ES2607703T3

ES2607703T3 - Miembro hueco

Info

Publication number: ES2607703T3
Application number: ES10733505.1T
Authority: ES
Inventors: Atsushi Tomizawa; Naoaki Shimada; Michitaka Yoshida
Original assignee: Nippon Steel and Sumitomo Metal Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2009-01-21
Filing date: 2010-01-21
Publication date: 2017-04-03
Anticipated expiration: 2030-01-21
Also published as: AU2010207284B2; JP5278445B2; MX2011007748A; EP2390021B1; CA2750285C; US20120013148A1; US8635835B2; EA021851B1; CN102361709B; KR20140088233A; EP2390021A4; EP2390021A1; JPWO2010084898A1; BRPI1007219A2; AU2010207284A1; EA201170945A1; KR101624818B1; CA2750285A1; KR20110111488A; ZA201105862B

Abstract

Un miembro hueco (11, 12, 13) que tiene un cuerpo hueco (14) hecho de acero, en el cual: el cuerpo está constituido por un único miembro, al menos según la dirección longitudinal, el cuerpo tiene una sección transversal no equidimensional, que tiene al menos una porción con una dimensión exterior máxima (L1) y una porción con una dimensión exterior (L2) que es más corta que la dimensión exterior máxima, el cuerpo tiene una porción retorcida (17), de tal modo que el ángulo de intersección entre un plano imaginario (15a) que incluye una porción que tiene la dimensión exterior máxima (L1), en una primera porción (15) que está presente en un lado adyacente a la porción retorcida, según la dirección longitudinal del cuerpo, y un plano imaginario (16a) que incluye una porción que tiene la dimensión exterior máxima, en una segunda porción (16) que está presente en el otro lado adyacente a la porción retorcida, según la dirección longitudinal del cuerpo, no es nulo, y la porción retorcida (17) tiene una resistencia a la tracción de al menos 780 MPa, caracterizado por que la relación entre la dimensión exterior máxima (L1) y la dimensión exterior más corta (L2) es al menos 1,2, y el ángulo de intersección (θ) es al menos 4 grados, y por que el cuerpo se ha formado retorciendo, en un estado caliente, una porción de su longitud.

Description

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DESCRIPCION

Miembro hueco Campo tecnico

Esta invencion se refiere a un miembro hueco. Espedficamente, la presente invencion se refiere aun miembro hueco y ligero que tiene excelentes propiedades de rigidez y frente a los impactos.

Tecnica anterior

Se utilizan miembros resistentes, miembros de refuerzo y miembros estructurales hechos de metal en automoviles y en diversos tipos de maquinas. Se requiere que estos miembros tengan una elevada resistencia, un peso ligero y un pequeno tamano. Desde el pasado, estos miembros se han venido fabricando por metodos de trabajo tales como soldadura de partes conformadas en prensa, y troquelado o forja de placas gruesas. Sin embargo, resulta extremadamente diffcil reducir adicionalmente el peso y el tamano de los miembros fabricados mediante estos metodos de fabricacion. Por ejemplo, a la hora de fabricar partes soldadas mediante el solapamiento parcial de dos paneles formados por trabajo en prensa y la soldadura de estos, es necesario formar unas porciones con un espesor en exceso, a las que se hace referencia como bridas, en los bordes de los paneles, y, como resultado de ello, el peso de las partes soldadas aumenta inevitablemente en una cantidad correspondiente al espesor en exceso.

Un metodo de trabajo conocido como hidroconformacion (vease, por ejemplo, el Documento de Literatura no Patente 1) conforma un tubo hasta obtener una forma complicada mediante la introduccion de un fluido de trabajo a una presion elevada en el interior de un conducto que constituye el material que se ha de trabajar, dispuesto dentro de un molde, y la realizacion de una deformacion mediante la expansion del conducto de un modo tal, que la superficie externa del conducto se adapta a la superficie interna del molde. Las partes que tienen una forma complicada se forman integralmente por hidroconformacion, sin necesidad de formar bridas. En los anos recientes, la hidroconformacion se ha venido aplicando activamente a partes de automocion con el objetivo de reducir el peso de las partes de automocion.

