ES2954914T3 - Proceso y sistema para el conformado a presión de una pieza de trabajo - Google Patents

Abstract

Un proceso (100) y un sistema (20, 40) para formar una pieza de trabajo (10) usando una prensa (20) que comprende un generador de presión (21), una herramienta de formación (22), y al menos en parte elásticamente deformable. elemento, se divulgan. Al menos una de la pieza de trabajo (10) o la herramienta de formación (22) se calienta y la pieza de trabajo (10) se forma usando la prensa (20) para obtener una pieza de trabajo formada (60). El calentamiento de al menos una de la pieza de trabajo (10) o la herramienta de conformación (22) es tal que la temperatura de al menos una de la pieza de trabajo (10) o la herramienta de conformación (22) durante la conformación de la pieza de trabajo (10)) a modo de formación, la presión generada por el generador de presión (21) es superior a la temperatura ambiente. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Proceso y sistema para el conformado a presión de una pieza de trabajo

CAMPO TÉCNICO

La presente invención se refiere en general al campo de tratamiento a presión.

Específicamente, la presente invención se refiere a un proceso y un sistema para el conformado una pieza de trabajo usando una prensa, en la se aplica presión para provocar que una cara de la pieza de trabajo se presione contra una herramienta de conformado de tal manera que la pieza de trabajo esté conformada según la forma de la herramienta de conformado.

ANTECEDENTES

Se usan prensas, por ejemplo, prensas del tipo de celda de presión, entre otros, cuando se conforman piezas brutas con forma de chapa o piezas de trabajo, por ejemplo, chapas de acero o aluminio, en productos usados, p. ej., en las industrias aeroespacial y automotriz. En prensas del tipo de celda de presión, una presión de fluido, por ejemplo, en el orden de cientos de bar puede aplicarse a un diafragma resiliente (p. ej., hecho de goma) para conformar la pieza bruta o pieza de trabajo a la forma de una herramienta o medios de conformado, contra los que la pieza bruta o pieza de trabajo se conforman por medio de la presión de fluido. Un ejemplo de prensas del tipo de celda de presión son las denominadas prensas Flexform -o de conformado por celda de presión- para el conformado de chapas de metal que son producidas por el solicitante.

El documento US 2014/0345793 A1 divulga una prensa con una cámara de presión y al menos un recipiente a presión elastomérico. El recipiente a presión está lleno de un fluido esencialmente incompresible que está en comunicación de fluido con una fuente de fluido sometida a presión. Dos mitades cilindricas de prensa que pueden cerrarse y una pluralidad de cintas cilindricas que son conectables en forma deslizante sobre los extremos de las mitades de prensa. Dos mitades de prensa que pueden cerrarse y una pluralidad de pares de brazos de refuerzo distanciados entre sí y articulados. Cada par de brazos está distanciado de, pero unido a, cada par de brazos adyacente, de modo que todos los pares de brazos pueden abrirse y cerrarse juntos.

El documento US 3,701,190 divulga un dispositivo para utilizar en la y un procedimiento de compactado de un objeto, como un aspa de ventilador o compresor hecha de capas de un material compuesto de fibras de alta resistencia en una matriz metálica con calor aplicado durante el compactado, en el que una presión de fluido se aplica sobre el objeto durante el calentamiento para asegurar una compactación completa y una eliminación de cualquier vacío en el objeto.

El documento US 3,546,221 divulga un procedimiento de moldeado de chapas o placas de polímeros termoplásticos para formar objetos moldeados por medio de una operación de conformado a temperaturas debajo de aquellas a las que chapas o placas de ese tipo pueden termoconformarse.

El documento W0 2010/130879 A1 divulga un procedimiento, para fabricar objetos con la ayuda de un molde, en el que el objeto a fabricar se comprime en un molde mediante un medio de presión en forma líquida por medio de aplicación de presión sobre el material a fabricar en una cámara de presión provista de una primera parte de cámara y una segunda parte de cámara.

El documento EP 1666 170 A1 divulga un dispositivo de moldeo líquido a presión y un procedimiento de moldeo líquido a presión para moldear un cuerpo moldeado que tiene una forma predeterminada por medio de sujeción de una placa de material por una primera matriz que presiona la placa de material con un medio líquido a presión y una segunda matriz, en la que se conforma una superficie rebajada de moldeo que tiene una forma predeterminada, y que presiona la placa de metal con el medio líquido para poner la placa de material en contacto con las superficie de los rebajos de moldeo.

