ES2606204T3 - Estación de atemperado para atemperar llantones de chapa - Google Patents

Estación de atemperado para atemperar llantones de chapa Download PDF

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Abstract

Estación de atemperado (4) para el atemperado de llantones de chapa (3) y/o componentes de chapa con una herramienta superior y una herramienta inferior (9) y al menos una fuente de atemperado para el calentamiento, estando configurada la fuente de atemperado como fuente de calentamiento por resistencia eléctrica, pudiéndose disponer en la herramienta superior y/o la herramienta inferior (9) placas de atemperado (11) sustituibles para el atemperado conductivo, caracterizada por que la propia placa de atemperado (11) está configurada como resistencia eléctrica, pudiéndose calentar la placa de atemperado (11) a por encima de 1000 grados Celsius

Description

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DESCRIPCION
Estacion de atemperado para atemperar llantones de chapa
La presente invencion se refiere a una estacion de atemperado para atemperar llantones de chapa de acuerdo con las caractensticas del preambulo de la reivindicacion 1.
Por el estado de la tecnica se sabe como producir carrocenas de automoviles a partir de materiales metalicos. Para esto se emplean en particular materiales de acero o tambien materiales de metal ligero. En los ultimos anos se han empleado, en el ambito de los materiales de acero, aceros de alta resistencia y de maxima resistencia que presentan, al menos en parte, durezas altas o bien propiedades ductiles, de tal manera que se aumenta la resistencia y tambien el rendimiento en caso de impacto de una carrocena de automovil con un ahorro simultaneo de peso.
Asf, por ejemplo, por el documento DE 10 2010 004 081 B3 se conoce un procedimiento de bonificado para producir llantones de chapa de acero con al menos dos zonas de microestructura de diferente ductilidad. Para ello, en primer lugar se calienta homogeneamente un llanton en un horno a una temperatura y, a continuacion, en una estacion de calentamiento, al menos en subzonas se continua calentando hasta una temperatura por encima de la temperatura de austenizacion (AC3). Despues de esto, el llanton se prensa en molde y se templa mediante enfriamiento brusco.
Para ello se conocen, por el documento EP 2 182 082 A1 asf como el documento EP 2 014 777 A1, un procedimiento y un dispositivo para el atemperado de un cuerpo de chapa de acero. Un cuerpo de chapa de acero que se va a calentar se pone en contacto con una placa de atemperado calentada y se calienta a causa de la conduccion termica. La propia placa de atemperado se calienta de forma inductiva o conductiva mediante una fuente externa de calor. La placa de atemperado presenta, por tanto, en el momento de la puesta en contacto, una temperatura entre 300° y 800 °C.
El objetivo de la presente invencion es indicar, partiendo del estado de la tecnica, un dispositivo con el que sea posible atemperar componentes de chapa con un menor consumo de energfa, debiendo resultar asf mismo reducidos los costes de adquisicion de un dispositivo.
El objetivo que se ha mencionado anteriormente se resuelve de acuerdo con la invencion con una estacion de atemperado de acuerdo con las caractensticas de la reivindicacion 1.
Variantes ventajosas de realizacion de la presente invencion forman parte de las reivindicaciones dependientes.
La estacion de atemperado de acuerdo con la invencion es adecuada para su empleo en una lmea de conformacion en caliente con un dispositivo de calentamiento y un dispositivo de conformacion para la produccion de productos de chapa de acero conformados en caliente y templados en prensa, en particular para la produccion de componentes de automoviles, presentando el dispositivo de calentamiento a su vez la estacion de atemperado con una herramienta superior y una herramienta inferior. La estacion de atemperado esta caracterizada de acuerdo con la invencion por que presenta al menos una fuente de atemperado para el calentamiento y estan dispuestas placas de atemperado sustituibles en la herramienta superior y/o en la herramienta inferior para el atemperado conductivo, estando configuradas las propias placas de atemperado como resistencia electrica y pudiendose calentar a por encima de 1000 °C.