La hidroconformacion es un tipo de trabajo en fno. En consecuencia, la conformacion de un material que se ha de trabajar y que tiene una resistencia elevada, tal como al menos 780 MPa, en una parte de automocion que tiene una forma complicada, resulta diffcil como consecuencia de la ductilidad inadecuada del material que se ha de trabajar. Como la hidroconformacion requiere, por lo general, tres etapas de fabricacion, a saber: doblamiento, preconformacion e hidroconformacion, esta resulta relativamente complicada. Por otra parte, un aparato de hidroconformacion es grande y relativamente caro.

El presente Solicitante ha divulgado un aparato de trabajo en el Documento de Patente 1. La Figura 7 es una vista explicativa que muestra esquematicamente este aparato de trabajo 0.

El aparato de trabajo 0 fabrica un miembro doblado utilizando un material metalico 1 como material que ha de ser trabajado mediante las siguientes etapas:

(a) Unos medios de soporte 2 soportan el material metalico 1 de forma tal, que este puede moverse en su direccion axial.

(b) Un dispositivo de alimentacion 3 aporta el miembro de metal 1 que es soportado por los medios de soporte 2, desde el lado de aguas arriba hasta el lado de aguas abajo, al tiempo que el miembro de metal 1 experimenta un doblamiento en el lado de aguas abajo de los medios de soporte 2.

(c) Se lleva a cabo el doblamiento de la siguiente manera. Una bobina de calentamiento por induccion 5, dispuesta aguas abajo de los medios de soporte 2, calienta localmente de forma rapida el miembro de metal 1 hasta un intervalo de temperaturas en el que es posible un endurecimiento por enfriamiento progresivo. Un dispositivo de enfriamiento 6 (tal como un dispositivo de enfriamiento por agua), dispuesto inmediatamente aguas abajo de la bobina de calentamiento por induccion 5, enfna rapidamente el miembro de metal 1. Una matriz de rodillos movibles 4 tiene al menos un conjunto de pares de rodillos 4a que pueden soportar el miembro de metal 1 mientras lo aportan. La matriz de rodillos movibles 4 se ha dispuesto aguas abajo del dispositivo de enfriamiento 6. Variando su posicion de forma bidimensional o tridimensional, la matriz de rodillos movibles imparte un momento flector a la porcion calentada del miembro de metal 1.

Es decir, se fabrica un miembro doblado mediante el aparato de trabajo 0 por medio de las siguientes etapas:

(I) Un material metalico alargado 1, que tiene una forma en seccion transversal cerrada y hueca y esta constituido por una unica pieza segun la direccion longitudinal, es trabajado por medio de un par de rodillos hasta formar un miembro intermedio de metal alargado que tiene una forma en seccion transversal cerrada, hueca y no equidimensional (plana), con un par de lados mas largos opuestos.

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(II) El dispositivo de alimentacion 3 lleva a cabo el aporte relativo del miembro intermedio segun su direccion longitudinal.

(III) Los medios de soporte 2 soportan el miembro intermedio que esta siendo aportado, en una primera posicion.

(IV) La bobina de calentamiento por induccion 5 calienta localmente el miembro intermedio que esta siendo aportado, en una segunda posicion situada aguas abajo de la primera posicion segun la direccion de aporte del miembro intermedio.

(V) El dispositivo de enfriamiento 6 enfna la porcion calentada del miembro intermedio que esta siendo aportado, en una tercera posicion situada aguas abajo de la segunda posicion segun la direccion de aporte del miembro intermedio.

(VI) Se aplica un momento flector a la porcion calentada del miembro intermedio, variando bidimensional o tridimensionalmente la posicion de la matriz de rodillos movibles 4 que soporta el miembro intermedio que esta siendo aportado, en una region situada aguas abajo de la tercera posicion segun la direccion de aporte del miembro intermedio.

El aparato de trabajo 0 puede llevar a cabo la conformacion de una parte de automocion de una sola pieza y que tiene una resistencia elevada, tal como al menos 780 MPa, y una forma complicada, mediante etapas simples y utilizando un equipo de conformacion relativamente barato. De esta manera, se fabrica mediante el aparato de trabajo 0 un miembro doblado que tiene una rigidez elevada.

