ES2887341T3

ES2887341T3 - Procedimiento para producir un componente perfilado al menos parcialmente endurecido

Info

Publication number: ES2887341T3
Application number: ES17800853T
Authority: ES
Inventors: Hermann Miss; Daniela Neul; Peter Kopfer; Martin Bell; Elmar Vogt; Werner Schmidt
Original assignee: Linde and Wiemann SE and Co KG
Current assignee: Linde and Wiemann SE and Co KG
Priority date: 2016-12-01
Filing date: 2017-11-20
Publication date: 2021-12-22
Anticipated expiration: 2037-11-20
Also published as: JP7043496B2; EP3548197A1; US20190283100A1; CN110267750A; EP3548197B1; WO2018099744A1; JP2020500714A; CN110267750B; DE102016123265A1

Abstract

Procedimiento (34) para producir un componente perfilado (2), al menos parcialmente endurecido, en el que inicialmente un primer segmento perfilado (19), que presenta una forma en sección transversal uniforme (9, 10) a lo largo de su extensión (22), y un segundo segmento perfilado (20), que presenta una forma en sección transversal irregular (9, 10) a lo largo de su extensión (22), se ensamblan uno junto a otro inicialmente en un punto de unión (6) para formar al menos una parte de un producto semiacabado (1), y para ello el primer y el segundo segmento perfilado (19, 20) presentan formas en sección transversal (9, 10) que se corresponden sustancialmente entre sí en el punto de unión (6), en el que, después del calentamiento (25) a una temperatura de endurecimiento, el producto semiacabado (1) se conforma en una herramienta de conformación (11) mediante hidroconformado (26) o prensado para formar el componente perfilado (2), el cual se endurece por enfriamiento brusco (27) después de la conformación (26) en el interior de la herramienta de conformación (11), en el que el primer segmento perfilado (19) se produce mediante perfilado con rodillos o por laminación y el segundo segmento perfilado (20) se produce mediante un proceso de doblado U-O.

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento para producir un componente perfilado al menos parcialmente endurecido

La invención se refiere a un procedimiento para producir un componente perfilado, al menos parcialmente endurecido, en el que un producto semiacabado, después de ser calentado a una temperatura de endurecimiento en una herramienta de conformación, se conforma en el componente perfilado mediante hidroconformado o prensado, que se endurece mediante enfriamiento brusco dentro de la herramienta de conformación.

En particular, la invención se refiere a componentes perfilados estructurales para vehículos de motor, tales como, por ejemplo, pilares A, B u otras piezas de bastidor, que pueden utilizarse para la fabricación de carrocerías autoportantes. En particular, en el caso del componente perfilado puede tratarse de un pilar A para un descapotable.

Por un lado, componentes perfilados de este tipo están sujetos a los más altos requisitos en términos de resistencia para, por ejemplo, aumentar la seguridad frente a accidentes de los vehículos de motor. Por otro lado, estos requisitos en la construcción de vehículos de motor modernos se oponen al deseo de una alta flexibilidad en términos de requisitos de diseño de forma y construcción ligera.

Los componentes perfilados mencionados anteriormente, que se utilizan en particular en la construcción de vehículos de motor, también están sujetos a diferentes requisitos en lo que respecta a su resistencia mecánica. Componentes de este tipo deberían diseñarse, por ejemplo, para que sean mecánicamente más rígidos en una primera sección y más fácilmente deformables en otra sección. Por ejemplo, un pilar A o B como parte de la zona de deformación de un vehículo de motor debe tener una mayor resistencia por zonas para que no falle en caso de un impacto en la zona de mayor carga. Por otro lado, la deformación del mismo componente debería convertir la mayor cantidad posible de energía de impacto en trabajo de conformación. En el caso de los pilares A para descapotables, por ejemplo, es necesario que los pilares A soporten adecuadamente el marco de la ventana del parabrisas en caso de vuelco para garantizar un espacio de supervivencia para los ocupantes del vehículo. Por lo tanto, un pilar A de este tipo debe presentar una resistencia mecánica particularmente alta, especialmente en la zona de transición entre el guardabarros y el marco de la ventana. Para ello, a veces se utilizan componentes perfilados que presentan una sección transversal no uniforme a lo largo de su extensión, por ejemplo para ser particularmente rígidos a la flexión en una determinada dirección en determinados puntos. Esto significa que a lo largo de la extensión del componente respectivo, la forma de la sección transversal cambia, por ejemplo, de una forma básica redonda a una forma de caja y luego nuevamente a una forma redonda u ovalada para garantizar las circunferencias relacionadas con la sección del perfil y las transiciones correspondientes de las diversas secciones transversales perfiladas en diferentes puntos del componente.

