ES2629487T3

ES2629487T3 - Procedimiento e instalación para la fabricación de planchas de chapa

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Publication number: ES2629487T3
Application number: ES14734379.2T
Authority: ES
Inventors: Ralf Anderseck; Andreas Jäger; Karl-Heinz Lindner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-05-18
Filing date: 2014-05-13
Publication date: 2017-08-10
Anticipated expiration: 2034-05-13
Also published as: CA2912867C; DE102013008635B3; EP2996825A1; KR102217880B1; JP2016524538A; CA2912867A1; WO2014187442A1; DE112014002474A5; US20160096221A1; PL2996825T3; JP6400679B2; KR20160010591A; CN105228764B; US9849505B2; EP2996825B1; CN105228764A

Abstract

Procedimiento para la fabricación de planchas de chapa de perfiles en forma de barra de pequeño espesor de magnesio o aleaciones de magnesio, en el que en una etapa del procedimiento precedente se fabrica un perfil extruido abierto o cerrado, en el que eventualmente el perfil extruido cerrado se corta a lo largo de su generatriz, caracterizado porque - en una primera etapa, el perfil extruido se recorta o entalla conforme a la longitud de la plancha de chapa a fabricar; - en una segunda etapa, el perfil extruido abierto o cerrado se desdobla formando un perfil en forma de U, cortándose el perfil cerrado anteriormente a lo largo de su generatriz; - en una tercera etapa, el perfil en forma de U se lleva a una unidad de desenrollado y se agarra mediante elementos de asido en los lados longitudinales del perfil en forma de U; - en una cuarta etapa, mediante los elementos de asido que circulan hacia fuera se conforma el perfil en forma de U formando una plancha de chapa y - en una quinta etapa, las planchas de chapa se someten a una conformación definida por estirado.

Description

DESCRIPCION

Procedimiento e instalacion para la fabricacion de planchas de chapa.

5 La invencion se refiere a un procedimiento y una instalacion para la fabricacion de planchas de chapa a partir de perfiles en forma de barra de pequeno espesor, que se fabrican en particular de magnesio o aleaciones de magnesio, mediante una instalacion de extrusion.

Se conoce en general la fabricacion de chapas por un vertido de aleaciones liquidas entre dos rodillos y numerosos 10 procesos de laminacion y tratamiento termico subsiguientes. Este procedimiento es muy intensivo en costes debido al gran numero de pasadas de laminacion de chapa bruta a chapa fina. Las etapas son necesarias para obtener una estructura de forja indeformable a partir de una estructura de metal fundido. El elevado numero de pasadas de laminado es intensivo en costes.

15 En el documento DE 101 50 021 B4 se da a conocer un procedimiento y un dispositivo para la fabricacion de perfiles o piezas de chapa de magnesio o aleaciones de magnesio mediante conformacion a presion mediante prensas de extrusion, laminacion, forja o fundicion, introduciendose la masa fundida liquida en un dispositivo de extrusion o colada continua para la fabricacion de una producto semiacabado y llevandose luego inmediatamente este producto semiacabado a su forma definitiva mediante conformacion en estado caliente, manteniendose la temperatura del 20 material despues de la solidificacion de la masa fundida durante toda la fabricacion en un rango de 250 °C a 530 °C y ejecutandose el proceso de fabricacion de la fundicion hasta el enfriamiento de las piezas moldeadas en conjunto en una atmosfera inerte o en vacio.

El dispositivo para la ejecucion de estas etapas del procedimiento esta caracterizado porque la disposicion se 25 compone de un encadenamiento de un horno de fundicion, de un aparato de colada continua o extrusion, con y sin caja de laminacion, de un dispositivo de corte de una o varias prensas y de un aparato de enfriamiento, la totalidad o partes de los aparatos mencionados anteriormente estan dispuestos dentro de un espacio con gas protector o en vacio.

30 Ademas, en el documento DE 103 17 080 B4 se describe un procedimiento para la fabricacion de piezas moldeadas de chapa de magnesio, en el que una pieza moldeada de chapa se puede fabricar directamente a continuacion del proceso de laminacion por conformacion con al menos una prensa en un rango de temperatura de >350 °C a 450 °C. El dispositivo indicado para la ejecucion de este procedimiento, que se compone de un encadenamiento de hornos o crisoles de fundicion, de un aparato de corte, de una o varias prensas y un aparato de enfriamiento y se hace 35 funcionar en un espacio con gas protector o en vacio, esta caracterizado porque entre el aparato de corte y la prensa configurada como presa de conformacion esta previsto un aparato de punzonado, con el que se pueden incorporar los agujeros de punzonado o de forma estables dimensionalmente y en seccion transversal en las pletinas que proceden del aparato de corte.