Documentos de la tecnica anterior

Documento de Patente

Documento de Patente 1: WO 2006/093006

Documentos de Literatura no Patente

Documento de Literatura no Patente 1: Jidosha Gijutsu (Journal of Society of Automotive Engineers of Japan), Vol. 57, N° 6 (2003), paginas 23 - 28

Se describe un miembro hueco proporcionado a modo de ejemplo en el documento EP-A-1.857.195, el cual divulga las caractensticas del preambulo de la reivindicacion 1.

Compendio de la invencion

Problema que ha de solucionar la invencion

Existe una creciente demanda de un miembro ligero que no solo tenga una elevada resistencia y una forma complicada, sino que tambien presente una elevada rigidez y excelentes propiedades frente al impacto, para uso como miembros resistentes, miembros de refuerzo y miembros estructurales para partes de automocion. Se requieren, por lo tanto, mejoras adicionales en las propiedades de un miembro doblado fabricado por medio del aparato de trabajo 0.

Medios para solucionar el problema

La presente invencion consiste en un miembro hueco que tiene un cuerpo hueco hecho de acero, de acuerdo con el contenido de la reivindicacion 1.

En la presente invencion, el cuerpo tiene, preferiblemente, porciones endurecidas por enfriamiento progresivo, formadas en ciertas porciones de la longitud y/o de la circunferencia del cuerpo.

En la presente invencion, al menos la porcion retorcida tiene, preferiblemente, una tension residual de, a lo sumo, + 150 MPa. En la presente invencion, al menos la porcion retorcida tiene, mas preferiblemente, una tension residual de, a lo sumo, +50 MPa. En la presente invencion, aun de forma mas preferible, sustancialmente toda la parte de la porcion retorcida tiene una tension residual de compresion. En esta descripcion, en lo que se refiere a las tensiones residuales, un valor positivo indica una tension residual de traccion y un valor negativo indica una tension residual de compresion.

En la presente invencion, un miembro hueco de acuerdo con la presente invencion se utiliza, preferiblemente, como un miembro resistente, un miembro de refuerzo o un miembro estructural para un automovil.

Efectos de la invencion

De acuerdo con la presente invencion, se proporciona un miembro hueco y ligero que tiene una rigidez y una

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resistencia a los impactos excelentes, y que resulta adecuado para su uso en partes de automocion debido a que tiene una resistencia a la traccion de al menos 780 MPa, por ejemplo, y una forma complicada.

Breve descripcion de los dibujos

La Figura 1 es una vista explicativa que muestra un ejemplo de un miembro hueco de acuerdo con la presente invencion.

La Figura 2 es una vista explicativa que muestra otro ejemplo de un miembro hueco de acuerdo con la presente invencion.

La Figura 3 es una vista explicativa que muestra aun otro ejemplo de un miembro hueco de acuerdo con la presente invencion.

La Figura 4 es un grafico que muestra los resultados del calculo de la velocidad de aumento del momento segundo de area de un miembro hueco que tiene una forma obtenida retorciendo una seccion transversal rectangular con una circunferencia exterior de 100 mm, un espesor de pared de 2 mm y una relacion geometrica k de 1,1; 1,2; 1,5 o 2,0, en funcion de un angulo 0 (theta).

La Figura 5 es un grafico que muestra los resultados del calculo de la velocidad de aumento del momento segundo de area de un miembro hueco que tiene una forma obtenida retorciendo una seccion transversal rectangular con una circunferencia de 100 mm, un espesor de pared de 2 mm y una relacion geometrica k de 1,2; 1,5; 2,0 o 5,0, en funcion de un angulo 0 (theta).

La Figura 6 es una vista explicativa que muestra un miembro hueco que tiene una porcion retorcida y una porcion doblada.

La Figura 7 es una vista explicativa que muestra esquematicamente un aparato de trabajo que el presente Solicitante ha divulgado previamente en el Documento de Patente 1.