Componentes de este tipo se pueden producir, por ejemplo, mediante el llamado proceso de doblado U-O, en el que primero se crea un componente con una sección transversal en forma de U a partir de una pletina de chapa plana, que luego se conforma en un perfil en O cerrado en una segunda etapa de trabajo. Al mismo tiempo, con un proceso de doblado U-O de este tipo, el componente se puede doblar en la dirección de su extensión, de modo que una extensión originalmente diseñada como una línea recta se conforme en una curva de extensión bidimensional o tridimensional. De esta manera, por ejemplo, se puede producir un producto semiacabado que, en una etapa de trabajo adicional, garantiza que la sección transversal se colapse por medio de un mandril insertado en la pieza en bruto. Un procedimiento de este tipo se conoce, por ejemplo, del documento EP 2205 370 B1. Sin embargo, este procedimiento tiene la desventaja de que al menos un extremo del producto semiacabado y un extremo del componente terminado deben tener una forma de sección transversal suficientemente grande para alojar el mandril de estirar. Con ello se limita el alcance del diseño al desarrollar la forma final.

Del documento EP 2282853 B1 se conoce un núcleo de soporte para un proceso U-O de este tipo, que se utiliza en un dispositivo para conformar pletinas en un perfil hueco estructurado. El núcleo de soporte presenta una pluralidad de miembros de soporte interconectados, formando los distintos miembros de soporte en posición desplazada juntos al menos parcialmente el contorno interior del perfil hueco a crear y están unidos entre sí a través de elementos de acoplamiento. En el procedimiento de fabricación correspondiente, primero se conforma una pletina en forma de U. A continuación, se introduce el núcleo de soporte en la pletina en forma de U para luego conformar la pletina en un perfil hueco mediante una técnica de conformación en U o de laminación.

Del documento DE 102009003668 A1 se conoce un procedimiento y un dispositivo para producir perfiles cerrados, en los que se coloca una pletina en los bordes que apuntan hacia arriba de las paredes laterales de una primera matriz. Se inserta un punzón en U en el troquel de la primera matriz, de modo que se conforme la pletina. Como resultado del movimiento de las paredes laterales de la primera matriz con respecto al troquel de la primera matriz, la pletina se conforma para dar una forma de sección transversal al menos parcialmente en forma de U, quedando el punzón en U posicionado en el troquel de la primera matriz. A continuación, se retira el punzón en U de la pletina conformada en forma de U y el troquel de la primera matriz, y se inserta un núcleo de soporte en la pletina en forma de U. A continuación, se coloca una segunda matriz opuesta en relación con la primera matriz. A través de las paredes laterales de la segunda matriz, que descansan sobre las paredes laterales de la primera matriz, las paredes laterales de la primera matriz se desplazan con respecto al troquel de la primera matriz, de modo que la pletina en forma de U se conforma en un perfil con una forma de sección transversal cerrada.

Para la producción de componentes estructurales para vehículos de motor, también se conoce la conformación de perfiles huecos en una forma final por medio de alta presión interna. Para ello, del documento WO 98/54370 se conoce un procedimiento de fabricación para moldear por soplado una pieza en bruto hueca calentada, que se enfría bruscamente después de la expansión en la misma herramienta de conformación introduciendo un medio de enfriamiento, de modo que el componente ya está endurecido cuando se retira de la herramienta de conformación.

Otros procesos de hidroconformado se conocen, por ejemplo, del documento WO 2010/105341 A1 y del documento DE 102007018281 A1.

En el procedimiento conocido del documento WO 2010/105341 A1 un tubo con una forma en sección transversal redonda o bien circular se conforma primero en secciones de tal manera que la forma en sección transversal se estrecha a lo largo de la extensión del tubo. Luego, utilizando un proceso de doblado, el tubo así conformado se lleva a una forma que sigue una curva bidimensional o tridimensional. Posteriormente, el producto semiacabado producido de esta manera se conforma en la forma final mediante hidroconformado. Para evitar el fallo del material durante el hidroconformado debido a la consolidación en frío durante las etapas de conformación aguas arriba, es necesario un tratamiento térmico intermedio del producto semiacabado con el fin de hacerlo conformable para la etapa de hidroconformación. El producto semiacabado también puede estar compuesto en este caso por dos segmentos perfilados soldados entre sí y ya preconformados de forma cónica, los cuales, tras su soldadura, se doblan en una máquina curvadora para aproximarse a la forma final prevista. Sin embargo, en general, este procedimiento resulta bastante complejo, ya que las consolidaciones en frío provocadas durante la fabricación del producto semiacabado deben compensarse mediante un tratamiento térmico antes de la hidroconformación.

De acuerdo con el procedimiento conocido del documento DE 10 2007 018 281 A1 es posible proporcionar el producto semiacabado a partir de dos segmentos perfilados tubulares preconformados. En este caso, los extremos de los respectivos segmentos perfilados están trabajados de tal manera que se puedan introducir uno en otro para garantizar un sellado estanco a los gases para el posterior hidroconformado. Esto a su vez requiere que ambos segmentos perfilados sean sometidos a un tratamiento especial en sus extremos, los cuales también están sujetos a altos requisitos de tolerancia, de modo que se logre un sellado estanco a los gases entre los dos segmentos perfilados. En la forma final del componente perfilado, ambos segmentos perfilados se unen a continuación mediante una unión radialmente circunferencial con arrastre de forma que, sin embargo, influye en la forma final del componente perfilado a fabricar.

