para estampacion). Asimismo, una matriz 2 que actua como matriz inferior esta fijada a una placa 45 3. En la matriz 2 se proporcionan, como se indica mediante una lmea discontinua en la Figura 1, canales de
alimentacion (un canal 10a de alimentacion principal y canales 10b de alimentacion secundarios, descritos mas adelante) a traves de los cuales pasa un medio de enfriamiento.
En un aparato 5 de estampacion configurado descrito anteriormente, una placa 4 metalica con forma de placa plana calentada hasta 700 a 1000 °C mediante un horno de calentamiento, no mostrado, es transportada por un 50 mecanismo de transporte que incluye un apendice de transporte y similares. Cuando la placa 4 metalica se coloca en la matriz 2, el punzon 1 desciende.
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Cuando la punta del punzon 1 hace contacto con la placa 4 metalica y el punzon 1 sigue descendiendo, dicho punzon 1 presiona a la placa 4 metalica, por lo cual la placa metalica con forma de placa plana se deforma a lo largo de las formas del punzon 1 y de la matriz 2. En este instante, una parte 1a convexa del punzon 1 entra en una parte 2a concava de la matriz 2.
El punzon 1 se desplaza hasta un punto muerto inferior y es mantenido en este estado durante un periodo de tiempo predeterminado, por lo cual la placa 4 metalica es conformada para que adopte una forma de sombrero. Asimismo, como se describe mas adelante, despues de la estampacion, el medio de enfriamiento (agua o similar) es eyectado (para enfriamiento) desde los canales 10b de alimentacion secundarios sobre la placa 4 metalica (material de trabajo) en el estado en que el punzon 1 se encuentra todavfa en el punto muerto inferior, por lo cual la placa 4 metalica (material de trabajo) se templa. En este instante, si el medio de enfriamiento en el canal de alimentacion principal y en los canales de alimentacion secundarios esta presurizado y es mantenido en modo de espera, el medio de enfriamiento se puede suministrar de forma instantanea en sincronizacion de temple predeterminada. Despues de que el temple de la placa 4 metalica (material de trabajo) haya terminado, el punzon 1 asciende y vuelve al estado original.
En el aparato para estampacion anteriormente descrito, la configuracion es tal que cuando la placa 4 metalica se conforma por estampacion, tambien se realiza el tratamiento de temple. Sin embargo, la configuracion no esta limitada a esta. Por ejemplo, la configuracion puede ser una que se explica mas adelante.
En primer lugar, la placa 4 metalica con forma de placa plana calentada es conformada por otra unidad de matriz, y la placa 4 metalica conformada es transportada hasta el aparato para estampacion que tiene la configuracion mostrada en la Figura 1. Cuando la placa 4 metalica conformada esta colocada en la matriz 2, el punzon 1 desciende y por lo tanto hace contacto con la placa 4 metalica (material de trabajo). En este instante, el punzon 1 y la matriz 2 estan en un estado a lo largo de la forma de la placa 4 metalica conformada. En este estado, el medio de enfriamiento es eyectado (para enfriamiento) sobre la placa 4 metalica (material de trabajo), por lo cual la placa 4 metalica (material de trabajo) se templa.
La configuracion de la matriz superior y de la matriz inferior no esta limitada a la configuracion mostrada en la Figura 1. Por ejemplo, la configuracion puede ser la que se muestra en la Figura 2. Asimismo, la forma superficial de la matriz se puede modificar apropiadamente de acuerdo con la forma del componente conformado.
En la Figura 2, una matriz 21 que actua como matriz superior se puede desplazar en la direccion Y indicada mediante una flecha. Asimismo, un punzon 22 que actua como matriz inferior esta fijado a una placa 23. A ambos lados del punzon 22 estan situados bloques 24 de soporte. Cada uno de los bloques 24 de soporte esta soportado sobre la placa 23 por medio de un elemento amortiguador 25.