Explicacion de simbolos

0: aparato de trabajo

1: material metalico

2: medios de soporte

3: dispositivo de alimentacion

4: matriz de rodillos movibles

5: bobina de calentamiento por induccion

6: dispositivo de enfriamiento

11 -13,: 19 miembro hueco

14, 20: cuerpo

15: primera porcion

15a: plano imaginario

16: segunda porcion

16a: plano imaginario

17: porcion retorcida

17-1: primera porcion retorcida

17-2: segunda porcion retorcida

18: porcion doblada

CM CM CM: primera porcion

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Realizaciones de la invencion

La presente invencion se explicara haciendo referencia a los dibujos que se acompanan. En la siguiente explicacion, se proporcionara un ejemplo del caso en que el cuerpo de un miembro hueco tiene una seccion transversal rectangular. Sin embargo, la presente invencion no se limita a este caso, y la presente invencion puede ser similarmente aplicada al caso en que el cuerpo tiene una seccion transversal no equidimensional (plana) tal como una seccion transversal elfptica u oval que tiene al menos una porcion con una dimension exterior maxima Li, y una porcion con una dimension exterior L2 que es mas corta que la dimension exterior maxima Li.

La Figura 1 es una vista explicativa que muestra un ejemplo de un miembro hueco 11 de acuerdo con la presente invencion. La Figura 2 es una vista explicativa que muestra otro ejemplo de un miembro hueco 12 de acuerdo con la presente invencion. La Figura 3 es una vista explicativa que muestra aun otro ejemplo de un miembro hueco 13 de acuerdo con la presente invencion.

Los miembros huecos 11 - 13 tienen, cada uno de ellos, un cuerpo hueco 14 hecho de metal (acero, en este ejemplo).

El cuerpo 14 esta constituido por un solo miembro unitario, al menos en la direccion longitudinal. Por lo tanto, el cuerpo 14 no tiene junturas tales como soldaduras o elementos similares formados en una direccion transversal a la direccion longitudinal.

El cuerpo 14 tiene una seccion transversal no equidimensional. La seccion transversal no equidimensional tiene al menos una porcion con una dimension exterior maxima L1 y una porcion con una dimension exterior L2 que es mas corta que la dimension exterior maxima L1.

Ninguno de los miembros huecos 11 - 13 tiene un miembro de refuerzo, tal como un refuerzo en el interior del cuerpo 14. De esta manera, cada uno de los miembros huecos 11 -13 tiene una estructura extremadamente simple. Los miembros huecos 11 - 13 son, cada uno de ellos, de peso ligero.

El cuerpo 14 tiene una porcion retorcida 17 en una parte de su longitud. El cuerpo 14 tiene una primera porcion 15 que esta presente en uno de los lados, segun la direccion longitudinal, del cuerpo 14, tomando la porcion retorcida 17 como un Kmite. El cuerpo 14 tiene tambien una segunda porcion 16, presente en el otro lado, segun la direccion longitudinal, del cuerpo 14, tomando la porcion retorcida 17 como un Kmite.

El angulo de interseccion entre un plano imaginario 15a que incluye una porcion que tiene la dimension exterior maxima L1, en la primera porcion 15, y un plano imaginario 16a que incluye una porcion que tiene la dimension maxima L1, en la segunda porcion 16 (al que se hace referencia en lo que sigue como angulo de interseccion), no es cero grados. Por otra parte, la porcion retorcida tiene una resistencia a la traccion de al menos 780 MPa.

Se explicara la razon por la que los miembros huecos 11 - 13 tiene una porcion retorcida 17. En general, un mdice comunmente utilizado representativo de la rigidez a la flexion, EI, alrededor del eje x de un miembro hueco con una seccion transversal rectangular es el momento segundo de area, Ix. Si el modulo de Young es E, la anchura del miembro hueco es b, su altura es h, su espesor de pared es t y su relacion geometrica es k, entonces b = kh.