También sería concebible aplicar el procedimiento conocido del documento WO 98/543 70 A1 a un producto semiacabado producido mediante el proceso de formación de perfiles U-O descrito anteriormente. Sin embargo, un proyecto de este tipo estaría sujeto al problema de que para fabricar el producto semiacabado, que a veces puede alcanzar una longitud de más de un metro, se requieren prensas especiales con una carrera extremadamente alta, por ejemplo, de más de un metro, para poder llevar a cabo el proceso de formación U-O antes mencionado. Además, los productos semiacabados correspondientes se desarrollan iterativamente junto con la herramienta para el posterior proceso de conformación a alta presión, con cambios de forma debido a los requisitos de fabricación del producto semiacabado y el producto final que influyen en el otro proceso. Por tanto, el desarrollo de un componente correspondiente es especialmente complejo.

Del documento US 2011/233961 A1 se conoce un procedimiento, en el que un elemento tubular con un grosor de pared variable, que presenta al menos un primer y un segundo material, se deforma mediante un proceso de doblado e hidroconformación.

Del documento US 2011/233961 A1 se conoce un procedimiento para la producción de un componente perfilado, en el que primero un primer segmento perfilado, que presenta una forma en sección transversal uniforme a lo largo de su extensión, y un segundo segmento perfilado, que presenta una forma en sección transversal irregular a lo largo de su extensión, se unen entre sí en un punto de unión para formar al menos una parte de un producto semiacabado, y el primer y el segundo segmento perfilado presentan para ello en el punto de unión formas en sección transversal esencialmente coincidentes entre sí, en el que el producto semiacabado se conforma en el componente perfilado en una herramienta de conformación mediante hidroconformado o prensado.

Del documento US 2007/193013 A1 se conoce un procedimiento para formar una estructura de tubo de forma compleja. Una pieza en bruto de chapa con un eje longitudinal se enrolla alrededor del eje longitudinal para formar una estructura de tubo y los bordes laterales de la pieza en bruto se sueldan entre sí para formar un tubo. A continuación, el tubo se introduce en una herramienta de hidroconformado y se presuriza para adaptar el tubo a la forma de la herramienta y, por tanto, formar la forma compleja deseada.

Del documento US 5333775 A se conoce un procedimiento para formar un componente tubular que tiene un primer y un segundo tubo, que tiene una modificación localizada selectivamente en la dirección longitudinal del grosor de la pared y/o la circunferencia. Un extremo del primer tubo es soldado a un extremo del segundo tubo directamente o por medio de un tubo de transición. La pieza en bruto del tubo se coloca en una matriz que tiene secciones de matriz cooperantes que definen una cavidad longitudinal. La pieza en bruto del tubo se hidroconforma, de modo que se deforme radialmente hacia fuera de manera correspondiente a la cavidad longitudinal de la matriz.

Del documento DE 10 2011 055643 A1 se conoce un procedimiento y una herramienta de conformación para la conformación en caliente y endurecimiento por presión de piezas de trabajo en forma de placa o preconformadas hechas de chapa de acero, en el que la pieza de trabajo se calienta a una temperatura por encima de la temperatura de austenización y luego se conforma y se enfría bruscamente en una herramienta de conformación enfriada que presenta al menos un punzón y al menos una matriz.

Ante estos antecedentes, la invención se basa en la misión de indicar un procedimiento mejorado que permita simplificar el proceso de desarrollo y reducir los costes de inversión de las máquinas de fabricación necesarias.

Este problema se resuelve mediante un procedimiento según la reivindicación 1.

El procedimiento según la invención para producir un componente perfilado al menos parcialmente endurecido prevé que inicialmente un primer segmento perfilado, que presenta una forma en sección transversal uniforme a lo largo de su extensión, y un segundo segmento perfilado, que presenta una forma en sección transversal irregular a lo largo de su extensión, se unen entre sí en un punto de unión para formar al menos una parte de un producto semiacabado, en el que el primer y el segundo segmento perfilado presentan en el punto de unión formas en sección transversal esencialmente coincidentes entre sí. Después de calentar, el producto semiacabado se conforma a una temperatura de endurecimiento en una herramienta de conformación mediante hidroconformado o prensado para formar el componente perfilado, que luego se endurece dentro de la herramienta de conformación mediante enfriamiento.

Por ejemplo, el primer perfil se puede diseñar como un tubo redondo. Alternativamente, el primer segmento perfilado se puede diseñar como un perfil uniforme ovalado o de caja. Ambos segmentos perfilados se pueden producir en procesos de laminación de perfiles relativamente simples y fácilmente controlables, por lo que los costes de producción para la sección respectiva del producto semiacabado y también los costes de inversión de las herramientas correspondientes se pueden reducir significativamente.

La invención parte, además, del hecho de que solo pocas o incluso una sola zona, por ejemplo en la forma del segundo segmento perfilado con una forma en sección transversal irregular a lo largo de su extensión, debe diseñarse como zona de transición entre dos segmentos perfilados uniformes con el fin de cumplir con los requisitos necesarios para el componente perfilado producido con el mismo para cumplir las propiedades mecánicas. De esta manera, por ejemplo en el caso de un pilar A de un descapotable, la longitud total de este segundo segmento perfilado se puede reducir de aproximadamente 1,5 m a aproximadamente 0,4 m. Por consiguiente, se pueden utilizar herramientas significativamente más pequeñas y, por lo tanto, más económicas.