40 Con el documento DE 102 47 129 A1 se reproduce otro procedimiento para la fabricacion de perfiles o piezas moldeadas de chapa de magnesio o aleaciones de magnesio, en el que un producto semiacabado en forma de una chapa se lleva a su forma definitiva mediante conformacion, preferentemente por prensas moldeadoras, liberandose la superficie de impurezas mediante arranque de viruta, preferentemente por raspado, en una etapa del procedimiento directamente antes del proceso de conformacion.

45

Ademas, en este procedimiento es desventajoso que solo se pueden fabricar piezas con una anchura limitada, dado que en el caso de piezas mayores se requiere un coste adicional considerable para las presiones de trabajo a dominar. La herramienta y el bastidor de maquina deben resistir la presion de prensado aplicada durante la elaboracion de los productos semiacabados o de las piezas con una contrapresion correspondiente y asi se deben 50 dimensionar necesariamente esencialmente mas grandes.

El documento DE 43 33 500 C2 da a conocer un procedimiento para la fabricacion de una chapa escalonada en seccion transversal y que presenta un perfil macizo con diferentes espesores de pared, en el que en primer lugar se fabrica un producto semiacabado cuya seccion transversal es similar a la seccion transversal de la chapa en la 55 direccion de espesor, y en el que se lamina una chapa a partir del producto semiacabado, extruyendose un perfil hueco con desarrollo de espesor de pared distribuido en la periferia, que se corresponde con el desarrollo de espesor de pared deseado del producto semiacabado, para la fabricacion del producto semiacabado, y cortandose en este caso el perfil hueco a lo largo de una generatriz y conformandose formando el producto semiacabado. Ademas, en este caso se ponen uno sobre otro dos perfiles complementarios, proveyendose al menos uno de los

lados de contacto perfilados de los perfiles complementarios de un medio de separacion, y laminandose los dos perfiles complementarios simultaneamente con rodillos cilindricos, es decir, escalonados. Antes de la laminacion se separan los dos perfiles complementarios en dos generatrices opuestas.

5 Con este procedimiento se fabrican cada vez dos piezas. El desarrollo de la elaboracion es discontinuo y solo se pueden fabricar piezas relativamente estrechas. Ademas, una desventaja es que el proceso de elaboracion es relativamente costoso debido a la elaboracion del producto semiacabado realizado con dos espesores de pared diferentes, asi como de una disposicion de rodillos escalonada.

10 Por el documento DE 10 2008 048 496 A1 se conoce un procedimiento para la fabricacion de piezas moldeadas de chapa y un dispositivo para la ejecucion del procedimiento. El procedimiento comprende las etapas - extrusion o colada continua de un cuerpo tubular, - corte del cuerpo tubular en su direccion longitudinal, - ensanchamiento del cuerpo tubular formando un cuerpo plano, - elaboracion del cuerpo plano formando el componente ajustado al dibujo mediante tecnologias de fabricacion conocidas en si. El dispositivo se compone esencialmente de un 15 encadenamiento de una unidad de fundicion, de una unidad de extrusion o colada continua, de un dispositivo de corte longitudinal, una caja de laminacion, de una o varias unidades de conformacion.

Por el documento DE 10 2007 002 322 A1 se conoce un procedimiento para la fabricacion de chapas o piezas de chapa de metal ligero, preferentemente magnesio, fabricandose en una o varias etapas del procedimiento anteriores 20 un perfil perfilado en una estructura abierta o una estructura cerrada con rajado siguiente formando una estructura abierta y sometiendose este a continuacion en una o varias etapas a un laminado direccional y doblado direccional a traves de varios etapas de laminacion y doblado.

El documento GB 2469 549 A, en el que se basa el preambulo de las reivindicaciones independientes 1 y 5, describe 25 un procedimiento para la fabricacion de una estructura de soporte, preferentemente de una estructura de soporte para un asiento de vehiculo con al menos una cubierta de asiento para la pieza de asiento y/o el respaldo del asiento de conductor, con las etapas del procedimiento de generacion de un producto semiacabado metalico y conformacion del mismo formando una chapa esencialmente plana, recorte de una pieza de chapa de la chapa y conformacion de la pieza de chapa, realizandose la generacion del producto semiacabado metalico por extrusion.

30

El documento US 2,681,734 A describe un dispositivo para la extrusion de chapas anchas, que comprende un elemento de matriz con una seccion base en forma de una ranura en forma de U oblonga para la fabricacion de un perfil en forma de U que se aplana a continuacion.