Aqrn, el momento segundo de area, I9x, cuando la seccion transversal del miembro hueco esta retorcida en un angulo 0 (theta), viene dada por las siguientes ecuaciones:

I ex = (1/2)(Ix + Iy) + (1/2)(Ix-Iy)cos20

Ix = (1/12){bh3 - (b - 2t)(h -2t)3}

Iy = (1/12){hb3 - (h - 2t)(b -2t)3}

La Figura 4 es un grafico que muestra los resultados del calculo, utilizando las ecuaciones anteriores, de la velocidad de aumento del momento segundo de area de un miembro hueco que tiene una forma obtenida retorciendo una seccion transversal rectangular que tiene una circunferencia exterior de 100 mm, un espesor de pared de 2 mm y una relacion geometrica k de 1,1; 1,2; 1,5 o 2,0, en funcion de un angulo 0 (theta).

Como se muestra en el grafico de la Figura 4, cuanto mayor es la relacion geometrica, esto es, cuanto mayor es el grado de planitud (calidad de no equidimensional), mayor es el aumento de la rigidez a la flexion cuando se imparte un angulo de retorcimiento.

La Figura 5 es un grafico que muestra los resultados del calculo, utilizando las anteriores ecuaciones, de la velocidad de aumento del momento segundo de area de un miembro hueco que tiene una forma obtenida retorciendo una seccion transversal rectangular con un penmetro exterior de 100 mm, un espesor de pared de 2 mm y una relacion geometrica k de 1,2; 1,5; 2,0 o 5,0, en funcion de un angulo 0 (theta).

Como se muestra en la Figura 5, la rigidez a la flexion crece de forma acusada cuando se imparte un angulo de

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interseccion de al menos 4 grados y, preferiblemente, de al menos 5 grados.

Los miembros huecos 11 - 13 presentan, cada uno de ellos, una rigidez aumentada como consecuencia de tener una porcion retorcida 17.

De los resultados mostrados en los graficos de las Figuras 4 y 5, el valor de la relacion (maxima dimension exterior Li) / (dimension exterior mas corta L2) de los miembros huecos 11 - 13 es, preferiblemente, al menos 1,2 y, mas preferiblemente, al menos 1,5.

Puede formarse una unica porcion retorcida 17 segun la direccion longitudinal de un miembro hueco 12, tal como se muestra en la Figura 2, o pueden proporcionarse dos porciones retorcidas segun la direccion longitudinal de un miembro hueco 11 6 13, tal como se muestra en las Figuras 1 y 3, o bien pueden proporcionarse tres o mas.

Los miembros huecos 11 - 13 pueden ser facilmente fabricados por un aparato de trabajo que esta constituido mediante una modificacion parcial del aparato de trabajo 0 mostrado en la Figura 7. A saber, los rodillos que constituyen los medios de soporte 2 y la matriz de rodillos movibles 4 del aparato de trabajo 0 son reemplazados por unos rodillos acanalados que pueden soportar la superficie externa de los miembros huecos 11 - 13, y se proporciona, de manera adicional, un mecanismo movil que mueve tridimensionalmente la posicion de la matriz de rodillos movibles 4.

Los miembros huecos 11 -13 que estan soportados por los medios de soporte 2 de manera que son movibles segun su direccion longitudinal, son aportados por el dispositivo de alimentacion 3 desde el lado de aguas arriba hasta el lado de aguas abajo. A continuacion, los miembros huecos 11 - 13 son calentados localmente de forma rapida por medio de la bobina de calentamiento por induccion 5, situada aguas abajo de los medios de soporte 2, hasta un intervalo de temperaturas en el que es posible un endurecimiento por enfriamiento progresivo. Seguidamente, los miembros huecos 11 -13 son enfriados por el dispositivo de enfriamiento 6.

La matriz de rodillos movibles 4 tiene al menos un conjunto de pares de rodillos 4a que pueden soportar los miembros huecos 11 -13 a la vez que los aportan. Puede formarse una porcion retorcida 17 en la porcion calentada de los miembros huecos 11 -13 variando tridimensionalmente la posicion de la matriz de rodillos movibles 4.