En la configuracion mostrada en la Figura 2, cuando la matriz 21 desciende, los bloques 24 de soporte son empujados hacia adentro por la matriz 21, siendo de ese modo desplazados hacia el lado de la placa 23. En este instante, el punzon 22 esta situado dentro de una parte concava de la matriz 21. Mediante el funcionamiento antes descrito de la matriz 21, se le puede dar a la placa 4 metalica con forma de placa plana una forma predeterminada.
En la matriz 21, como se indica mediante lmeas discontinuas en la Figura 2, se proporcionan los canales de alimentacion (el canal 10a de alimentacion principal y los canales 10b de alimentacion secundarios, descritos mas adelante) a traves de los cuales pasa el medio de enfriamiento. De ese modo, el medio de enfriamiento es eyectado sobre la placa 4 metalica conformada, por lo cual la placa 4 metalica (material de trabajo) se puede templar.
A continuacion, haciendo referencia a las Figuras 3 y 4, se explica un mecanismo de enfriamiento para la placa metalica (material de trabajo) en el aparato para estampacion descrito anteriormente. La Figura 3 es una vista que muestra una parte de la matriz 2 mostrada en la Figura 1, es decir, la construccion interna cerca de la parte concava conformada en la matriz 2. La Figura 4 es una vista esquematica tomada en la direccion de la flecha A de la Figura 3. Las marcas con forma de flechas mostradas en la Figura 4 denotan la trayectoria de flujo del medio de enfriamiento.
En la matriz 2, se proporcionan el canal 10a de alimentacion principal y la pluralidad (tres en la Figura 4) de canales 10b de alimentacion secundarios que salen del canal 10a de alimentacion principal. El canal 10a de alimentacion principal esta conectada a una fuente de alimentacion (no mostrada) para almacenamiento del medio de enfriamiento para introducir el medio de enfriamiento procedente de la fuente de alimentacion en los canales 10b de alimentacion secundarios.
Como se muestra en la Figura 3, el canal 10b de alimentacion secundario se extiende a traves de una distancia predeterminada desde el canal 10a de alimentacion principal hacia la parte superior del aparato para estampacion (hacia arriba en la Figura 3), y a continuacion se extiende hacia el lado de la pared 2a1 lateral de la parte 2a concava de la matriz 2. En la pared 2a1 lateral, se proporcionan orificios 10c de eyeccion conformados por los canales 10b de alimentacion secundarios.
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Dado que el canal 10b de alimentacion secundario se proporciona en numeros plurales, en la pared 2a1 lateral de la matriz 2, el orificio 10c de eyeccion se proporciona en numeros correspondientes al numero de los canales 10b de alimentacion secundarios. Asimismo, el numero de canales 10b de alimentacion secundarios, en otras palabras, el numero de orificios 10c de eyeccion, se puede ajustar de forma apropiada, y el intervalo entre dos orificios 10c de eyeccion contiguos tambien se puede ajustar de forma apropiada.
En alguna zona (superficie periferica interior) en el lado del orificio 10c de eyeccion del canal 10b de alimentacion secundario, esta conformada una parte 10d roscada.
Por otro lado, sobre la superficie periferica exterior de un elemento 11 de boquilla, esta conformada una parte roscada que engrana con la parte 10d roscada. Asimismo, en el elemento 11 de boquilla, esta conformado un agujero 11a de paso que tiene una seccion transversal substancialmente circular para que se extienda en la direccion longitudinal del elemento 11 de boquilla. El agujero 11a de paso esta configurado para que permita el paso a traves de el del medio de enfriamiento que haya pasado a traves del canal 10a de alimentacion principal y del canal 10b de alimentacion secundario.
El elemento 11 de boquilla se inserta en el canal 10b de alimentacion secundario como se describe mas adelante, y no se pone en contacto con la placa 4 metalica. Por lo tanto, como material para el elemento 11 de boquilla, se puede usar un material que tenga una resistencia menor que la resistencia del material para la matriz 2.