El documento EP 0238981 A1 divulga una planta de prensa con una prensa de conformado del tipo de celda de presión con espacio de conformación de la prensa mejorado, especialmente en lo referente a la profundidad del espacio de conformado. El documento EP 0238981 A1 divulga que esto se consigue por medio de diseño de la bandeja de la prensa con placa de fondo plana y un bastidor de bandeja desmontable que descansa sobre la placa de fondo.

El documento WO 03/095186 A1 divulga un procedimiento en una prensa del tipo de celda de presión que comprende una herramienta de conformado y, separado de la misma, un diafragma, que define un espacio de conformado, en el que se inserta una pieza bruta para el conformado de la misma contra la herramienta de conformado presionando el diafragma contra la pieza bruta.

RESUMEN

Las prensas de tipo Flexform por lo general tiene capacidad para presiones máximas de operación entre aproximadamente 800-200 MPa.

Una prensa del tipo de celda de presión comprende generalmente un cuerpo de prensa que absorbe fuerzas y define una cámara de prensa. Según un ejemplo, en una parte superior de la cámara de prensa están dispuestos una placa de prensa y un diafragma de goma u otro material resiliente que forman juntos una celda de presión. La celda de presión comunica con una fuente de presión y se expande cuando se suministra un medio de presión. En la parte inferior de la cámara de prensa están dispuestos usualmente un soporte estructural o una bandeja que pueden comprender una placa de fondo que tiene un bastidor de bandeja. La bandeja puede soportar una herramienta de conformado, una pieza de trabajo o una pieza bruta a conformar (o maquinar) y en general una esterilla de goma u otro material resiliente que cubra la herramienta de conformado y la pieza bruta. Cuando se conforman piezas brutas o piezas de trabajo con forma de chapa, la chapa puede colocarse en la prensa de tal manera que una de las caras de la chapa mire hacia la herramienta de conformado. Una membrana o diafragma resilientes pueden disponerse sobre la otra cara de la chapa. Un espacio cerrado entre el diafragma y la placa de prensa ubicado encima del diafragma forma la celda de presión. El espacio cerrado está lleno de un medio de presión, como, por ejemplo, aceite mineral, durante el proceso de conformado. Por medio de la introducción de medio de presión adicional en la celda de presión se aumenta la presión en la celda de presión, por lo que se provoca que el diafragma resiliente se expanda hacia abajo hacia dentro de la bandeja y aplique presión de conformado sobre la chapa posicionada sobre la bandeja. Por consiguiente, el diafragma resiliente se presiona, durante el estiramiento, contra la chapa que a su vez se adapta cada vez más o hasta completamente a (o encaja con) la forma de la herramienta de conformado. Debido a que el diafragma resiliente se presiona contra la chapa durante el estiramiento, el diafragma resiliente puede conformar la chapa en y alrededor de cualquier característica de la superficie de conformado de la herramienta de conformado. La presión en la celda de presión se libera entonces (o posiblemente se mantiene hasta que haya transcurrido un cierto período), tras lo cual el diafragma resiliente puede retornar a su posición no estirada. Luego, el diafragma resiliente puede quitarse, después de lo cual el componente conformado puede extraerse de la prensa.

En lugar de usar una membrana o diafragma resilientes para conformar la pieza de trabajo o la pieza bruta, mediante presión de fluido aplicando presión sobre el diafragma resiliente como se describió anteriormente, pueden usarse una almohadilla elásticamente deformable o un cojín flexible, como, por ejemplo, una almohadilla de goma. Una prensa que emplea una almohadilla o un cojín de ese tipo puede operar en forma similar a una prensa del tipo de celda de presión como se describió anteriormente, pero puede no necesitar una celda de presión, en la que se introduce medio de presión para aplicar presión de conformado sobre la pieza de trabajo o pieza bruta. En lugar de ello, al conformar piezas brutas o piezas de trabajo, la pieza de trabajo o pieza bruta se colocan en la prensa de tal manera que una de las caras de la pieza de trabajo o pieza bruta mire hacia la herramienta de conformado y la otra cara mire hacia la almohadilla o el cojín. La almohadilla o el cojín pueden presionarse entonces contra la pieza bruta o pieza de trabajo mediante algún medio generador de presión, p. ej., un ariete, unido mecánicamente a la almohadilla o al cojín. Debido a la deformabilidad de la almohadilla o cojín elásticamente deformable puede deformarse para provocar que la cara de la pieza bruta o pieza de trabajo se presione contra la herramienta de conformado de tal manera que la pieza de trabajo se conforme esencialmente o hasta completamente según la forma de la superficie de la herramienta de conformado, en forma similar a la prensa del tipo de celda de presión como se describió anteriormente. Debido a la deformación de la almohadilla o del cojín para provocar que la cara de la pieza bruta o pieza de trabajo se presionen contra la herramienta de conformado, la almohadilla o el cojín puede conformar la pieza bruta o pieza de trabajo en y alrededor de cualquier característica de superficie de la superficie de conformado de la herramienta de conformado.