En comparación con una conexión de unión posterior igualmente concebible de secciones perfiladas ya conformadas finales para formar un componente perfilado, el presente procedimiento también tiene la ventaja de que cualquier cambio estructural en los segmentos perfilados se compensa automáticamente si estos surgen del procedimiento de fabricación de los segmentos perfilados o de la creación de la conexión conjunta entre los segmentos perfilados. Cambios estructurales de este tipo ya no aparecen en el componente perfilado acabado debido al tratamiento térmico previo al hidroconformado.

Por consiguiente, el primer segmento perfilado se puede fabricar geométricamente de manera extremadamente simple y económica, limitándose entonces las etapas de conformación costosas a la producción del producto semiacabado al segundo segmento perfilado.

La conformación en la herramienta de moldeo se puede hacer simplemente presionando. Este es el caso, en particular, de los componentes perfilados geométricamente simples, en los que no es de esperar un colapso del perfil debido al proceso de prensado o solo es de esperar en una magnitud tolerable. Si, por otro lado, debe evitarse el colapso del perfil, es decir, si la pared del producto semiacabado debe colocarse contra el contorno de la herramienta de conformación, se utiliza el hidroconformado.

Según la invención, está previsto que el primer segmento perfilado se produzca mediante un proceso de laminación de perfiles, en particular mediante perfilado con rodillos o por laminación, y el segundo segmento perfilado se produzca mediante un proceso de doblado U-O. Un ejemplo del proceso de doblado U-O es, por ejemplo, el llamado proceso T3® de Thyssen-Krupp, el cual se describe, por ejemplo, en el documento EP 2205370 B1, el documento EP 2282853 B1 o el documento DE 102009003668 A1.

Según una ejecución ventajosa del procedimiento según la invención, está previsto que el segundo segmento perfilado se produzca durante su fabricación con un extremo de conexión cuya forma en sección transversal se corresponda esencialmente con la forma en sección transversal del primer componente perfilado. Esto permite que las adaptaciones de la forma en sección transversal necesarias para el encaje de los segmentos perfilados se trasladen al segundo segmento perfilado ya más costoso, por lo que el primer segmento perfilado se puede producir geométricamente de manera aún más simple y rentable.

Preferiblemente, el encaje de los segmentos perfilados puede tener lugar de manera cohesiva, por ejemplo mediante soldadura, de manera especialmente preferida mediante soldadura láser, en particular mediante soldadura láser orbital. Operaciones de encaje de este tipo permiten una realización particularmente sencilla de la unión por encaje entre los segmentos perfilados. De manera especialmente preferida, en este caso los segmentos perfilados encajan a tope, lo que permite una alta tasa de rendimiento en el dispositivo de producción.

En un perfeccionamiento de la invención se puede prever que al menos un tercer segmento perfilado encaje con el primer o segundo segmento perfilado, el cual presente una forma en sección transversal uniforme o irregular a lo largo de su extensión. De esta manera, se pueden producir productos semiacabados que, dependiendo de la configuración final deseada, ya están preconformados y, por lo tanto, se adaptan de manera óptima al proceso de hidroconformado posterior. De esta manera, se puede producir un producto semiacabado particularmente rentable para la producción de un componente perfilado, que a su vez puede estar sujeto a diferentes requisitos mecánicos por secciones o debe producirse con grados de deformación muy diferentes debido a la configuración final.

De manera especial se puede prever que al menos uno de los segmentos perfilados esté constituido por una aleación endurecible. Esto significa que la aleación respectiva puede endurecerse calentándola hasta una temperatura de endurecimiento y enfriándola posteriormente de forma brusca, es decir, por enfriamiento rápido. En este caso, esta aleación se compone preferentemente de un acero, en particular de un acero aleado para perforación. Durante el proceso de endurecimiento, el componente se calienta a la temperatura de endurecimiento. Para la explicación de la expresión, cabe señalar que una temperatura de endurecimiento es una temperatura por encima de una temperatura de transformación estructural que, por ejemplo, en el caso de un material de acero, procura una transformación estructural en una estructura austenítica. El subsiguiente enfriamiento rápido, el enfriamiento brusco, transforma la estructura en una estructura martensítica, que queda permanentemente retenida en el material cuando se ha enfriado. La estructura martensítica es más dura que la estructura original. En el caso de las aleaciones endurecibles, la dureza del material después del endurecimiento es particularmente alta en comparación con la dureza presente anteriormente. Los materiales de acero son especialmente adecuados para esto, de manera especialmente preferida los aceros de aleación de perforación. De esta manera, se pueden producir componentes de acero de alta resistencia al menos parcialmente. Un ejemplo de un tipo de acero correspondiente es 22MnB5 (véase la hoja de material SZFG 11-112, estado 05/14, disponible en http://www.salzqitterflachstahl.de/fileadmin/mediadb/szfq/informationsmaterial/produktinformationen/kal tgewalztes feinblech / deu / 22mnb5.pdf)

Según una forma de realización preferida, el hidroconformado tiene lugar mediante un gas a presión como medio de conformación, en particular a una presión entre 300 y 600 bares, realizándose el enfriamiento brusco con un medio de enfriamiento separado que, después del hidroconformado, se introduce en la herramienta de conformación, en particular en el componente perfilado formado.

