ES2854401T3

ES2854401T3 - Dispositivo y procedimiento para la fabricación de una rueda de aleación ligera

Info

Publication number: ES2854401T3
Application number: ES16002381T
Authority: ES
Inventors: Giorgio Muffatto
Original assignee: RONAL AG
Current assignee: RONAL AG
Priority date: 2011-10-27
Filing date: 2012-10-24
Publication date: 2021-09-21
Anticipated expiration: 2032-10-24
Also published as: HUE053016T2; PT3189909T; PL2771137T3; EP2771137A1; WO2013060451A8; TWI600482B; TW201338889A; DE102011117034A1; US9573179B2; DE102011117034B4; EP3189909A1; US20140283572A1; EP2771137B1; PL3189909T3; EP3189909B1; WO2013060451A1; HUE032294T2; PT2771137T; ES2627025T3

Abstract

Procedimiento para la fabricación de una rueda de aleación ligera (1) a partir de una preforma, con una configuración de envolvente simétrica en rotación, donde la preforma presenta una envolvente que se extiende en la dirección axial solo sobre una parte de la altura de la rueda terminada (1) y que en su zona interior, alejada de la zona exterior de la rueda (1) se extiende radialmente más allá del contorno final de la rueda (1), con un mandril de sujeción (2) para la colocación de la preforma, con cilindros de estiraje (3) que actúan en la zona de llanta de la preforma, que ejercen una presión radial sobre la pared circunferencial y se mueven a lo largo de esta en la dirección axial, de manera que por medio de los cilindros de estiraje (3) se forma finalmente una llanta (1.1) de la rueda (1) mediante estiraje del material de la envolvente de la rueda (1), caracterizado por que por debajo de los rodillos de estiraje (3) están dispuestos rodillos libremente giratorios (4) con los mismos ángulos circunferenciales que los cilindros de estiraje; están dispuestos para la configuración de una pestaña interior de llanta (1.7), porque los rodillos libremente giratorios (4) se asen por debajo la preforma en la zona de la pestaña de llanta (1.7) a formar con su pared envolvente (4.2) y porque los cilindros de estiraje cooperan bajo estiraje del material de la preforma contra los rodillos libremente giratorios (4) con estos para la configuración de una pestaña interior de llanta (1.7) de la rueda (1).

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo y procedimiento para la fabricación de una rueda de aleación ligera

[0001] La invención se refiere a un dispositivo y un procedimiento para la fabricación de una rueda de aleación ligera a partir de una preforma.

[0002] La invención se refiere a la fabricación de ruedas de aleación ligera, en particular de aluminio o aleación de aluminio por medio de flowforming. En este caso se trata de un subtipo de la shear forming, mientras que en español se usan diferentes términos, como laminación (a presión) hasta flujo, laminación por rotación o laminación por estiraje y aquí se debe utilizar el último término. La laminación por estiraje es un procedimiento de conformación sin arranque de virutas para la formación final de cuerpos de rotación a partir de metal ligero, como aluminio o aleaciones de aluminio, en particular ruedas de metal.

[0003] En este caso, la preforma de una rueda con una configuración simétrica en rotación se coloca sobre una herramienta sencilla giratoria, un mandril de sujeción, que se hace girar con la preforma. En el borde circunferencial actúan varios rodillos de estiraje diferentemente conformados con presión radial en la pared circunferencial simétrica en rotación de la preforma y se mueven a lo largo de esta, es decir, en una componente axial durante el giro de la preforma, por lo que, por un lado, se realiza una compresión del material, por otro lado, este se estira por los rodillos de estiraje que se mueven esencialmente en la dirección axial y, por consiguiente, se deforma y justo durante la fabricación de una rueda de metal formando la llanta misma. En el borde circunferencial inferior, sobre un resalte del mandril giratorio se configura la pestaña interior de llanta en general de la rueda a formar. Este proceso de mecanizado, en sí un proceso de deformación en frío, se puede efectuar con una temperatura elevada hasta 350 °C, donde se debe prestar atención a que solo debido al proceso de deformación se produce de todas formas un calentamiento por medio de los rodillos de estiraje. En principio, por el documento US 2003/0145466 A1 o el ITVI20040061 A se conoce procedimientos de este tipo.