Por lo tanto, con la herramienta de atemperado de acuerdo con la invencion es posible atemperar correspondientemente, de forma energeticamente razonable, los llantones de chapa y/o los componentes de chapa que se van a mecanizar en la lmea de conformacion en caliente. A este respecto, el atemperado puede ser, por ejemplo, un calentamiento, en particular un calentamiento o bien caldeo por encima de la temperatura AC3. En el marco de la invencion, gracias a las placas de atemperado sustituibles es posible calentar de forma conductiva, tanto llantones de chapa, por tanto componentes planos, asf como componentes ya preconformados de forma tridimensional o bien terminados de conformar. En el calentamiento conductivo, el porcentaje de perdida de calor es particularmente reducido, ya que en esencia se produce una transmision de calor a causa de la conduccion termica a traves de la placa de atemperado al llanton que se va a calentar o bien al componente que se va a calentar. Se evitan por completo la irradiacion de calor o bien espacios de calentamiento tambien calentados. La fuente de atemperado, en particular la fuente de calentamiento, calienta por tanto la placa de atemperado, poniendose la placa de atemperado, mediante colocacion de un llanton de chapa o bien de un componente en el dispositivo de atemperado y cierre del dispositivo de atemperado, con el llanton o bien el componente, en arrastre de forma en contacto de apoyo con la placa de atemperado inferior y/o superior y calentando, por tanto, conductivamente el llanton o bien el componente. Es posible, en el marco de la invencion, tambien un contacto solo por un lado.
De este modo se reduce la energfa necesaria para el calentamiento del componente a la esencial, de tal manera que, gracias al contacto por toda la superficie, se produce un calentamiento rapido y eficaz del llanton de chapa y/o del componente. Para el calentamiento por resistencia electrica, la propia placa de atemperado esta configurada como resistencia electrica, calentandose, aplicando una tension, de forma decisiva en exclusiva la placa de atemperado, pero no la herramienta superior o la herramienta inferior.
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Una ventaja esencial adicional de la presente invencion es que, en particular, inicialmente solo han de asumirse una vez los elevados costes de adquisicion inicial de la herramienta con los correspondientes dispositivos de atemperado as^ como la correspondiente mecanica de cierre y despues se puede aprovechar el dispositivo de atemperado de uso multiple mediante la mera sustitucion de las placas de atemperado para distintos casos de aplicacion y formas de aplicacion. Por tanto, solo tienen que renovarse o sustituirse las placas de atemperado, pero no todo el dispositivo de atemperado. Por ello solo han de asumirse una unica vez los costes de adquisicion inicial, prescindiendose, gracias a la capacidad de sustitucion de las placas de atemperado, de trabajos complejos de reequipamiento, manteniendose a su vez a su vez reducidos, mediante estas dos medidas, los costes de produccion de los componentes.
Ademas, preferentemente, las placas de atemperado estan configuradas de forma plana para el atemperado de un llanton de chapa o bien estan configuradas tridimensionalmente, quedando entre las placas de atemperado una cavidad de conformacion, cuando la estacion de atemperado esta cerrada. En el caso de placas de atemperado configuradas de forma plana, por lo tanto, es posible atemperar de forma conductiva, en particular calentar, un llanton de chapa mediante contacto por el lado superior con la placa de atemperado en la herramienta superior y contacto por el lado inferior con la placa de atemperado en la herramienta inferior.
Ademas, como tercera alternativa es posible calentar componentes ya preconformados mediante las placas de atemperado configuradas de forma tridimensional, correspondiendose la cavidad de conformacion entre las placas de atemperado de la estacion de atemperado cerrada esencialmente con el contorno del componente ya preconformado. En este caso, ademas es ventajoso que el componente, durante el atemperado conductivo, esta centrado y, por tanto, esta sujeto firmemente, por lo que se evita una deformacion.
En el marco de la invencion se procesa en particular un acero templable, en particular un acero al manganeso y boro con buenas propiedades de conformacion en caliente y bonificacion.
De forma particularmente preferente, en el procedimiento de acuerdo con la invencion se usa acero templable que puede clasificarse como acero de bonificado microaleado. Este presenta en particular los siguientes elementos de aleacion como porcentajes de peso en masa:
Carbono (C) del 0,19 al 0,25%
Silicio (Si) del 0,15 al 0,30%
Manganeso (Mn) del 1,10 al 1,40 %
Fosforo (P) del 0 al 0,025 %
Azufre (S) del 0 al 0,015%
Cromo (Cr) del 0 al 0,35 %
Molibdeno (Mo) del 0 al 0,35 %
Titanio (Ti) del 0,020 al 0,050 %
Boro (B) del 0,002 al 0,005 %
Aluminio (Al) del 0,02 al 0,06%
resto hierro e impurezas debidas al proceso de fundicion.