La conformación del producto semiacabado en el componente perfilado terminado mediante gas a presión tiene la ventaja de que, por un lado, el suministro del gas en el intervalo de presiones mencionado anteriormente es significativamente más económico que el suministro de un líquido a presión Tal como se usa en el hidroconformado. El hidroconformado o bien prensado del producto semiacabado tiene lugar según la invención a una temperatura de endurecimiento, por ejemplo superior a 950°C. La temperatura debe estar presente hasta que comience del enfriamiento brusco para lograr el endurecimiento deseado. La alta temperatura durante la conformación determina una elasticidad incrementada del acero, de modo que éste se puede conformar por medio del gas presurizado a presiones que están claramente por debajo de las presiones comunes en la hidroconformación.

Además, un gas presenta básicamente una capacidad térmica y una conductividad térmica más bajas que un líquido, por lo que la temperatura del producto semiacabado se reduce solo de manera insignificante al introducir el medio de conformación. Por el contrario, un gas o un líquido con una conductividad térmica o capacidad térmica comparativamente más alta se usa preferiblemente como medio de enfriamiento; por ejemplo, se puede utilizar agua o una emulsión de agua en aceite como medio refrigerante. El procedimiento de hidroconformado y posterior enfriamiento brusco se puede orientar al procedimiento dado a conocer en el documento WO 98/54370 A1.

Una vez que el segmento perfilado ha sido preconformado mediante perfilado con rodillos o por laminación o el proceso de doblado U-O, el segmento perfilado respectivo se une en su punto de costura de los lados doblados, preferiblemente mediante soldadura, para formar un perfil hueco cerrado que sea lo suficientemente estanco a los fluidos como para poder ser expandido en el proceso de hidroconformación posterior o, al menos después de un prensado, poder absorber el medio de enfriamiento requerido para el enfriamiento brusco. Los cambios estructurales y las tensiones introducidas en el material por esta operación de soldadura se compensan en gran parte o incluso completamente cuando se calienta a una temperatura de endurecimiento y los procesos de transformación estructural que tienen lugar en este caso, de modo que el punto de costura correspondiente en el componente perfilado terminado ya no aparece o casi ya no aparece como un punto débil.

Un producto semiacabado para la producción de un componente perfilado, al menos parcialmente endurecido, puede proporcionar al menos dos segmentos perfilados que se encuentran uno detrás del otro en su extensión, que se unen en un punto de unión de tal manera que el producto semiacabado puede deformarse por alta presión interna o mediante prensado, presentando el primer segmento perfilado una forma en sección transversal uniforme y presentando el segundo segmento perfilado una forma irregular en sección transversal a lo largo de la extensión respectiva, y los segmentos perfilados en el punto de unión presentan formas en sección transversal sustancialmente coincidentes entre sí.

Un producto semiacabado configurado de esta manera y producido preferiblemente según el procedimiento descrito anteriormente permite una adaptación particularmente buena al proceso de prensado o al proceso de hidroconformado, optimizándose, por un lado, las propiedades de resistencia del componente perfilado producido con respecto a la cantidad de material utilizado y conformado. En particular, esto permite también cumplir con los nuevos requisitos de construcción ligera en los vehículos de motor modernos, ya que también se puede proporcionar menos material en zonas menos sometidas a esfuerzos del componente perfilado.

El segundo segmento perfilado puede estar provisto de un extremo de conexión, cuya forma en sección transversal se corresponda esencialmente con la forma en sección transversal del primer componente perfilado. Esto tiene la ventaja de que los ajustes necesarios durante la producción para el encaje posterior de los dos segmentos perfilados se concentran en el segundo segmento perfilado, que de todos modos es más complejo de producir, por lo que el primer segmento perfilado se puede producir de manera particularmente económica y sencilla.

Los segmentos perfilados se pueden encajar uno en otro preferiblemente de manera cohesiva, por ejemplo mediante soldadura, de manera especialmente preferida mediante soldadura láser, en particular mediante soldadura láser orbital. En este caso, los segmentos perfilados pueden presentar extremos de conexión que preferiblemente encajan uno en otro a tope en el punto de unión. Operaciones de unión de este tipo permiten una preparación particularmente sencilla de la conexión de unión entre los segmentos perfilados. De manera especialmente preferida, los segmentos perfilados encajan uno en otro a tope, lo que permite una alta tasa de rendimiento en el dispositivo de producción.

Preferiblemente, se puede prever que el producto semiacabado presente al menos un tercer segmento perfilado que tenga una forma en sección transversal uniforme o irregular a lo largo de su extensión.

De esta manera, el producto semiacabado ya se puede preconformar en función de la forma final deseada, de modo que se adapte de manera óptima al proceso de hidroconformado posterior.

Puede estar previsto que el al menos un segmento perfilado esté constituido por una aleación que pueda endurecerse mediante calentamiento a una temperatura de endurecimiento y posterior enfriamiento brusco, estando la aleación preferentemente constituida por un acero, en particular un acero de aleación de perforación.

En el procedimiento de acuerdo con la invención, puede estar previsto, además, que la extensión de los segmentos perfilados y/o del producto semiacabado siga, al menos por tramos, al menos una línea recta y/o curva bidimensional y/o una curva tridimensional.