[0004] Es desventajoso que el lado interior o inferior de la rueda a fabricar esté predeterminado por la forma del mandril de sujeción y el borde circunferencial de la pestaña de llanta se pueda formar finalmente eventualmente solo de manera costosa al recorrer el mismo con los rodillos de estiraje, para lo que se requieren, por un lado, complicados procesos de control del movimiento y, por otro lado, el mandril de sujeción puede molestar.

[0005] El documento EP 1712 310 y el EP 1714 714 A1 se refieren a la formación de una ranura de anillo de fijación durante la fabricación de llantas de hombro oblicuo para automóviles. Las llantas de este tipo se mecanizan habitualmente en un proceso de laminación a presión. Para ello, una pieza bruta de llanta, que está hecha en general de tiras de chapa soldadas a tope y redondeadas formando un cilindro hueco, por consiguiente, de acero, mediante apriete por rodillos de presión. Para la formación de la ranura de anillo de fijación, la pieza de trabajo se hace girar alrededor de su eje longitudinal. La formación se realiza mediante deformación de una ranura y conformación subsiguiente, que se realiza por medio de un elemento de forma - que actúa desde el lado interior -esencialmente alejándose del eje longitudinal, de la zona final de la pieza de trabajo alrededor de un contraelemento que presenta un perfil de ranura predeterminado - previsto fuera en la pared de la pieza de trabajo. Aquí se realiza así solo una conformación de la tira de chapa en la zona de la ranura de anillo de fijación a formar en esta.

[0006] El documento DE 2053005 y el DE 2231842 se refieren a un procedimiento y dispositivo para la fabricación de llantas de hombro oblicuo en sí (según se proveen ahora con una ranura según los documentos mencionados anteriormente). Aquí igualmente las herramientas fijas axialmente durante el funcionamiento actúan en la pared envolvente de la rueda a fabricar y en particular - asimismo como en los documentos mencionados anteriormente - los rodillos de perfil 14, 15 desde dentro en la zona inferior de la pared envolvente para la fabricación de la pestaña de llanta. En el momento de los dos documentos mencionados anteriormente todavía no existía el procedimiento flowforming.

[0007] El documento DE 10322752 A1 se refiere a un procedimiento para la fabricación de piezas de trabajo de chapa con al menos una ramificación por un proceso de conformación, donde entre otros también se habla de llantas para automóviles. Pero aquí también se trata solo de la conformación pura, de manera que en la zona de un punto de flexión incorporado anteriormente se forma una brida soldada alejándose del plano de chapa a partir de la chapa por medio de un cilindro de conformación (2-2c) actuante, donde las zonas de esta brida se deben fijar, es decir, comprimir de forma diferente y por consiguiente presentan diferentes espesores en el producto final. Aquí igualmente no se realiza un estiraje axial a lo largo de la pared de la envolvente de chapa.

[0008] El documento WO 2005/065049 A2 se refiere a la fabricación de una rueda de acero en una pieza. El procedimiento es multietapa y las etapas individuales se llevan a cabo en distintas etapas de mecanizado con cambio de forma. En primer lugar, en una primera herramienta se hace vertical una pared envolvente de cilindro mediante cilindros/rodillos que ejercen presión radialmente y se mueven axialmente en un mandril cilíndrico. A continuación, en otro paso en otra herramienta a través de otro mandril contorneado introducido en el interior de la envolvente de cilindro sobre este se da forma a la llanta y sus secciones individuales por medio de otros cilindros, que a este respecto también se deben mover axialmente de forma limitada respectivamente en su sección de trabajo (base de llanta 3, asiento de neumático 2 y 4). Independientemente de la configuración de la base de llanta original se produce además mediante otros rodillos la configuración de la pestaña interior y exterior de llanta (estas dos etapas están precedidas por otros pasos de trabajo en, de nuevo, otras herramientas). Es esencial que la pestaña de llanta no se forme por un cilindro que operan en la primera etapa mencionada del estiraje, sino que se forme entre cilindros/rodillos que actúan solo radialmente unos contra otros, donde un movimiento de aproximación sin trabajo y los dos rodillos solo trabajan presionando radialmente uno contra el otro.