35 El documento US 1,133,903 A describe la conversion de tubos metalicos en bandas planas mediante corte del tubo en la direccion longitudinal y ensanchamiento mediante una reja doble y laminacion siguiente.

El documento US 3,002,255 describe un procedimiento para la fabricacion de bandas metalicas continuas y similares. La fabricacion se realiza mediante extrusion sucesiva de una multiplicidad de bloques en una forma 40 diferente de plana, aplanamiento gradual a continuacion de la extrusion y mantenimiento de la forma bajo tension durante la etapa de igualacion y enrollado de las bandas aplanadas anteriormente durante cada etapa de la extrusion.

El documento GB 556 061 A describe una mejora en la fabricacion de chapas de hierro y acero a partir de tubos que 45 se fabrican de forma continua mediante colada. Despues del abandono de la matriz de la prensa de extrusion, estos se cortan longitudinalmente y se ensanchan y alisan mediante laminado de perfiles.

El documento US 5,829,298 A describe un procedimiento y un dispositivo para la fabricacion continua de bandas metalicas, suministrandose una pieza de trabajo a un punzon para la formacion de un tubo con seccion transversal 50 circular y una ranura configurada aqui y abriendose y aplanandose el tubo mediante doblado hacia fuera en las direcciones opuestas en la zona de la ranura.

El objetivo de la invencion consiste en especificar un procedimiento y una instalacion para la fabricacion de planchas de chapas a partir de perfiles en forma de barra de pequeno espesor, en particular de magnesio o aleaciones de 55 magnesio, pudiendose conformar los perfiles extruidos abiertos o cerrados, que salen del util de extrusion, formando una plancha de chapa.

Segun la invencion este objetivo se consigue mediante la realizacion especificada de las etapas de trabajo mencionadas en la reivindicacion 1 y las caracteristicas caracterizadoras mencionadas en la reivindicacion 5. El

perfil extruido abierto o cerrado que sale del util de extrusion de una prensa de extrusion se conforma formando una chapa plana y se somete a continuacion a una conformacion definida por estirado.

En una primera etapa el perfil extruido que sale de la matriz se recorta conforme a la longitud de la plancha de chapa 5 a fabricar y en una segunda etapa se desdobla el perfil extruido abierto o cerrado formando un perfil en forma de U, cortandose el perfil cerrado anteriormente a lo largo de su generatriz. En la tercera etapa subsiguiente, el perfil en forma de U se lleva a una unidad de desenrollado y se agarra mediante elementos de asido en los lados longitudinales del perfil en forma de U, a fin de conformar el perfil en forma de U formando una plancha de chapa en una cuarta etapa mediante los elementos de asido conducidos hacia fuera. A continuacion en una quinta etapa las 10 planchas de chapa se alisan en un proceso de estirado definido.

La conformacion del perfil en forma de U formando una plancha de chapa se puede favorecer mediante un par de rodillos que se introducen en el perfil en forma de U y mediante movimiento de los rodillos individuales respectivamente en la direccion de las zonas de borde longitudinales.

15

La conformacion formando planchas de chapa se realiza preferentemente en un rango de temperatura por encima de 200 °C y en una atmosfera preferentemente inerte.

La instalacion se compone de una prensa de extrusion con una matriz que genera el perfil extruido y una unidad de 20 conformacion que se conecta con la matriz, constituyendose la unidad de conformacion de una unidad de separacion, una unidad de desdoblado y una unidad de desenrollado. La unidad de desenrollado se puede componer de dos elementos de asido moviles o de un elemento de asido fijo y uno movil. Alternativamente a ello la unidad de desenrollado se puede componer de dos rodillos moviles, introducibles en el perfil en forma de U, pudiendose mover los rodillos individuales alejandose uno de otro en la direccion de las zonas de borde.

25

Otra posibilidad de la configuracion de la unidad de desenrollado consiste en que se forme por una combinacion de elementos de asido y de dos rodillos moviles, introducibles en el perfil en forma de U. Para la proteccion de la superficie de la plancha de chapa a fabricar, los rodillos se pueden proveer de un revestimiento de superficie elastico resistente al calor. Los rodillos, que se usan en este caso, estan configurados de modo que no se provocan 30 deterioros superficiales.

Ventajosos perfeccionamientos y configuraciones de la invencion resultan evidentes a partir de las reivindicaciones dependientes restantes y del ejemplo de realizacion descrito a continuacion segun el principio.