En la configuracion descrita anteriormente, el estado mostrado en la Figura 3 se conforma engranando la parte roscada del elemento 11 de boquilla con la parte 10d roscada del canal 10b de alimentacion secundario e insertando el elemento 11 de boquilla en el canal 10b de alimentacion secundario. Espedficamente, haciendo girar el elemento 11 de boquilla, dicho elemento 11 de boquilla se puede insertar desde el orificio 10c de eyeccion en el canal 10b de alimentacion secundario.
Preferiblemente, en la cara final del elemento 11 de boquilla se proporciona una parte de engrane (por ejemplo, un rebaje 11b hexagonal, vease la Figura 4) que engrana con un util utilizado para insertar el elemento 11 de boquilla. Por ejemplo, si el elemento 11 de boquilla se hace girar insertando una llave hexagonal en el rebaje hexagonal, el elemento 11 de boquilla se puede insertar facilmente en el canal 10b de alimentacion secundario. El util tiene por que ser necesariamente una llave hexagonal.
En la configuracion en la cual el rebaje hexagonal esta conformado en la cara final del elemento 11 de boquilla, y en la cual el elemento 11 de boquilla se fija en el interior del canal 10b de alimentacion secundario utilizando una llave hexagonal, la zona del elemento 11 de boquilla situada en el exterior en la direccion radial del rebaje hexagonal debe estar dotada de la resistencia necesaria para la fijacion. En otras palabras, la parte central de la seccion transversal (superficie que forma angulos rectos con la direccion longitudinal del agujero 11a de paso) del elemento 11 de boquilla no tiene por que estar dotada de la resistencia necesaria para la fijacion. Por lo tanto, es deseable conformar el agujero 11a de paso en la parte central del elemento 11 de boquilla. Si se conforma el agujero 11a de paso en la parte central, no hay miedo de reducir la resistencia de fijacion del elemento 11 de boquilla.
Se hace que la posicion de insercion del elemento 11 de boquilla en el canal 10b de alimentacion secundario sea tal que la cara final (la cara final en el lado del orificio 10c de eyeccion) del elemento 11 de boquilla quede al ras con la pared 2a1 lateral o que sea tal que la cara final del elemento 11 de boquilla quede en el interior de la matriz 2 desde la pared 2a1 lateral. Es decir, la posicion de insercion del elemento 11 de boquilla solo tiene que ser determinada de tal modo que una parte del elemento 11 de boquilla no sobresalga de la pared 2a1 lateral de la matriz 2.
Es necesario determinar la posicion de insercion del elemento 11 de boquilla de tal modo que la cara final del elemento 11 de boquilla quede situada a una distancia de entre 0,05 y 50 mm de la superficie de estampacion para permitir que el medio de enfriamiento sea eyectado facilmente en la direccion radial desde el orificio 10c de eyeccion hacia la superficie de separacion entre la superficie de la matriz y el componente conformado. Es decir, la distancia existente entre la cara final en el lado del orificio 10c de eyeccion del elemento 11 de boquilla y la superficie de la matriz (superficie de estampacion) se ajusta para que sea no menor que 0,05 mm y no mayor que 50 mm.
Si la distancia anteriormente mencionada es menor que 0,05 mm, la resistencia debida a la viscosidad del medio de enfriamiento reduce el efecto de favorecer la eyeccion radial. Asimismo, si la distancia anteriormente mencionada es mayor que 50 mm, el volumen de un espacio formado en el orificio 10c de eyeccion por la superficie de estampacion de la matriz y la cara final del elemento 11 de boquilla es demasiado grande, de modo que solo se almacena un medio de enfriamiento ineficiente y, por lo tanto, la eficiencia de eyeccion del medio de enfriamiento disminuye.
La zona del canal 10b de alimentacion secundario en la cual esta conformada la parte 10d roscada se puede determinar de manera apropiada de acuerdo con la posicion de insercion del elemento 11 de boquilla.
La Figura 3 muestra la construccion interna de solo una pared 2a1 lateral de la matriz 2. La otra pared lateral tiene la misma construccion interna.