[0009] El documento DE 1452610 se refiere a un procedimiento para la formación de una garganta hueca que se abre hacia fuera en un tubo cilíndrico. Para ello el tubo se estira en un primer paso por medio de un primer rodillo a lo largo de la zona cilíndrica de un mandril, que presenta un estrechamiento en su un extremo. Para la configuración de la garganta hueca verdadera, en el extremo libre del tubo actúan un cojín de contrapunto y otro rodillo radialmente desde dentro y desde fuera junto al estrechamiento del mandril. Aquí también están separados los procesos de estiraje y formación y se realizan por herramientas diferentes.

[0010] La invención tiene el objetivo de crear un procedimiento y un dispositivo para la fabricación de ruedas de aleación ligera, que configuren mejor, más rápido y menos costosamente en particular la pestaña interior de llanta bajo optimización de la fabricación.

[0011] Para la solución del objetivo, la invención prevé un dispositivo según la invención con las características de la reivindicación 1 y un procedimiento según la invención con las características de la reivindicación 8.

[0012] El dispositivo según la invención presenta un mandril de sujeción que recibe la preforma de la rueda y cilindros de estiraje que actúan en primer lugar en la zona exterior (que está colocada arriba para el mecanizado) de una envolvente simétrica en rotación de la preforma. Los rodillos de estiraje se pueden mover al ejercer presión radial bajo compresión - radial - y estiraje - axial - de la pared envolvente a lo largo de la misma. Por medio de los rodillos de estiraje se forma finalmente así la llanta de la rueda a lo largo del mandril de sujeción.

[0013] El mandril de sujeción en el interior de la preforma de la rueda o en el interior de la rueda a fabricar es un cuerpo simétrico en rotación y no presenta destalonamientos en la zona de la envolvente, preferentemente el mandril de sujeción se ensancha de forma ligeramente cónica desde el lado exterior de la rueda hacia el lado interior. El mandril de sujeción no debe ser por ello, según sería esto el caso con destalonamiento, un cuerpo en varias partes, cuyas partes individuales se deberían retraer para la retirada de la rueda de él mediante elementos de fijación hidráulicos adicionales, lo que hace vulnerable una construcción de herramienta semejante y también puede menoscabar la precisión de la rueda con vistas a la importante redondez y provocar desequilibrios. El mandril sobresale dentro de la rueda a fabricar hacia el lado interior hasta la altura de la pestaña interior de llanta, pero no la asee por debajo.

[0014] El dispositivo según la invención está configurado de modo que al menos uno de los cilindros de estiraje que actúan lateralmente en la rueda efectúa la formación (de flujo) de la envolvente de rueda a lo largo de toda su altura, inclusive la formación del lado exterior de la pestaña interior de llanta.

[0015] La conformación se puede realizar como conformación en caliente o también en frío, donde en la primera se trabaja con preforma caliente y herramienta caliente, en la última con preforma fría y herramienta fría, que se calientan en cierta manera debido al proceso de mecanizado. La primera se usa en particular en preformas coladas, la última en preformas forjadas.

[0016] Además, un dispositivo según la invención puede estar configurado de modo que los rodillos libremente giratorios tienen un eje de giro inclinado con un ángulo de inclinación de 50° a 70° respecto a un eje de giro de la preforma, donde en particular el ángulo de inclinación de los ejes de giro de los rodillos libremente giratorios se puede ajustar respecto al eje de giro de la preforma. Otras configuraciones del dispositivo según la invención prevén que los rodillos libremente giratorios asan por debajo la pestaña de llanta a formar con su pared envolvente, donde en particular los rodillos libremente giratorios están configurados en forma de cono truncado y/o la pared envolvente de los rodillos libremente giratorios forman un ángulo entre 20° y 40° respecto al eje de giro de los rodillos libremente giratorios. También puede estar previsto un rodillo de estiraje de perfil que forme finalmente una pestaña de llanta.