35 La invencion se debe describir mas en detalle mediante un ejemplo de realizacion. Muestran

Fig. 1 - estructura de la instalacion segun el principio Fig. 2- un concepto de util Fig. 3 a - b- variantes de los extremos perfilados 40 Fig. 4- ensanchamiento a traves de rodillos

Fig. 5 a - g- concepto de util para perfiles abiertos

La figura 1 muestra la estructura de la instalacion segun el principio para la ejecucion del procedimiento para la fabricacion de planchas de chapa a partir de perfiles extruidos. La instalacion se compone esencialmente de una 45 prensa de extrusion 1 para la fabricacion de un perfil extruido y un aparato de conformacion 5. Este se compone de una unidad de separacion 2, una unidad de desdoblado 3 y una unidad de desenrollado 4.

Mediante la prensa de extrusion 1 se moldea un tocho de extrusion de una aleacion de magnesio formando un perfil extruido, por ejemplo formando un perfil tubular. La prensa de extrusion 1 se para cuando el perfil tubular ha 50 alcanzado la longitud que se corresponde convenientemente con la longitud predeterminada de la plancha de chapa. El perfil tubular se tronza mediante la unidad de separacion 2.

La unidad de separacion 2 se puede componer, por ejemplo, de una tobera de chorro giratoria, un laser, de rodillos de corte o una sierra acompanante. Si la separacion del perfil tubular se realiza con arranque de viruta esta previsto 55 un dispositivo de aspiracion para minimizar un peligro de incendio debido a las virutas de magnesio o polvos de magnesio. Tambien existe la posibilidad de incorporar una entalla con una profundidad del 25 al 85% del espesor de pared en el punto de separacion y romper la seccion del perfil tubular.

A continuacion la seccion recortada del perfil tubular se transfiere a la unidad de desdoblado 3. Aqui la seccion del

perfil tubular se corta a lo largo de una generatriz y se desdobla formando un perfil en forma de U mediante una cuna de ranura y opcionalmente algunos rodillos. A este respecto, solo se producen contactos del tubo solo en las zonas de las superficies de corte, que se situan mas tarde en la zona de desecho de la chapa. El corte se puede realizar, por ejemplo, por una tobera de chorro de aspiracion desplazable longitudinalmente, de un aparato de corte 5 por laser o similares.

Despues de corte y el desdoblado formando un perfil en forma de U, este se transfiere a la unidad de desenrollado 4. Esta se compone de una superficie base plana y dos elementos de asido moviles, agarrando los elementos de asido los lados longitudinales del perfil en forma de U y desenrollando el perfil en forma de U formando una plancha 10 de chapa plana.

La figura 2 muestra un concepto de herramienta para una herramienta de puente para la prensa de extrusion de perfiles 8 tubulares abiertos. La herramienta de puente se compone esencialmente de la matriz 6 y la parte de mandril 7, entre las que se forma una hendidura que determina el espesor de pared del perfil 8. En el extremo 15 abierto inferior del perfil estan previstos los extremos perfilados 9.

La figura 3 a y 3 b muestran variantes para los extremos perfilados 9. Estos pueden estar acodados o configurados como engrosamientos.

20 El perfil 8 tubular abierto se ensancha despues de que ha abandonado la prensa de extrusion. En una primera etapa el perfil 8 se corta mediante un aparato de separacion a una longitud correspondiente. El ensanchamiento se puede realizar, por un lado, a traves de rodillos de moldeado 10. Estos forman, segun esta representado en la figura 4, un tipo de guia de carril y ensanchan el perfil 8 tubular formando un perfil 8 en forma de U.

25 Por otro lado, el perfil 8 tubular abierto recortado se puede empujar con su abertura longitudinal sobre dos listones angulares 11 desplazables o el perfil tubular abierto se puede empujar justo despues de abandonar la matriz de prensado sobre los listones angulares 11 desplazables (figura 5 a). Debido a la separacion de los listones angulares 11 el perfil 8 tubular abierto se desdobla en forma de U (figura 5 b).

30 El perfil 8 desdoblado en forma de U se transfiere luego a una unidad de desenrollado 4. Aqui el perfil 8 se agarra en sus lados longitudinales mediante pinzas tensoras 12 (fig. 5c, fig. 5 d) y se desenrolla formando una chapa plana 13 (fig. 5 e). Debido a los extremos perfilados 9 se puede garantizar un agarre y sujecion seguros del perfil 8.

Las pinzas tensoras 12 estan disenadas de forma flotante y estan conectadas en uno o dos lados con un cilindro 35 hidraulico, por lo que se consigue una adaptacion a los extremos perfilados 9 de los cantos longitudinales del perfil 8. De este modo se puede compensar una ligera flexion concava o convexa en los extremos perfilados 9 en los cantos longitudinales.

