ES2836204T3 - Herramienta de temple en prensa - Google Patents
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Abstract
Herramientas de temple en prensa de un material compuesto con un núcleo de herramienta con una capa de contacto unida con el núcleo de herramienta en una superficie de herramienta, la cual está configurada para entrar en contacto con una pieza de trabajo a conformar en caliente, consistiendo el núcleo de herramienta en cobre o en una aleación de cobre, caracterizadas por que la capa de contacto está unida metalúrgicamente con el núcleo de herramienta y contiene al menos el 50 % en peso de níquel o cromo, teniendo el núcleo de herramienta una resistencia al desgaste menor que el material de la capa de contacto y estando el núcleo de herramienta fijado en un soporte de herramienta de acero.
Description
DESCRIPCIÓN
Herramienta de temple en prensa
La invención se refiere a una herramienta de temple en prensa con las características del preámbulo de la reivindicación 1. Una herramienta de temple en prensa de este tipo se divulga por ejemplo en el documento US 2015/246383 A1.
Las herramientas de temple en prensa están sometidas a altas solicitaciones cíclicas térmicas. Esto conduce a una vida útil muy limitada de las herramientas. El reemplazo relativamente frecuente de las herramientas tiene efectos negativos en los costes de fabricación. Las zonas con una solicitación particularmente alta se encuentran entre la superficie de herramienta de la herramienta de temple en prensa y los canales de refrigeración. La solicitación mecánica y térmica combinada conduce a fenómenos de fatiga prematuros en forma de grietas de fatiga. El motivo para la fatiga condicionada térmicamente es el alto gradiente de temperatura entre la superficie de herramienta y los canales de refrigeración integrados en la herramienta. El gradiente de temperatura es mayor cuanto más próximos se encuentren los canales de refrigeración a la superficie de la herramienta. Es conocido el uso de materiales compuestos para herramientas de conformado en caliente con un núcleo de herramienta y con una capa de contacto unida metalúrgicamente con el núcleo de herramienta en una superficie de herramienta. La capa de contacto está configurada para entrar en contacto con una pieza de trabajo a conformar en caliente. El núcleo de herramienta consiste en cobre o en una aleación de cobre y tiene una resistencia al desgaste menor que el material de la capa de contacto.
Se conoce del estado de la técnica (US 2015/0246383 A1) usar en la zona de contacto con las chapas a conformar superficies de materiales de metal con contenido de cobre para mejorar la evacuación de calor, mientras el núcleo de herramienta presenta una proporción de cobre menor.
El documento DE 2727892 A1 divulga una aleación para herramientas de conformado en caliente, las cuales han de ser muy resistentes al desgaste, y que presenta en particular 90-97 % de wolframio y 2-10 % de hierro y/o níquel y dado el caso 8 % de elementos de aleación como cromo, molibdeno o cobalto. Se consigue aquí una mayor resistencia al desgaste con una conductividad térmica menor.
El documento DE 3207161 A1 divulga una aleación de material duro para herramientas de conformado y de corte. La aleación de material duro en la medida de lo posible no ha de contener níquel ni manganeso en una aleación de acero matriz, dado que mediante la reducción de la temperatura de traslado se daría lugar a una reducción del aumento de dureza. No se trata por lo tanto tampoco de una aleación de revestimiento, la cual ha de aplicarse sobre un sustrato, sino de una aleación, la cual forma la herramienta de conformado o corte completa, que se produce en particular mediante procedimiento de sinterizado.
A través del documento EP 3017888 A1 forma parte del estado de la técnica una herramienta de conformado en caliente, la cual presenta en un cuerpo de base de herramienta al menos como parte un revestimiento de superficie. El revestimiento de superficie consiste en un relieve metálico elevado, el cual se oxida total o parcialmente y se transforma en una capa de protección. La superficie de herramienta es en su mayor medida oxídica.
El documento DE 102005042765 A1 divulga otra herramienta de conformado para formar una pieza de trabajo, en particular un componente de chapa de acero. Los casquillos de superficie de conformado pueden consistir en bronce o cobre. Debido a ello ha de alcanzarse un rendimiento de enfriamiento efectivo alto.
En lo que se refiere al estado de la técnica se remite además de ello al documento EP 2335842 A2, que se refiere a otra forma de realización de una herramienta de conformado en caliente.