[0017] El procedimiento según la invención prevé en un perfeccionamiento que los rodillos libremente giratorios giren alrededor de ejes, que forman un ángulo de inclinación de 50° a 70° respecto al eje de preforma, donde en particular los rodillos libremente giratorios asen por debajo el borde inferior de la preforma con su envolvente, que forma un ángulo de 20° a 40° respecto al eje de giro de los rodillos libremente giratorios. En particular puede estar previsto además que en la pestaña de llanta configurada entre los cilindros de estiraje y rodillos libremente giratorios actúe al menos un cilindro de estiraje de perfil ejerciendo una presión radial para la formación final de la pestaña de llanta. Mediante la invención se crea en particular la posibilidad de una configuración rápida, exacta y óptima de la pestaña interior de llanta de una rueda de aleación ligera.

[0018] Otras ventajas y características de la invención se deducen de las reivindicaciones y de la siguiente descripción, en la que se explica en detalle un ejemplo de realización de la invención en referencia al dibujo. A este respecto, muestra:

Fig. 1 una vista lateral de partes esenciales de un dispositivo según la invención para la fabricación de una rueda de aleación ligera - sin cilindro de estiraje de perfil;

Fig. 2 una vista en perspectiva oblicuamente desde arriba de una rueda y partes esenciales del dispositivo según la invención (cilindros de estiraje de perfil no visibles);

Fig. 3 una vista de las características esenciales del dispositivo según la invención en perspectiva desde abajo; y

Fig. 4 una vista parcial conforme a la fig. 1 con cilindro de estiraje de perfil que actúa en la pestaña inferior o interior de llanta.

[0019] Las fig. 1 y 4 muestran una rueda de metal de automóvil 1 a trazos como preforma y en línea continua con su contorno definitivo en la representación en sección (fig. 4 solo en representación parcial). La rueda 1 presenta una llanta 1.1 así como en su lado exterior 1a un disco de rueda o una zona de radios 1.3 con un buje 1.4. En la zona interior del disco de rueda 1.3 fuera del buje 1.4 están previstos los pasos 1.5 para la fijación de la rueda por medio de tornillos en el vehículo. La llanta 1.1 presenta una pestaña exterior de llanta 1.6 cerca del disco de rueda 1.3 y una pestaña interior de llanta 1.7 alejado del disco de rueda 1.3 - en el lado interior 1b.

[0020] Mientras que la zona exterior de la preforma 1.8, en particular el disco de rueda o zona de radios 1.3 de la forma final son muy similares a la forma final, la envolvente de la preforma 1.8, en particular en su zona interior se extiende radialmente claramente más allá del contorno final de la rueda. Aparte de esto, la envolvente en la preforma 1.8 se extiende en la dirección axial solo sobre una parte de la altura de la rueda terminada, preferentemente sobre el 50% hasta 75%.

[0021] Además, en las fig. 1 a 4 están representados los elementos de herramienta esenciales del dispositivo según la invención para la fabricación de una rueda de metal semejante, en particular rueda de aleación ligera, a partir de la preforma, a saber, una herramienta sencilla 2 que engrana en la preforma o la rueda en forma de un mandril de sujeción, varios cilindros de estiraje 3 configurados diferentemente, que actúan en la pared circunferencial de la preforma o de la rueda, rodillos libremente giratorios 4 que se asen por debajo el borde inferior del borde interior o inferior de llanta 1.5 de la rueda casi terminada 1, así como al menos un cilindro de estiraje de perfil 5 (Fig. 3, 4). De los cilindros de estiraje 3 solo está representada la mitad dirigida hacia la rueda 1. Los cilindros de estiraje 3 se pueden girar alrededor de respectivamente un eje de giro que se extiende esencialmente verticalmente.

[0022] La preforma de la rueda 1 descansa sobre una herramienta sencilla en forma de un mandril de sujeción 2 configurado como cuerpo de rotación, que determina la forma interior de la rueda 1. El mandril de sujeción 2 es de una pieza. En la zona circunferencial no presenta destalonamientos y se ensancha de forma ligeramente cónica del lado exterior 1a de la rueda 1 hacia un lado interior 1b, para que la rueda terminada se pueda quitar fácilmente del mandril de sujeción 2.