Despues del proceso de tensado hidraulico se estira el perfil 8 desenrollado de forma lineal a traves de los cilindros 40 hidraulicos. El movimiento de rotacion sobrepulido de las pinzas tensoras 12 se realiza a traves de los cilindros hidraulicos pivotables. Con ello el material estirado esta libre de fuerzas de pandeo perturbadoras (fig. 5 f).

En el estiramiento final las pinzas tensoras 12 flotantes se orientan contra topes fijos, por lo que se garantiza un estirado constante sobre toda la anchura de la chapa. Para minimizar la derivacion de calor a traves de las pinzas 45 tensoras 12, estas se proveen de un revestimiento ceramico.

Despues del proceso de estirado se abren las pinzas tensoras 12 y la chapa estirada 13 se expulsa en la direccion longitudinal mediante un cilindro neumatico. La chapa estirada 13 se puede transformar, por un lado, a continuacion de un mecanizado tecnico por conformacion, por ejemplo, mediante prensas, punzones o similares. Por otro lado, 50 tambien es posible cortar las chapas estiradas 13 - retirar los extremos perfilados - y apilar las chapas 13.

Una ventaja esencial del procedimiento y de la instalacion consiste en que mediante los elementos de asido se puede ejecutar un estiramiento de las planchas de chapa en la direccion transversal. En este caso el estiramiento en la direccion transversal se puede realiza en un rango del 1 al 10%. Mediante el estiramiento de las planchas de 55 chapa se puede mejorar de forma decisiva, por un lado, la planitud y, por otro lado, conseguir una configuracion de grosor de las planchas de chapa. Asimismo es decisivo que, a este respecto, no esten presentes errores superficiales de los puntos de contacto provocados en las superficies visibles posteriores.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para la fabricacion de planchas de chapa de perfiles en forma de barra de pequeno

espesor de magnesio o aleaciones de magnesio, en el que en una etapa del procedimiento precedente se fabrica un 5 perfil extruido abierto o cerrado, en el que eventualmente el perfil extruido cerrado se corta a lo largo de su generatriz,

caracterizado porque

10 - en una primera etapa, el perfil extruido se recorta o entalla conforme a la longitud de la plancha de chapa a fabricar;

- en una segunda etapa, el perfil extruido abierto o cerrado se desdobla formando un perfil en forma de U, cortandose el perfil cerrado anteriormente a lo largo de su generatriz;

- en una tercera etapa, el perfil en forma de U se lleva a una unidad de desenrollado y se agarra mediante elementos 15 de asido en los lados longitudinales del perfil en forma de U;

- en una cuarta etapa, mediante los elementos de asido que circulan hacia fuera se conforma el perfil en forma de U formando una plancha de chapa y

- en una quinta etapa, las planchas de chapa se someten a una conformacion definida por estirado.

20 2. Procedimiento segun la reivindicacion 1,

caracterizado porque

la conformacion del perfil en forma de U formando una plancha de chapa se introduce en el perfil en forma de U por un par de rodillos y los rodillos individuales se mueven respectivamente en la direccion de las zonas de borde 25 longitudinales.
3. Procedimiento segun la reivindicacion 1 y 2, caracterizado porque

30 la conformacion formando la plancha de chapa se realiza en un rango de temperatura por encima de 200 °C.
4. Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado porque

35 las etapas del procedimiento 1 a 5 se ejecutan en una atmosfera inerte o en una atmosfera con gas protector.
5. Instalacion para la ejecucion del procedimiento segun la reivindicacion 1 para la fabricacion de planchas de chapa a partir de un perfil extruido,

40 caracterizada porque

la instalacion se compone de una prensa de extrusion (1) con una matriz que genera el perfil extruido y una unidad de conformacion (5) que se conecta con la matriz, constituyendose la unidad de conformacion (5) por una unidad de separacion (2) para el recorte del perfil extruido conforme a la longitud de la plancha de capa a fabricar, una unidad de desdoblado (3) para el desdoblado en forma de U del perfil formando la plancha de chapa y una unidad de 45 desenrollado (4) con elementos de asido moviles para el desenrollado del perfil en forma de U formando la plancha de chapa y para el estirado de la plancha de chapa.
6. Instalacion segun la reivindicacion 5,

50 caracterizada porque

la unidad de desenrollado (4) se compone de dos elementos de asido moviles.
7. Instalacion segun la reivindicacion 5,

55 caracterizada porque

la unidad de desenrollado (4) se compone de un elemento de asido fijo y uno movil.
8. Instalacion segun la reivindicacion 5,

caracterizada porque

la unidad de desenrollado (4) se compone de dos rodillos moviles introducibles en el perfil en forma de U, pudiendose mover los rodillos individuales alejandose uno de otro en la direccion de las zonas de borde.