Con ello, el producto semiacabado ya puede ser preconformado o bien predoblado de manera correspondiente a la forma final del componente perfilado para reducir el grado de deformación requerido en el proceso de hidroconformado a un nivel que sea permisible para el material respectivo. En particular, puede estar previsto que el segundo segmento perfilado siga una curva bidimensional y/o tridimensional, estando conformados rectos el primer segmento perfilado o también otros segmentos perfilados fijados al segundo segmento perfilado, es decir, siguiendo una línea recta en la dirección de la extensión. De esta manera, las etapas de producción complejas, tales como el doblado de un segmento perfilado o bien la producción de una forma curva se pueden concentrar en el segundo segmento perfilado que de todos modos es más costoso de producir.

Con la extensión del segmento perfilado respectivo se quiere dar a entender la parte que se conforma posteriormente en la herramienta de conformación. Eventualmente un ensanchamiento cónico previsto en un extremo del segmento perfilado, que se requiere para conectar una boca de alimentación para el medio de conformación o bien el medio de enfriamiento, no cuenta para la "extensión".

Descripción de la invención

Otros objetivos, ventajas, características y posibles aplicaciones de la presente invención resultan de la siguiente descripción de un ejemplo de realización con ayuda de los dibujos. En este caso, todas las características descritas y/o ilustradas por sí mismas o en cualquier combinación significativa forman el objeto de la presente invención, también independientemente de cómo se resumen en las reivindicaciones o su referencia.

En este caso, muestran, en parte esquemáticamente

La Figura 1, una vista del primer segmento perfilado según la invención, del segundo segmento perfilado y de un segmento perfilado antes de la unión.

La Figura 2, una vista lateral de un producto semiacabado según la invención.

La Figura 3, una vista lateral desde la izquierda de un componente perfilado según la invención.

La Figura 4, una vista lateral desde la derecha de un componente perfilado según la invención.

La Figura 5, una vista esquemática desde abajo de un producto semiacabado que se compone de un primer segmento perfilado y un segundo segmento perfilado.

La Figura 6, una vista esquemática desde abajo de un producto semiacabado con un primer segmento perfilado y un segundo segmento perfilado.

La Figura 7, una vista esquemática de una instalación de fabricación según la invención

y

la Figura 8, una representación esquemática del procedimiento de producción según la invención en etapas individuales.

Los componentes idénticos o que actúan de forma idéntica se proveen de números de referencia en las Figuras representadas a continuación sobre la base de una realización para mejorar la legibilidad.

En la Figura 1 se muestran esquemáticamente los componentes a partir de los cuales se puede fabricar el producto semiacabado 1 según la invención, que se muestra en estado ensamblado en la Figura 2. Un componente perfilado 2 producido a partir de los mismos se muestra en vistas laterales desde la izquierda en la Figura 3 y desde la derecha en la Figura 4.

En el presente ejemplo, mediante el componente perfilado 2 se forma un pilar A 8 de un descapotable, que debe realizarse de manera particularmente estable para un posible vuelco del vehículo. En particular, la zona entre un tubo superior 3 y un tubo inferior 4, que en el presente caso está realizada por una pieza intermedia 5, debe realizarse de manera que sea especialmente estable.

En la Figura 1, el tubo superior 3 se muestra en la parte superior derecha, que forma el primer segmento perfilado 19 en el sentido de la invención. El segmento perfilado 19 presenta una forma en sección transversal uniforme a lo largo de su extensión 22. Esto significa que la forma en sección transversal circular 9, a modo de ejemplo en el presente caso, es la misma en todos los puntos a lo largo de la extensión 22. En el presente caso, la propia extensión 22 sigue una línea recta 34 para el primer segmento perfilado 19. En el lado extremo, el primer segmento perfilado 19 está provisto de al menos un extremo de conexión 31. Debido a la forma en sección transversal 9 uniforme, que se puede reconocer, por ejemplo, en la Figura 5, los extremos de conexión 31 del primer segmento perfilado 19 están igualmente configurados de la misma manera. En lugar de dos extremos de conexión 31, también se puede utilizar en un extremo un ensanchamiento cónico (no mostrado, para el alojamiento estanco de una boca de conexión para el suministro de un medio de conformación o un medio de enfriamiento. Un ensanchamiento cónico de este tipo se encuentra en una parte del segmento perfilado respectivo que no tiene que ser parte de la "extensión".

El segundo segmento perfilado 20 presenta una forma en sección transversal 9, 10 irregular a lo largo de su extensión 22, que en el presente caso se ensancha desde un extremo de conexión 31 hasta un extremo de conexión 32 del segundo segmento perfilado 20. Además, la extensión 22 del segundo segmento perfilado 20 sigue una curva 30 al menos bidimensional. En el caso de la curva 30 también podría tratarse de una curva tridimensional 30, que en las representaciones de las Figuras 1 y 2 también se extiende hacia el plano de la hoja.

El segundo segmento perfilado como parte intermedia 5 presenta los dos extremos de conexión 35, 36 de diferente diseño, estando conformado el extremo de conexión 35 durante la fabricación del segmento perfilado 20 de tal manera que coincide esencialmente con el extremo de conexión 31 del primer segmento perfilado 19. Esto significa que los dos extremos de conexión 31 y 35 pueden disponerse, por ejemplo, de forma roma uno junto a otro y pueden conectarse entre sí mediante una simple operación de soldadura.