[0023] En la circunferencia exterior de la rueda 1, en particular de forma distribuida sobre la circunferencia, actúan los cilindros de estiraje 3 que, según está representado en la representación de superposición en el lado izquierdo de la fig. 1, pueden estar configurados de forma diferente. En primer lugar actúan en la zona superior de la preforma de la rueda 1, a este respecto, ejercen una presión radial y circulan simultáneamente hacia abajo a lo largo de la preforma de la rueda, donde estiran hacia abajo la preforma de la rueda al ejercer presión en la parte 1.8 que forma la envolvente de rueda posterior o la llanta 1.1 verdadera de la rueda 1.

[0024] La preforma de la rueda 1 o la rueda 1 se porta, por su lado, por el mandril de sujeción 2. Este se extiende a lo largo de toda la altura de la rueda a fabricar hasta la altura axial de la pestaña interior de llanta 1.7, sin embargo, no ase por debajo el borde, la posterior pestaña interior de llanta 1.7. Esta se ase por debajo, mejor dicho, por cilindros, libremente rodantes 4. Preferentemente, están dispuestos tres rodillos que están previstos distribuidos uniformemente sobre la circunferencia y a saber respectivamente bajo un cilindro de estiraje 3.

[0025] Adicionalmente, según se puede deducir de la fig. 3 y en particular de la fig. 4, lateralmente en la zona de la pestaña interior de llanta 1.7 a formar circunferencialmente entre dos cilindros libremente rodantes 4 está previsto al menos un cilindro de estiraje de perfil 5, que al ejercer presión radial en su ranura de perfil 5.1 prevista en la circunferencia forma finalmente el perfil de la pestaña interior de llanta 1.7. Los tres rodillos giratorios 4 están orientados, según se ve en la fig. 1, con un ángulo a de aproximadamente 60° con su eje de giro 4.1 respecto al eje de giro 2.1 del mandril de sujeción 2 y por consiguiente de la rueda 1 que descansa de forma solidaria en rotación sobre este. Los rodillos libremente giratorios 4 están configurados en forma de cono truncado y se estrechan de su lado inferior hacia el lado superior, donde la pared envolvente 4.2 forma un ángulo de 20° a 30° respecto al eje de giro 4.1. Los rodillos libremente giratorios 4 actúan con su pared envolvente en el lado inferior interior de la rueda 1 para la configuración de la pestaña interior de llanta 1.7. El eje de giro de los tres rodillos libremente giratorios 4.1 se puede ajustar libremente en un cierto grado, por ejemplo, entre 50° y 70° con respecto al eje de giro 2.1 del mandril de sujeción 2, de modo que por ello se puede ajustar el lado frontal interior de la pestaña interior de llanta 1.7 mediante el ángulo de ataque del eje de giro 4.1.

[0026] El desarrollo de fabricación es esencialmente el siguiente:

En primer lugar se funde la preforma de la rueda 1 y se libera del pin de conexión. A continuación, la preforma se sujeta sobre el mandril de sujeción 2 y se puede calentar, idealmente no por encima de 350°. Luego los cilindros de estiraje 3 se desplazan en la zona superior de la preforma contra la misma y se mueven ejerciendo una presión radial desde la pestaña exterior de llanta 1.6 hacia abajo hacia la pestaña interior de llanta 1.7 y, a este respecto, forman la llanta 1.1 y esencialmente las pestañas de llanta 1.6, 1.7. A este respecto, el material de la envolvente de la rueda se arrastra, es decir, estira hacia abajo en la zona de la pestaña interior de llanta 1.7, por un lado, para la configuración de la llanta y, por otro lado, se comprime el material de la rueda. En cuanto gracias a los cilindros de estiraje 3 se ha estirado el material de envolvente de la rueda hasta por debajo de la arista inferior del mandril de sujeción 2, allí actúan los rodillos libremente giratorios 4 con su pared envolvente 4.2, mientras que el cilindro de estiraje de perfil 4.5 engrana en el espacio intermedio entre dos cilindros libremente giratorios 4, ejerce presión radial y conforma y forma finalmente la pestaña interior de llanta 1.7 en su ranura de perfil 5.1.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para la fabricación de una rueda de aleación ligera (1) a partir de una preforma, con una configuración de envolvente simétrica en rotación, donde la preforma presenta una envolvente que se extiende en la dirección axial solo sobre una parte de la altura de la rueda terminada (1) y que en su zona interior, alejada de la zona exterior de la rueda (1) se extiende radialmente más allá del contorno final de la rueda (1), con un mandril de sujeción (2) para la colocación de la preforma, con cilindros de estiraje (3) que actúan en la zona de llanta de la preforma, que ejercen una presión radial sobre la pared circunferencial y se mueven a lo largo de esta en la dirección axial, de manera que por medio de los cilindros de estiraje (3) se forma finalmente una llanta (1.1) de la rueda (1) mediante estiraje del material de la envolvente de la rueda (1), caracterizado por que por debajo de los rodillos de estiraje (3) están dispuestos rodillos libremente giratorios (4) con los mismos ángulos circunferenciales que los cilindros de estiraje; están dispuestos para la configuración de una pestaña interior de llanta (1.7), porque los rodillos libremente giratorios (4) se asen por debajo la preforma en la zona de la pestaña de llanta (1.7) a formar con su pared envolvente (4.2) y porque los cilindros de estiraje cooperan bajo estiraje del material de la preforma contra los rodillos libremente giratorios (4) con estos para la configuración de una pestaña interior de llanta (1.7) de la rueda (1).