En lugar de los medios de soporte 2, del dispositivo de alimentacion 3 y de la matriz de rodillos movibles 4 de este aparato de trabajo, el aporte y soporte de los miembros huecos 11 - 13 puede llevarse a cabo utilizando un accesorio que es sostenido por al menos un robot articulado de proposito general. A saber, al

(a) producir un movimiento relativo de los miembros huecos 11 -13 en su direccion longitudinal con respecto a la bobina de calentamiento por induccion 5 y al dispositivo de enfriamiento 6,

(b) soportar los miembros huecos 11 -13 por uno de los lados de la porcion que es calentada, por ejemplo, por un robot industrial, y

(c) mover tridimensionalmente la posicion de uno o ambos lados de los miembros huecos 11 - 13 por uno de los lados de la porcion que esta siendo calentada, haciendo funcionar un robot industrial que soporta uno o ambos lados,

puede formarse una porcion retorcida 17 en la porcion calentada de los miembros huecos 11 - 13, sin tener que utilizar unos medios de soporte 2, un dispositivo de alimentacion 3 y una matriz de rodillos movibles 4.

Al establecer la temperatura del calentamiento de los miembros huecos 11 - 13 por parte de la bobina de calentamiento por induccion 5, en una temperatura a la que es posible un endurecimiento por enfriamiento progresivo, y establecer adecuadamente la velocidad del enfriamiento de los miembros huecos 11 - 13 por parte del dispositivo de enfriamiento 6, pueden formarse localmente porciones endurecidas por enfriamiento progresivo en la direccion longitudinal del cuerpo 14 de los miembros huecos 11 - 13 y/o en la direccion longitudinal del cuerpo. Estableciendo adecuadamente las posiciones en las que se forman las porciones endurecidas por enfriamiento progresivo, es posible ajustar diversas propiedades mecanicas de los miembros huecos 11 - 13, por lo que es posible proporcionar miembros huecos 11 - 13 que satisfacen adecuadamente las propiedades exigidas por, por ejemplo, partes de automocion.

A fin de evitar una disminucion de la precision dimensional de los miembros huecos 11 - 13 que se hacen pasar a traves de la matriz de rodillos movibles 4 como consecuencia de su altura, se ha dispuesto, preferiblemente, un dispositivo de evitacion de deformacion en el lado de aguas abajo de la matriz de rodillos movibles 4, en este aparato de trabajo. Colocando los miembros huecos 11 - 13 que ya han sido tratados utilizando el dispositivo de evitacion de deformacion, en la region de aguas abajo de la matriz de rodillos movibles 4, es posible evitar con certeza la deformacion de los miembros huecos 11 - 13 asf como una reduccion de la precision dimensional de los mismos. No es necesario proporcionar un dispositivo de evitacion de deformacion.

Ejemplos de dispositivo de evitacion de deformacion son: (a) un dispositivo que soporta y grna el extremo frontal de los miembros huecos 11 -13 que han pasado a traves de la matriz de rodillos movibles 4; (b) una mesa de evitacion

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de deformacion, que evita la deformacion debida al peso sobre los miembros huecos 11 - 13 al tener, dispuestos sobre ella, los miembros huecos 11 - 13 que han pasado a traves de la matriz de rodillos movibles 4; y (c) un robot articulado conocido, que soporta una porcion de los miembros huecos 11 - 13 que han pasado a traves de la matriz de rodillos 4.

No es posible proporcionar una porcion retorcida por trabajo en fno en un miembro hueco que se ha dado a conocer en la tecnica y que tiene un cuerpo hueco de metal con una seccion transversal no equidimensional y una resistencia a la traccion de al menos 780 MPa, debido a que el miembro hueco tiene una elevada resistencia a la deformacion. En contraste con esto, los miembros huecos 11 - 13 pueden ser fabricados por trabajo en caliente utilizando un aparato de trabajo obtenido mediante tan solo una ligera modificacion de una parte del aparato de trabajo 0. En consecuencia, puede formarse una porcion retorcida 17 en el cuerpo 14 con extrema facilidad y de forma cierta.

Debido a que este aparato de trabajo 0 se sirve del endurecimiento por enfriamiento progresivo para formar la porcion retorcida 17, la resistencia a la traccion de la porcion retorcida 17 puede ser facilmente aumentada hasta al menos 780 MPa.

Ademas de ello, esta porcion retorcida 17 tiene excelentes propiedades frente a la fatiga por las siguientes razones.