Como alternativa a esto tambien es posible usar una aleacion de acero que presente los siguientes constituyentes de aleacion expresados en porcentaje de peso en masa:
Carbono (C)
0,14-0,3%
Manganeso (Mn) 0,8-2,5%
Silicio (Si) Cromo (Cr) Aluminio (Al) Nfquel (Ni) Boro (B)
1,5-2,5% max. 0,4 % max. 0,1 % max. 0,3 % 0,0008-0,005 %
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Titanio (Ti) 0,005-0,1 %
Niobio (Nb) max. 0,1 %
resto hierro e impurezas debidas al proceso de fundicion.
Para poder usar la estacion de atemperado en la medida de lo posible de manera universal y con un amplio espectro de aplicaciones, esta configurada de tal manera que una placa de atemperado esta acoplada con la herramienta superior asf como una placa de atemperado con la herramienta inferior, pudiendose sustituir de forma universal para cada caso de aplicacion las placas de atemperado. De forma particularmente preferente, para ello, las placas de atemperado estan acopladas en arrastre de forma con la herramienta superior y/o la herramienta inferior, preferentemente se realiza un aseguramiento a traves de pernos. De este modo es posible, en un tiempo de equipamiento particularmente corto, adaptar de forma adaptativa la estacion de atemperado al respectivo caso de aplicacion y, en caso del reajuste de la lmea de conformacion en caliente a un nuevo producto, exclusivamente tener que producir de nuevas las placas de atemperado, pero no la estacion de atemperado con una mecanica de cierre compleja asf como las fuentes de atemperado de elevado coste.
Ademas, preferentemente, la placa de atemperado presenta un revestimiento. En el caso del revestimiento se trata en particular de un revestimiento resistente a escamas de oxido, de tal manera que se evita de forma decisiva una formacion de hollm, un ensuciamiento o incluso una formacion de escamas de oxido en la superficie de la placa de atemperado y, por tanto, se mantienen bajos los costes de funcionamiento de la estacion de atemperado de acuerdo con la invencion. Ademas, el revestimiento se puede configurar de forma termorresistente, en particular de tal manera que se evite una adherencia por el interior o bien adhesion de revestimientos del llanton o bien del propio componente o bien de una pasta termoconductora. Ademas, el revestimiento esta configurado de tal manera que es resistente al desgaste, de tal manera que la placa de atemperado se puede emplear en particular a lo largo del ciclo de una serie de producto con manifestaciones de desgaste insignificantes.
Ademas, en el marco de la invencion es posible que el llanton o bien el propio componente esten revestidos, por ejemplo, mediante un revestimiento de aluminio-silicio o bien un revestimiento de cinc, o bien uniendose firmemente el revestimiento, ya en el horno, a la superficie del componente o bien uniendose firmemente el propio revestimiento, durante el procedimiento de atemperado en la estacion de atemperado, a la superficie del componente.
Forman parte de la siguiente descripcion otras ventajas, caractensticas, propiedades y aspectos de la presente invencion. Se representan variantes preferentes de realizacion en las figuras esquematicas. Estas sirven para facilitar la comprension de la invencion. Muestran:
La figura 1 una lmea de conformacion en caliente de acuerdo con la invencion,
La figura 2 una placa de atemperado de acuerdo con la invencion con dos llantones colocados que se van
a atemperar y
Las figuras 3a y b una vista en planta y una vista lateral de una placa de atemperado con salto de espesor.
En las figuras se usan las mismas referencias para piezas constructivas iguales o similares, aunque se prescinda por motivos de simplicidad de una descripcion repetida.
La figura 1 muestra una lmea de conformacion en caliente 1 de acuerdo con la invencion, presentando la lmea de conformacion en caliente 1 un horno 2 para el calentamiento homogeneo de un llanton 3. El llanton 3 se transfiere, despues del calentamiento en el horno, a una estacion de atemperado 4 de acuerdo con la invencion para el recalentamiento local dirigido representado en este caso. Despues de la finalizacion del atemperado en la estacion de atemperado 4, el llanton 3 se transfiere adicionalmente a una herramienta de conformacion 5, donde se conforma en caliente en la herramienta de conformacion 5 y a continuacion se enfna bruscamente y, de este modo, se templa en prensa.