Asimismo, en el estado en que el elemento 11 de boquilla esta insertado en el canal 10b de alimentacion secundario, dicho elemento 11 de boquilla se puede soldar al canal 10b de alimentacion secundario, o se puede
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pegar a la parte de contacto entre el elemento 11 de boquilla y el canal 10b de alimentacion secundario aplicando un adhesivo a la parte de contacto.
En la configuracion de la matriz 2 mostrada en las Figuras 3 y 4, instalando el elemento 11 de boquilla en las cercamas del orificio 10c de eyeccion, el medio de enfriamiento suministrado a traves del canal 10b de alimentacion secundario se puede pulverizar de manera eficiente sobre la placa 4 metalica (material de trabajo) situada en el exterior de la matriz 2, es decir, en la parte 2a concava de la matriz 2. A continuacion se explica en detalle este proceso de eyeccion.
Comparando el area de la seccion transversal del agujero 11a de paso del elemento 11 de boquilla con el del canal 10b de alimentacion secundario en el mismo plano (el plano que forma substancialmente angulos rectos con la direccion de paso del medio de enfriamiento), el area de la seccion transversal del agujero 11a de paso es menor. Por lo tanto, la cantidad de medio de enfriamiento que pasa es limitada por el agujero 11a de paso, de tal manera que se puede incrementar la presion (contrapresion) existente en la zona del canal 10b de alimentacion secundario situada en el lado de aguas arriba del elemento 11 de boquilla.
Por ejemplo, en el canal 10b de alimentacion secundario mas alejado de la fuente de alimentacion de medio de enfriamiento de la pluralidad de canales 10b de alimentacion secundarios, en algunos casos, la contrapresion en el canal, la cual es una presion de eyeccion necesaria para eyectar el medio de enfriamiento suministrado a traves de ese canal 10b de alimentacion secundario, no se puede suministrar por la perdida de presion provocada por el flujo de medio de enfriamiento en el canal en una porcion intermedia de la matriz o por el flujo de salida de medio de enfriamiento desde otro orificio de eyeccion en una porcion intermedia. En este caso, la cantidad de medio de enfriamiento para eyeccion suministrada a traves de ese canal 10b de alimentacion secundario es menor que la de otros canales de alimentacion secundarios, o la sincronizacion de eyeccion se retrasa.
Si la contrapresion en ese canal 10b de alimentacion secundario se puede elevar en un corto periodo de tiempo lo suficiente para que se iguale a la contrapresion de otros canales de alimentacion secundarios, el medio de enfriamiento se puede eyectar de manera uniforme al mismo tiempo, es decir, con una sincronizacion predeterminada, desde todos los canales de alimentacion secundarios. Por lo tanto, se consigue una eyeccion de medio de enfriamiento eficiente.
Como resultado de esto, la placa metalica (material de trabajo) se puede enfriar (templar) de manera eficiente, de modo que se puede obtener un componente conformado con alta resistencia.
Asimismo, en esta realizacion, dado que el elemento 11 de boquilla se puede desmontar del canal 10b de alimentacion secundario, por ejemplo, el interior del canal 10b de alimentacion secundario se puede limpiar facilmente en el estado en que el elemento 11 de boquilla se ha desmontado, o se puede comprobar facilmente un problema que aparezca en el canal 10b de alimentacion secundario. En caso de que el elemento 11 de boquilla este soldado al canal 10b de alimentacion secundario o pegado a el utilizando un adhesivo, se debe cortar la porcion soldada o se debe eliminar el adhesivo para extraer el elemento 11 de boquilla.
En el documento JP 2005-169394 A anteriormente mencionado etc., los canales de alimentacion estan conformados integralmente en la matriz, y el diametro del canal de alimentacion en el lado del orificio de eyeccion es pequeno. Por lo tanto, la limpieza etc. en el canal de alimentacion es diffcil de realizar, y tambien, si aparece un problema en la porcion en la que el diametro es pequeno, en algunos casos se debe intercambiar toda la matriz.