En general, cuando se fabrica un producto llevando a cabo un retorcimiento de un miembro hueco en un estado fno, se desarrolla una tension residual relativamente grande en el producto. Se desarrolla una tension residual de traccion en la direccion axial del producto, en la superficie de la periferia interior de la porcion retorcida. Ademas de ello, se desarrolla una tension residual de compresion en la direccion axial del producto, en la superficie de la periferia exterior de la porcion retorcida. Las tensiones residuales que se desarrollan pueden llegar entre el 30% y el 40% de la tension de lfmite elastico.

Un miembro hueco que tiene una elevada resistencia, tal como 780 MPa o 980 MPa, tiene una escasa ductilidad, de tal modo que el retorcimiento tan solo puede llevarse a cabo en un producto de manera que tenga una porcion retorcida con un radio extremadamente grande. Incluso en una estimacion conservadora, existe una alta probabilidad de que se desarrolle una tension residual de al menos +200 MPa (una tension residual de traccion) en la superficie del producto. Como es bien conocido, si se desarrolla una tension residual de traccion en la superficie de un producto, las propiedades frente a la fatiga cuando el producto es repetidamente deformado se reducen en gran medida.

En el momento presente, no hay medio de fabricar un producto llevando a cabo un retorcimiento en un estado fno de un miembro hueco que tiene una resistencia elevada, tal como 780 MPa, 980 MPa, o incluso 1.200 MPa. Asf, pues, no hay documentos publicados que divulguen los valores medidos de la tension residual en estos productos. Incluso si se supone que un miembro hueco que tiene una elevada resistencia puede experimentar un retorcimiento en un estado fno, se desarrollara inevitablemente una tension residual de traccion extremadamente grande en la porcion retorcida. Por otra parte, si se desarrolla una tension residual de traccion elevada en un miembro hueco que tiene una resistencia elevada de al menos 1.200 MPa, el peligro de una fractura retardada se incrementa. Semejante producto no puede ser utilizado como una parte de automocion.

En contraste con ello, una porcion retorcida 17, formada por el aparato de trabajo 0, se ha conformado por retorcimiento en un estado caliente. No se desarrolla en la porcion retorcida 17 ninguna tension residual de traccion elevada que se produzca como consecuencia del retorcimiento en un estado fno.

La Tabla 1 muestra los resultados de medicion, por el metodo de medicion de tensiones por rayos X, de la tension residual (en MPa) en la superficie, segun la direccion axial de un producto obtenido por el retorcimiento de un miembro rectangular hueco que tiene un espesor de pared de 1,8 mm, una altura de 40 mm y una anchura de 50 mm, hecho de un acero que contiene boro y con un contenido de C del 0,2% en masa, utilizando el aparato de trabajo 0, con una deformacion de flexion de 600 mm y un angulo de retorcimiento por unidad de longitud de 0,2 grados por mm. La Tabla 2 muestra los resultados de medicion de la tension residual en la superficie, segun la direccion circunferencial de este producto.

Los angulos de las Tablas 1 y 2 son los angulos en la posicion de medicion, segun la direccion circunferencial, cuando el angulo es 0 grados en una posicion situada en el centro de la superficie superior, que tiene una anchura de 50 mm. El aparato de medicion por rayos X que se utilizo para la medicion de la tension residual fue un modelo MXP-3, fabricado por la MAC Science Corporation (nombre actual: Bruker-AXS).

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Tabla 1

0 grados: 90 grados 180 grados 270 grados

-194: -210 -224 -217

-170: -243 -172 -76

-68: -50 -24 -148

Tabla 2

0 grados: 90 grados 180 grados 270 grados

-214: -78 -224 -283

-316: -71 -183 -187

+ 123: + 15 + 108 -88

Como se ha mostrado en la Tabla 1, no se desarrollo una gran tension residual de traccion en la direccion axial de la superficie de los productos, y s^ se desarrollo una tension residual de compresion en la direccion axial. Como se muestra en la Tabla 2, no se desarrollo una elevada tension residual de traccion segun la direccion circunferencial, en la superficie de los productos, y sf se desarrollo una tension residual de compresion o una pequena tension residual de traccion.