La figura 2 muestra una placa de atemperado 11 en una vista en planta con piezas troqueladas de chapa 17 colocadas. A este respecto, la placa de atemperado 11 esta configurada de tal manera que en zonas de un segundo tipo 7 estan dispuestas placas de aislamiento 15 y en zonas de un primer tipo 6 estan configuradas las placas de atemperado 11 de tal manera que se ponen en contacto esencialmente por toda la superficie de forma conductiva con las zonas del primer tipo 6. A este respecto, en las zonas de borde 18, como se dispone esquematicamente en la figura 2, se producen solo ligeros solapamientos entre el borde del componente asf como el borde del contacto entre la placa de atemperado 11 y el componente asf como la placa de aislamiento 15, de tal manera que el aporte de energfa a los propios componentes en el marco de la invencion esta disenado de la forma mas eficiente posible y se evitan perdidas demasiado grandes de calor cedido, por ejemplo, a la temperatura ambiente.
La Figura 3a muestra una placa de atemperado 11 en una vista en planta de una herramienta inferior 9 sin llanton colocado. La placa de atemperado 11 presenta a su vez una zona de un primer tipo 6 asf como una zona de un segundo tipo 7 que se pueden atemperar de forma distinta entre sf. La Figura 3b muestra una vista en corte a lo largo de la lmea A-A, pero con el llanton 3 colocado. En este caso se puede ver que el llanton 3 esta colocado sobre
la placa de atemperado 11, estando fijada la propia placa de atemperado 11 a su vez sobre una herramienta inferior 9. El propio llanton 3 presenta un salto de espesor 19 que esta configurado igualmente, con simetna especular, en la propia placa de atemperado 11. Por tanto, un lado inferior 20 del propio llanton 3 se pone en contacto en arrastre de forma sobre una superficie 21 de la placa de atemperado 11. De este modo es posible calentar homogeneamente un 5 llanton 3 con dos grosores de pared W1, W2 distintos entre sf, siendo el grosor de pared W1 mayor que el grosor de pared W2, alrededor del propio salto de espesor 19. Mediante una simple sustitucion de la placa de atemperado 11 se puede adaptar, por tanto, la estacion de atemperado 4 de forma sencilla a un llanton 3 que se va a calentar en cada caso.
Referencias:
1 - lmea de conformacion en caliente
2 - horno
3 - llanton
4 - estacion de atemperado
5 - herramienta de conformacion
6- zona de primer tipo
7- zona de segundo tipo
8 - herramienta superior
9 - herramienta inferior
10 - fuente de atemperado
11 - placa de atemperado
12 - superficie del componente
13 - rendija de aire
14 - superficie de la herramienta
15 - placa de aislamiento
16 - separador
17 - piezas troqueladas de chapa
18 - zona de borde
19 - salto de espesor
20 - lado inferior con respecto a 3
21 - superficie con respecto a 11 q transmision de calor

Claims (6)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Estacion de atemperado (4) para el atemperado de llantones de chapa (3) y/o componentes de chapa con una herramienta superior y una herramienta inferior (9) y al menos una fuente de atemperado para el calentamiento, estando configurada la fuente de atemperado como fuente de calentamiento por resistencia electrica, pudiendose
    5 disponer en la herramienta superior y/o la herramienta inferior (9) placas de atemperado (11) sustituibles para el atemperado conductivo, caracterizada por que la propia placa de atemperado (11) esta configurada como resistencia electrica, pudiendose calentar la placa de atemperado (11) a por encima de 1000 grados Celsius.
  2. 2. Estacion de atemperado segun la reivindicacion 1, caracterizada por que las placas de atemperado (11) estan configuradas de forma plana para el atemperado de un llanton de chapa (3), quedando entre las placas de
    10 atemperado (11), cuando la estacion de atemperado (4) esta cerrada, una cavidad de conformacion.
  3. 3. Estacion de atemperado segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizada por que esta acoplada en arrastre de forma una placa de atemperado (11) con la herramienta superior y/o una placa de atemperado (11) con la herramienta inferior (9).
  4. 4. Estacion de atemperado segun la reivindicacion precedente, caracterizada por que la placa de atemperado (11) 15 esta acoplada en arrastre de forma a traves de pernos con la herramienta superior y/o la herramienta inferior (9).
  5. 5. Estacion de atemperado segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada por que la placa de atemperado (11) presenta un revestimiento.
  6. 6. Estacion de atemperado segun la reivindicacion 5, caracterizada por que el revestimiento es resistente a escamas de oxido.
    20
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