En esta realizacion, dado que el elemento 11 de boquilla se puede desmontar como se ha descrito anteriormente, se pueden evitar los problemas antes mencionados. En concreto, dado que la matriz esta conformada generalmente de acero etc. y es propensa a ser oxidada por el medio de enfriamiento, desmontando el elemento 11 de boquilla, se puede eliminar facilmente el oxido presente en el canal 10a de alimentacion principal y en los canales 10b de alimentacion secundarios.
En caso de que sobre el elemento 11 de boquilla tambien aparezca contaminacion, un defecto, o similar, el elemento 11 de boquilla extrafdo se limpia, o se intercambia solo el elemento 11 de boquilla, de manera que el mantenimiento es facil de realizar. Ademas, dado que solo se intercambia el elemento 11 de boquilla, se puede reducir el coste necesario para el mantenimiento en comparacion con el caso en que se intercambia toda la matriz.
Ademas, como se ha descrito anteriormente, como material para el elemento 11 de boquilla se puede utilizar un material que tenga una resistencia menor que la resistencia del material para la matriz 2. Por lo tanto, el agujero 11a de paso que tiene un area de seccion transversal menor que la del canal 10b de alimentacion secundario se puede conformar facilmente utilizando una taladradora o similar. Asimismo, preparando una pluralidad de elementos 11 de boquilla que tengan diferentes diametros de agujero de los agujeros 11a de paso e intercambiando de forma apropiada estos elementos 11 de boquilla, se puede modificar facilmente el ajuste del caudal de medio de enfriamiento eyectado o el ajuste de la presion de eyeccion, es decir, de la contrapresion.
En esta realizacion, la pluralidad de canales 10b de alimentacion secundarios estan conectados al canal 10a de alimentacion principal, y el medio de enfriamiento debe ser eyectado de manera uniforme desde la pluralidad de
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canales 10b de alimentacion secundarios para enfriar de manera eficiente la placa 4 metalica (material de trabajo). En la construccion de canal de alimentacion mostrada en la Figura 4, se piensa que, en los canales 10b de alimentacion secundarios, la eficiencia de eyeccion de medio de enfriamiento disminuye o la sincronizacion de eyeccion de medio de enfriamiento se retrasa siguiendo el orden desde el lado de la fuente de alimentacion de medio de enfriamiento (el lado izquierdo en la Figura 4).
En esta realizacion, cambiando los modos de los elementos 11 de boquilla insertados en los canales 10b de alimentacion secundarios, en todos los canales 10b de alimentacion secundarios se puede conseguir la misma eficiencia de eyeccion, y tambien se puede hacer que coincida la sincronizacion de eyeccion de medio de enfriamiento.
Ajustando la presion en cada uno de los canales 10b de alimentacion secundarios utilizando el elemento 11 de boquilla, el medio de enfriamiento se puede eyectar de forma uniforme desde los orificios 10c de eyeccion como se ha descrito anteriormente. Eyectando el medio de enfriamiento de forma uniforme con la misma sincronizacion desde todos los orificios 10c de eyeccion, el medio de enfriamiento se puede eyectar de forma uniforme sobre toda la superficie de la placa 4 metalica conformada, de tal manera que la placa 4 metalica (material de trabajo) se puede enfriar (templar) de manera eficiente.
Enfriando de manera eficiente la placa 4 metalica conformada de esta manera, se puede acortar el tiempo de fabricacion de cada unidad incluido el tratamiento de temple. Acortando el tiempo de fabricacion de cada unidad, se puede mejorar la productividad de componente conformado.
Asimismo, eyectando el medio de enfriamiento de forma uniforme con gran fuerza desde todos los orificios 10c de eyeccion, no es necesario utilizar mas que la cantidad necesaria de medio de enfriamiento en el momento del temple. En caso de que se utilice una cantidad de medio de enfriamiento mayor que la necesaria, se debe proporcionar un mecanismo de succion que tenga una gran fuerza de succion para succionar este medio de enfriamiento. Sin embargo, el mecanismo de succion para medio de enfriamiento se puede simplificar impidiendo el uso de una cantidad de medio de enfriamiento mayor que la necesaria como en esta realizacion.