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado por que los rodillos libremente giratorios (4) tienen un eje de giro (4.1) inclinado con un ángulo de inclinación (a) de 50° a 70° respecto al eje de giro (2.1) de la preforma.

3. Dispositivo según la reivindicación 2, caracterizado por que el ángulo de inclinación (a) de los ejes de giro (4.1) de los rodillos libremente giratorios se puede ajustar respecto al eje de giro (2.1) de la preforma.

4. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los rodillos libremente giratorios (4) se asen por debajo la pestaña de llanta (1.7) a formar con su pared envolvente (4.2) .

5. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los rodillos libremente giratorios (4) están configurados en forma de cono truncado

6. Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado por que la pared envolvente (4.2) de los rodillos libremente giratorios (4) forman un ángulo entre 20° y 40° respecto al eje de giro (4.1) de los rodillos libremente giratorios (4).

7. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por al menos un cilindro de estiraje de perfil (5) que forma finalmente una pestaña de llanta (1.7).

8. Procedimiento para la fabricación de una rueda de metal por medio de cilindros de estiraje a partir de una preforma, donde la preforma presenta una envolvente que se extiende en la dirección axial solo sobre una parte de la altura de la rueda terminada y que en su zona interior, alejada de la zona exterior de la rueda se extiende radialmente más allá del contorno final de la rueda, donde la preforma de la rueda de metal (1) a fabricar se coloca sobre un mandril de sujeción (2), donde en la zona superior de la envolvente simétrica en rotación de la preforma actúan los cilindros de estiraje (3) ejerciendo presión radial, donde los cilindros de estiraje se mueven a lo largo de la pared envolvente de la preforma con una componente de movimiento principal en paralelo al eje de giro y a este respecto estiran la pared envolvente de la preforma bajo compresión en la dirección axial de la envolvente de rueda formando una llanta, donde la preforma se ase por debajo por las paredes envolventes (4.2) de rodillos libremente giratorios (4), que están dispuestos con ángulos circunferenciales iguales que los cilindros de estiraje (3) alrededor de la circunferencia de la preforma, y donde los cilindros de estiraje (3) configuran conjuntamente con los rodillos libremente giratorios (4) una pestaña interior de llanta (1.7) mediante estiraje del material de la preforma contra los rodillos libremente giratorios (4) que se asen por debajo.

9. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado por que los rodillos libremente giratorios (4) giran alrededor de ejes que forman un ángulo de inclinación de 50° a 70° respecto al eje de giro (2.1) de la preforma.

10. Procedimiento según la reivindicación 8 o 9, caracterizado por que los rodillos libremente giratorios (4) se asen por debajo el borde inferior de la preforma con su envolvente (4.2), que forma un ángulo de 20° a 40° respecto al eje de giro (4.1) de los rodillos libremente giratorios (4).

11. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado por que al menos un cilindro de estiraje de perfil (5) ataca en el reborde de llanta (1.7) configurado entre los rodillos de estiraje (3) y rodillos libremente giratorios (4) ejerciendo una presión radial para la formación final del reborde de llanta (17).