El segundo extremo 36 de conexión en el segundo segmento perfilado 20 enfrentado a lo largo de la extensión 22 al primer extremo 35 de conexión está conformado de nuevo de forma que coincide esencialmente con otro extremo 32 de conexión de un tercer segmento perfilado 21. El tercer segmento perfilado 21 se muestra en la Figura 1 en la parte inferior. Forma el tubo inferior 4 del pilar A 8 representado en la Figura 2 y presenta básicamente las mismas propiedades que el primer segmento perfilado 19. Sin embargo, en una desviación de esto, la forma en sección transversal del tercer segmento perfilado 21 según la representación de la Figura 6 no puede tener una forma circular, sino, por ejemplo, una forma en sección transversal ovalada. También es posible elegir una forma de caja u otro tipo de forma en sección transversal que sea uniforme a lo largo de la extensión 22. Estas formas en sección transversal 9, 10 también serían posibles para el primer segmento perfilado 19. Al primer segmento perfilado 19 o a los otros segmentos perfilados 20, 21 pueden unirse otros segmentos perfilados diferentes para formar el producto semiacabado 1 según la invención.

En la Figura 2 se representa el producto semiacabado 1 con el tubo superior 3, el tubo inferior 4 y la pieza intermedia 5 introducida entre ellos, que están soldados en los puntos de unión 6, 7. En este caso es especialmente adecuado un método de soldadura en el que los respectivos segmentos perfilados 19, 20, 21 están dispuestos de forma roma uno junto a otro. Aquí se puede utilizar fácilmente la soldadura láser o la soldadura láser orbital. También es posible la adición de consumibles de soldadura.

En la Figura 2 se puede reconocer que el producto semiacabado 1 presenta asimismo una extensión 22, con el resultado de que tiene una forma en sección transversal irregular a lo largo de su extensión 22. Además, la extensión 22 del producto semiacabado 1 sigue aquí una curva 30, que puede configurarse bidimensional o también tridimensionalmente.

Las Figuras 3 y 4 muestran los componentes perfilados 2 terminados en forma de pilares A 8, pudiendo reconocerse aquí que los puntos de unión 6, 7 mostradas en la Figura 2 ya no aparecen o no aparecen esencialmente en el componente perfilado 2 terminado.

Las diferentes formas en sección transversal 9, 10 de los segmentos perfilados 19, 20, 21 se representan en las Figuras 5 y 6, debiéndose representar la forma en sección transversal 9 aproximadamente en forma circular y la forma en sección transversal 10 aproximadamente en forma ovalada. En lugar de un círculo o un óvalo, también se puede prever un contorno de forma irregular o una forma de caja. Esto depende de la forma final deseada del componente perfilado 2 y de los parámetros de producción del proceso de hidroconformado en el que el producto semiacabado 1 se conforma a la forma final.

En la Figura 7 se muestra esquemáticamente una instalación de fabricación 33, en la que se puede fabricar el componente perfilado 2 según la invención. Esta instalación de fabricación 33 presenta una instalación 16 para la fabricación del producto semiacabado 16, en la que está dispuesta una conducción tubular 14 para la fabricación del primer segmento perfilado 19, es decir, el tubo superior 3, así como para la producción y el suministro del tercer segmento perfilado, el tubo inferior 4. Además, la instalación 16 para la fabricación de productos semiacabados presenta una estación de procesamiento U-O en la que se produce el segundo segmento perfilado 20, es decir, la parte intermedia 5. El tubo superior 3, el tubo inferior 4 y la parte intermedia 5 son aportadas luego a una estación de unión 13 dentro de la instalación de fabricación de productos semiacabados 16, en la que el producto semiacabado 1 se genera uniendo el tubo superior 3, el tubo inferior 4 y la parte intermedia 5. A continuación, el producto semiacabado 1 es aportado a un dispositivo de calentamiento 17 en el que se calienta a una temperatura de endurecimiento, por ejemplo superior a 950° C, para luego ser aportado en estado calentado a la herramienta de conformación 11 para su posterior conformación. La conformación tiene lugar dentro de la herramienta de conformación 11. El producto semiacabado 1 se conforma en el componente perfilado 2 mediante prensado o hidroconformado 26. El hidroconformado 26 tiene lugar introduciendo un gas presurizado y posiblemente precalentado como medio de formación en el interior del producto semiacabado 1, de modo que el material del producto semiacabado 1 descanse en un contorno de la herramienta de conformación 11 bajo la influencia de la presión del gas y, de ese modo, adopte la forma final del componente perfilado 2. El componente perfilado 2 así producido permanece entonces inicialmente en la herramienta de conformación 11.

A continuación, el gas que sirve como medio de conformación es liberado de la herramienta de conformación 11 y es reemplazado por un medio de enfriamiento, que procura el enfriamiento brusco 27 del componente perfilado 2 y, por lo tanto, el endurecimiento. La herramienta de conformación 11 y el dispositivo de calentamiento 17 pueden ser en cada caso parte de una instalación de hidroconformado 18 relacionada espacialmente.