Si la eficiencia de eyeccion de medio de enfriamiento es diferente entre la pluralidad de canales 10b de alimentacion secundarios, para suministrar el medio de enfriamiento a toda la placa metalica (material de trabajo) se utiliza una cantidad de medio de enfriamiento mayor que la necesaria para enfriar la placa metalica (material de trabajo). En este caso, correspondiente al suministro de una cantidad excesiva de medio de enfriamiento, el tiempo de fabricacion de cada unidad se alarga, o se debe incrementar la capacidad de succion para el medio de enfriamiento (en otras palabras, se debe utilizar un mecanismo complicado que tenga gran capacidad de succion).
Asimismo, unicamente con cambiar los elementos 11 de boquilla por otros diferentes, se pueden ajustar con facilidad las presiones en los canales 10b de alimentacion secundarios.
Segunda Realizacion
Haciendo referencia a las Figuras 5 y 6 se explica un aparato para estampacion de una Segunda Realizacion de acuerdo con la presente invencion. La Figura 5(A) es una vista en seccion longitudinal de un elemento de boquilla utilizado en esta realizacion, y la Figura 5(B) es una vista de aspecto del elemento de boquilla, visto desde un lado final (en la direccion de la flecha A1 de la Figura 5(A)). La Figura 6(A) es una vista en seccion longitudinal de un elemento de boquilla en otro modo de esta realizacion, y la Figura 6(B) es una vista de aspecto del elemento de boquilla, visto desde un lado final (en la direccion de la flecha A2 de la Figura 6(A)).
A continuacion, solo se explican porciones diferentes a las de la Primera Realizacion, y las configuraciones que no se explican a continuacion son las mismas que las de la Primera Realizacion. En la Segunda Realizacion, la configuracion del elemento de boquilla es diferente a la de la Primera Realizacion.
En la superficie periferica exterior de un elemento 13 de boquilla, esta conformada una parte 13b roscada que engrana con la parte 10d roscada (vease la Figura 3 que muestra la Primera Realizacion) conformada en la superficie periferica interior del canal 10b de alimentacion secundario. Asimismo, en el elemento 13 de boquilla, esta conformado un agujero 13a de paso a traves del cual pasa el medio de enfriamiento.
El agujero 13a de paso tiene una superficie de seccion decreciente, y por lo tanto el diametro del mismo cambia de manera continua desde un lado final del elemento 13 de boquilla hacia el otro lado del mismo.
En la configuracion anteriormente descrita, cuando el elemento 13 de boquilla se inserta en el canal 10b de alimentacion secundario, el elemento 13 de boquilla se inserta hasta una posicion predeterminada desde el lado de la parte 13a2 abierta de mayor diametro del agujero 13a de paso. De ese modo, una parte 13a1 abierta de menor diametro del agujero 13a de paso esta situada en el lado del orificio 10c de eyeccion del canal 10b de alimentacion secundario.
Cuando tambien se utiliza el elemento 13 de boquilla de esta realizacion, el medio de enfriamiento se puede eyectar de manera eficiente, de tal manera que se puede conseguir el mismo efecto que el explicado en la Primera
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Realizacion. En la explicacion anterior se ha descrito el caso en que el elemento 13 de boquilla se inserta de tal manera que la parte 13a1 abierta queda situada en el lado del orificio de eyeccion. Sin embargo, el elemento 13 de boquilla se puede insertar de tal manera que la parte 13a2 abierta quede situada en el lado del orificio de eyeccion.
Por otro lado, para un elemento 14 de boquilla en otro modo de esta realizacion, como se muestra en la Figura 6, en la superficie periferica exterior del mismo esta conformada una parte 14b roscada que engrana con la parte roscada conformada en el canal 10b de alimentacion secundario. Asimismo, en el elemento 14 de boquilla esta conformado un agujero 14a de paso a traves del cual pasa el medio de enfriamiento.