La invención se basa en la tarea de indicar una herramienta de temple en prensa, la cual tenga una durabilidad mayor y con ello una vida útil más larga.
La tarea se soluciona en el caso de la herramienta de temple en prensa según la invención, de acuerdo con la reivindicación 1.
La reivindicación secundaria se refiere a perfeccionamientos ventajosos de la invención.
La capa de contacto tiene de acuerdo con la invención al menos un 50 % en peso de níquel o de cromo.
Mediante la capacidad de conducción térmica claramente más alta del cobre (240-350 W/mK), puede reducirse claramente el tiempo de cerrado en la herramienta de temple en prensa a diferencia de herramientas de temple en prensa de acero. El desgaste de la superficie de herramienta, que se presenta en forma de abrasión u adhesión, puede minimizarse mediante el revestimiento.
El revestimiento consiste preferentemente en una aleación de níquel. La aleación contiene en este caso al menos 50 % de níquel. Una ventaja de un revestimiento de una aleación de níquel es la buena capacidad de conducción térmica, de modo que también a través del revestimiento se permite una buena salida de calor. Resulta además de ello un aumento esencial de la resistencia al desgaste mecánica de las superficies revestidas de la herramienta de
temple en prensa. Al usarse una aleación de níquel para la matriz de base, la proporción de níquel se encuentra preferentemente en un intervalo entre 65 y 95 % en peso. En particular se trata en el caso de la aleación de níquel de una aleación, la cual contiene como componente de aleación adicional, cobalto.
Los revestimientos pueden aplicarse con diferentes procedimientos. Puede usarse en particular la pulverización por llama de polvos. Las capas tienen una capacidad adhesiva muy alta y resistencia al choque térmico.
Los grosores de capa deberían, debido a la capacidad de conducción térmica, que es inferior a aquella del cobre, presentar un grosor relativamente reducido, el cual se encuentre preferentemente en el intervalo de los micrómetros. Los revestimientos tienen preferentemente una determinada ductilidad. En comparación con un revestimiento del todo duro y frágil, existe mediante revestimientos con propiedades dúctiles un riesgo menor de que durante el funcionamiento resulten daños del revestimiento o de que resulten también grietas o microgrietas dentro del revestimiento. Las grietas aumentarían el riesgo de un desprendimiento de partes parciales del revestimiento en caso de solicitación mecánica.
Mediante el uso de materiales de trabajo de cobre en combinación con un revestimiento adecuado, los canales de refrigeración podrían también disponerse claramente más alejados de la superficie de herramienta. El gradiente de temperatura es menor. La carga térmica local se reduce. También debido a ello las mencionadas herramientas de temple en prensa tienen una estabilidad mayor y una mayor vida útil.
Otra ventaja fundamental es que mediante la reducción del tiempo de mantenimiento cerrado de la herramienta de temple en prensa, puede aumentar la rentabilidad del temple en prensa en general, dado que el proceso de temple en prensa da lugar a una parte no insignificante de los costes generales de fabricación. Mediante un aumento de la capacidad de conducción térmica pueden reducirse estos costes del proceso de temple en prensa.
Una alta capacidad de conducción térmica de los materiales de trabajo usados para el temple en prensa puede contribuir a una resistencia aumentada de la herramienta de temple en prensa contra desgaste y fatiga térmica y de este modo reducir los costes para mantenimiento, reparación y nueva adquisición de herramientas de temple en prensa.
Claims (2)
1. Herramientas de temple en prensa de un material compuesto con un núcleo de herramienta con una capa de contacto unida con el núcleo de herramienta en una superficie de herramienta, la cual está configurada para entrar en contacto con una pieza de trabajo a conformar en caliente, consistiendo el núcleo de herramienta en cobre o en una aleación de cobre, caracterizadas por que la capa de contacto está unida metalúrgicamente con el núcleo de herramienta y contiene al menos el 50 % en peso de níquel o cromo, teniendo el núcleo de herramienta una resistencia al desgaste menor que el material de la capa de contacto y estando el núcleo de herramienta fijado en un soporte de herramienta de acero.
2. Herramientas de temple en prensa según la reivindicación 1, caracterizadas por que la capa de contacto contiene el 65 - 95 % en peso de níquel o cromo.
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