De esta manera, al menos la porcion retorcida 17 presenta una tension residual de, a lo sumo, +150 MPa y, preferiblemente, a lo sumo +50 MPa. Mas preferiblemente, sustancialmente todas las partes de al menos la porcion retorcida 17 presentan una tension residual de compresion. En consecuencia, este producto tiene propiedades extremadamente buenas frente a la fatiga.

No esta claro el porque de que la tension residual en la superficie de un producto fabricado por el aparato de trabajo 0 sea un valor pequeno, de, a lo sumo, +150 MPa, que no se podfa conseguir en el pasado. Se conjetura, sin embargo, que la distribucion de la transformacion martensttica segun la direccion del espesor de pared se modifica al llevar a cabo el calentamiento y el enfriamiento por parte del aparato de trabajo 0.

Utilizando un aparato de trabajo que suponga una modificacion parcial del aparato de trabajo 0 que se muestra en la Figura 7, es posible formar no solo una porcion retorcida 17 en el cuerpo 14 de los miembros huecos 11 - 13, sino tambien una porcion doblada que se dobla segun un plano imaginario 15a o 16a. Al hacerlo asf, es posible proporcionar un miembro hueco que tiene una forma aun mas complicada.

La Figura 6 es una vista explicativa que muestra un miembro hueco 19 que tiene una primera porcion retorcida 17-1, una segunda porcion retorcida 17-2 y una porcion doblada 18.

La primera porcion retorcida 17-1 y la segunda porcion retorcida 17-2 estan formadas en el cuerpo 20 del miembro hueco 19. La porcion doblada 18 se ha formado entre una primera porcion 21, situada en uno de los lados del cuerpo 20 segun la direccion longitudinal, con una primera porcion retorcida 17-1 como lfmite, y una primera porcion 22, situada en uno de los lados del cuerpo 20 segun la direccion longitudinal, con la segunda porcion retorcida 17-2 como lfmite.

De esta manera, de acuerdo con la presente invencion, utilizando un aparato de conformacion barato y relativamente pequeno y etapas simples, es posible proporcionar un miembro hueco y ligero que tiene excelentes propiedades de rigidez y frente a los impactos, y que resulta adecuado para partes de automocion debido a que tiene una elevada resistencia, tal como al menos 780 MPa, y una forma complicada.

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REIVINDICACIONES

1. - Un miembro hueco (11, 12, 13) que tiene un cuerpo hueco (14) hecho de acero, en el cual:

el cuerpo esta constituido por un unico miembro, al menos segun la direccion longitudinal,

el cuerpo tiene una seccion transversal no equidimensional, que tiene al menos una porcion con una dimension exterior maxima (L1) y una porcion con una dimension exterior (L2) que es mas corta que la dimension exterior maxima,

el cuerpo tiene una porcion retorcida (17),

de tal modo que el angulo de interseccion entre un plano imaginario (15a) que incluye una porcion que tiene la dimension exterior maxima (L1), en una primera porcion (15) que esta presente en un lado adyacente a la porcion retorcida, segun la direccion longitudinal del cuerpo, y un plano imaginario (16a) que incluye una porcion que tiene la dimension exterior maxima, en una segunda porcion (16) que esta presente en el otro lado adyacente a la porcion retorcida, segun la direccion longitudinal del cuerpo, no es nulo, y

la porcion retorcida (17) tiene una resistencia a la traccion de al menos 780 MPa,

caracterizado por que la relacion entre la dimension exterior maxima (L1) y la dimension exterior mas corta (L2) es al menos 1,2, y

el angulo de interseccion (0) es al menos 4 grados,

y por que el cuerpo se ha formado retorciendo, en un estado caliente, una porcion de su longitud.
2. - Un miembro hueco de acuerdo con la reivindicacion 1, en el cual el cuerpo (14) tiene al menos una porcion doblada (17).
3. -Un miembro hueco de acuerdo con la reivindicacion 1, en el cual el cuerpo tiene una porcion endurecida por enfriamiento progresivo, localmente formada en la direccion longitudinal y/o en la direccion circunferencial del cuerpo.