En esta realizacion, la forma de la seccion transversal del agujero 14a de paso es diferente a la de la Primera Realizacion. De forma espedfica, aunque la forma de la seccion transversal del agujero de paso en la Primera Realizacion es circular, en esta realizacion, como se muestra en la Figura 6(B), la forma de la seccion transversal del agujero 14a de paso es rectangular.
Tambien para el elemento 14 de boquilla de esta realizacion, la cantidad de medio de enfriamiento que pasa puede ser limitada por el agujero 14a de paso, de modo que el medio de enfriamiento se puede eyectar de manera eficiente. Por lo tanto, se puede conseguir el mismo efecto que el explicado en la Primera Realizacion.
Tercera Realizacion
En lo que sigue, haciendo referencia a la Figura 7, se explica un aparato para estampacion de una Tercera Realizacion de acuerdo con la presente invencion. La Figura 7 es una vista que muestra una parte de la matriz 2, es decir, la construccion interna cerca de la parte concava conformada en la matriz 2.
A continuacion, solo se explican porciones diferentes a las de la Primera Realizacion, y las configuraciones que no se explican a continuacion son las mismas que las de la Primera Realizacion. En la Tercera Realizacion, la configuracion del canal 10b de alimentacion secundario es diferente a la de la Primera Realizacion.
En esta realizacion, alguna zona 10f (denominada de aqrn en adelante zona expandida) en el lado del orificio 10c de eyeccion del canal 10b de alimentacion secundario tiene un diametro mayor que el de otras zonas. En la porcion en la que el diametro es grande se puede insertar el elemento de boquilla.
Cuando se inserta el elemento de boquilla, la colocacion se realiza poniendo la cara final del elemento de boquilla en contacto con una seccion 10e transversal del canal 10b de alimentacion secundario. El diametro del agujero de paso conformado en el elemento de boquilla es menor que el diametro de la zona del canal 10b de alimentacion secundario que no es la zona 10f expandida.
En esta realizacion, dado que la zona 10f expandida se proporciona en el canal 10b de alimentacion secundario, se puede realizar facilmente la limpieza etc. de la zona situada en el lado del orificio 10c de eyeccion del canal 10b de alimentacion secundario.
Asimismo, dado que, como se ha descrito anteriormente, la cantidad de medio de enfriamiento que pasa es limitada por el agujero de paso en el elemento de boquilla, el medio de enfriamiento se puede eyectar de manera eficiente. Por lo tanto, se puede conseguir el mismo efecto que el explicado en la Primera Realizacion.
En las Realizaciones Primera a Tercera antes descritas, se ha explicado el caso en que un agujero de paso esta conformado en el elemento de boquilla. Sin embargo, la configuracion no esta limitada a esta. En el elemento de boquilla pueden estar conformados una pluralidad de agujeros de paso. Asimismo, en la Primera Realizacion, se explico la configuracion en la cual el mecanismo de enfriamiento para eyectar el medio de enfriamiento se proporciona en la matriz 2 que actua como matriz inferior. Sin embargo, en el punzon 1 que actua como matriz superior se puede proporcionar un mecanismo de enfriamiento que es el mismo que el de la Primera Realizacion. Es decir, el mecanismo de enfriamiento se puede proporcionar en cualquier elemento de entre el punzon 1 y la matriz 2, o se puede proporcionar tanto en el punzon 1 como en la matriz 2.
Ademas, el mecanismo de enfriamiento se puede proporcionar en la matriz 2 o en el punzon 1 combinando las configuraciones explicadas en las Realizaciones Primera a Tercera.