El componente perfilado 2 así finalmente conformado y endurecido se puede aportar entonces a una estación de procesamiento posterior 12 en la que se pueden eliminar los bordes salientes y las rebabas o dilataciones cónicas previstas en el extremo para el hidroconformado 26, por ejemplo mediante corte por láser.

La secuencia del proceso del procedimiento de fabricación 34 mostrada esquemáticamente en la Figura 8 es la siguiente:

En primer lugar, tiene lugar la fabricación de perfiles 23 del primer y segundo y opcionalmente otros segmentos perfilados 19, 20, 21, que luego se ensamblan mediante la junta 24 para formar el producto semiacabado 1. A continuación, el producto semiacabado 1 se lleva a una temperatura de endurecimiento mediante calentamiento 25, por ejemplo, por encima de 950° C, para luego darle la forma final del componente perfilado 2 mediante el hidroconformado 26. El componente perfilado 2 se endurece mediante enfriamiento brusco 27 y la transformación estructural resultante. A continuación, puede tener lugar el procesamiento posterior 28 para eliminar cualquier reborde y rebaba que sobresalga.

El procedimiento 34 según la invención o bien el producto semiacabado 1 según la invención permiten producir componentes perfilados endurecidos tanto parcial como totalmente. El ensamblaje del producto semiacabado 1 utilizando diferentes segmentos perfilados 19, 20, 21 hace posible utilizar segmentos perfilados de diferentes materiales, por ejemplo, diferente templabilidad, de modo que en el mismo componente perfilado 2 surgen diferentes grados de dureza al enfriar bruscamente 27 de la temperatura de endurecimiento en una sola etapa de trabajo. Lista de símbolos de referencia

1 Producto semiacabado

2 Componente perfilado

3 Tubo superior

Tubo inferior

Parte intermedia

Punto de unión

Pilar A

Forma en sección transversal (círculo)

Forma en sección transversal (ovalada) Herramienta de conformación

Estación de procesamiento posterior

Estación de junta

Alimentación tubular

Estación de procesamiento U-O

Instalación de fabricación de productos semiacabados Dispositivo de calentamiento

Instalación de hidroconformado

Segmento perfilado

Extensión

Fabricación de perfiles

Junta

Calentamiento

Hidroconformado

Enfriamiento brusco

Procesamiento posterior

Recta

Curva

Extremo de conexión

Instalación de fabricación

Procedimiento de producción

Extremo de conexión

Claims

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento (34) para producir un componente perfilado (2), al menos parcialmente endurecido, en el que inicialmente un primer segmento perfilado (19), que presenta una forma en sección transversal uniforme (9, 10) a lo largo de su extensión (22), y un segundo segmento perfilado (20), que presenta una forma en sección transversal irregular (9, 10) a lo largo de su extensión (22), se ensamblan uno junto a otro inicialmente en un punto de unión (6) para formar al menos una parte de un producto semiacabado (1), y para ello el primer y el segundo segmento perfilado (19, 20) presentan formas en sección transversal (9, 10) que se corresponden sustancialmente entre sí en el punto de unión (6), en el que, después del calentamiento (25) a una temperatura de endurecimiento, el producto semiacabado (1) se conforma en una herramienta de conformación (11) mediante hidroconformado (26) o prensado para formar el componente perfilado (2), el cual se endurece por enfriamiento brusco (27) después de la conformación (26) en el interior de la herramienta de conformación (11), en el que el primer segmento perfilado (19) se produce mediante perfilado con rodillos o por laminación y el segundo segmento perfilado (20) se produce mediante un proceso de doblado U-O.

2. Procedimiento (34) según la reivindicación 1, caracterizado por que el segundo segmento perfilado (20), durante su fabricación, se genera con un extremo de conexión (32), cuya forma en sección transversal (9, 10) corresponde sustancialmente a la forma en sección transversal (9, 10) del primer segmento perfilado (19).

3. Procedimiento (34) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la junta (24) de los segmentos perfilados (19, 20) tiene lugar de forma cohesiva, preferiblemente mediante soldadura, de manera particularmente preferida mediante soldadura láser, en particular mediante soldadura láser orbital, en el que los segmentos perfilados (19, 20) presentan extremos de conexión (31, 32, 33) que preferiblemente encajan uno en otro a tope en el punto de unión (6).

4. Procedimiento (34) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que al primer o segundo segmento perfilado (19, 20) se añade al menos un tercer segmento perfilado (21), que tiene una forma en sección transversal uniforme o irregular (9, 10) a lo largo de su extensión (22).

5. Procedimiento (34) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que al menos uno de los segmentos perfilados (19, 20, 21) está compuesto de una aleación que puede endurecerse mediante calentamiento (25) a una temperatura de endurecimiento y posterior enfriamiento brusco (27), en el que la aleación está compuesta preferentemente de un acero, en particular de un acero aleado con boro.

6. Procedimiento (34) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el hidroconformado (26) se realiza mediante un gas a presión como medio de conformación, en particular a una presión entre 300 bares y 600 bares y el enfriamiento brusco (27) se efectúa utilizando un medio de enfriamiento separado, el cual se conduce al interior de la herramienta de conformación (11) después del hidroconformado (26).