En la presente invencion, incrementando la presion de alimentacion del medio de enfriamiento con una pequena cantidad de aporte de agua con respecto a la etapa de espera, el medio de enfriamiento se puede eyectar desde todos los orificios de eyeccion de la matriz substancialmente al mismo tiempo con buena sincronizacion, y tambien se puede eyectar facilmente el medio de enfriamiento desde los orificios de eyeccion sobre la superficie de separacion entre la superficie de la matriz y el componente conformado. Es decir, en caso de que la placa metalica (material de trabajo) se enfne (se temple) utilizando la matriz de acuerdo con la presente invencion, el medio de enfriamiento se puede eyectar de manera eficiente sobre la placa metalica (material de trabajo), de modo que se puede realizar el temple de manera eficiente y, por lo tanto, se puede obtener un componente conformado que tenga gran resistencia.
Es dedr, se puede proporcionar una matriz en la cual el medio de enfriamiento se puede suministrar de manera eficiente a la placa metalica que es conformada por estampacion en caliente y en la cual el mantenimiento del mecanismo para suministrar el medio de enfriamiento se puede realizar con facilidad, un aparato para estampacion equipado con la matriz, y un metodo de estampacion que utilice la matriz.

Claims (3)

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    REIVINDICACIONES
    1. Una matriz (1, 2) de estampacion en caliente que esta configurada para conformar por estampacion una placa de acero calentada y para enfriar la placa de acero calentada eyectando un medio de enfriamiento sobre la placa de acero calentada cuando la placa de acero calentada se mantiene sobre la matriz, comprendiendo la matriz para estampacion en caliente:
    un canal (10a) de alimentacion principal configurado para facilitar que el medio de enfriamiento pase a traves de el, y
    una pluralidad de canales (10b) de alimentacion secundarios que se extienden desde el canal (10a) de alimentacion principal y que incluyen orificios (10c) de eyeccion que se abren en una superficie de estampacion de la matriz, y los cuales estan configurados para eyectar el medio de enfriamiento, caracterizada porque la matriz para estampacion en caliente comprende ademas
    un elemento (11) de boquilla fijado de forma no permanente en el lado del orificio de eyeccion de cada uno de los canales (10b) de alimentacion secundarios y configurado para limitar la cantidad de medio de enfriamiento que pasa por medio del agujero (11a) de paso, el cual facilita que el medio de enfriamiento pase a traves de el,
    en la cual la distancia existente entre la cara final en el lado del orificio de eyeccion del elemento (11) de boquilla y la superficie de estampacion de la matriz es no menor de 0,05 mm y no mayor de 50 mm,
    en la cual el agujero (11a) de paso del elemento (11) de boquilla se abre dentro del orificio (10c) de eyeccion y en la cual un area de la seccion transversal del agujero (11a) de paso del elemento de boquilla es menor que el area de la seccion transversal de los canales de alimentacion secundarios, y el elemento (11) de boquilla tiene una parte roscada que engrana con una parte roscada conformada en una zona en el lado del orificio de eyeccion de los canales (10b) de alimentacion secundarios.
  2. 2. Un aparato para estampacion, que comprende:
    una primera matriz y una segunda matriz utilizada en combinacion con la primera matriz, en el cual al menos una de la primera matriz o de la segunda matriz incluye una matriz para estampacion en caliente de acuerdo con la reivindicacion 1, y unos medios de presurizacion configurados para controlar una presion de un medio de enfriamiento en el canal (10a) de alimentacion principal y en los canales (10b) de alimentacion secundarios de la matriz para estampacion en caliente en al menos dos etapas.
  3. 3. Un metodo de estampacion en caliente que utiliza el aparato para estampacion de acuerdo con la reivindicacion 2, que comprende los pasos de:
    antes de la estampacion de la placa de acero calentada, mantener el medio de enfriamiento en el canal (10a) de alimentacion principal y en los canales (10b) de alimentacion secundarios en modo de espera despues de que haya sido presurizado hasta un punto en el cual el medio de enfriamiento no es eyectado, y presurizando aun mas el medio de enfriamiento hasta una presion mayor que una presion en un tiempo de la espera en una sincronizacion predeterminada durante o despues de la estampacion y eyectar entonces el medio de enfriamiento sobre una placa metalica conformada.
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