Estudios experimentales que han sido realizados por el solicitante han indicado que en un conformado 'flexible' de este tipo de una pieza de trabajo, empleando un elemento al menos parcialmente elásticamente deformable, como, por ejemplo, una membrana o diafragma resilientes, una almohadilla elásticamente deformable, o un cojín elásticamente deformable, como se describió anteriormente, puede ser beneficioso llevar a cabo el conformado de la pieza de trabajo a altas temperaturas. Por ejemplo, la pieza de trabajo y/o la herramienta de conformado pueden calentarse de tal manera que la temperatura de la pieza de trabajo y/o la herramienta de conformado durante el conformado de la pieza de trabajo sea alta en comparación con la temperatura ambiente (p. ej., entre 200 oC y 500 oC, como entre 250 oC y 350 oC, o entre 250 °C y 300 °C).

Por ejemplo, en la industria aeroespacial se usan frecuentemente componentes a base de aluminio. Es posible producir componentes de alta calidad a base de aluminio usando un conformado flexible 'en frío' (es decir, utilizando un conformado flexible, como se describió anteriormente, pero donde el conformado de la pieza de trabajo no se lleva a cabo mientras la pieza se calienta a una alta temperatura). Sin embargo, se espera que el uso de componentes hechos de compuestos o aleaciones metálicas, como aleaciones de titanio, aumente en la industria aeroespacial, mientras que se espera que el uso de componentes de aluminio tradicionales disminuya en la industria aeroespacial. Sin embargo, puede representar un desafío producir componentes de compuestos o aleaciones metálicas, como aleaciones de titanio, usando el conformado flexible en frío, siendo esos componentes de calidad suficiente, p. ej., para el uso en la industria aeroespacial. Por ejemplo, las aleaciones de titanio tienen en general una resistencia relativamente alta y puede representar un desafío conformar una pieza de trabajo de aleación de titanio en conformidad con la forma deseada o requerida del componente usando el conformado flexible 'en frío'. Se espera que los componentes de compuestos o aleaciones metálicas, como aleaciones de titanio, sean útiles también en otras industrias, como la industria automotriz. Los estudios experimentales llevados a cabo por el solicitante indican que el conformado 'flexible' de la pieza de trabajo a altas temperaturas puede facilitar o hasta permitir el conformado de piezas de trabajo hechas de compuestos o aleaciones metálicas, como aleaciones de titanio, en el que la piezas de trabajo formadas —o los componentes formados— de este modo tienen una calidad suficiente (p. ej., con respecto a la conformidad con la forma deseada o requerida del componente), por ejemplo, para el uso en las industrias automotriz o aeroespacial.

En vista de lo anterior es un objetivo de la presente invención poner a disposición un proceso y un sistema para conformar a alta presión una pieza de trabajo que puede estar hecha de compuestos o aleaciones metálicas, como aleaciones de titanio, en los que las piezas de trabajo conformadas de este modo tienen una calidad suficiente, p. ej., para el uso en las industrias automotriz o aeroespacial.

Para abordar al menos uno de este objetivo y otros objetivos se ponen a disposición un proceso y un sistema según las reivindicaciones independientes. Las reivindicaciones dependientes definen formas de fabricación preferidas.

Según un primer aspecto se pone a disposición un procedimiento o un proceso para el conformado de una pieza de trabajo, o pieza bruta, usando una prensa que comprende un generador de presión, una herramienta de conformado y un elemento al menos parcialmente deformable elásticamente. Durante el conformado de la pieza de trabajo, la pieza de trabajo está dispuesta adyacente a la herramienta de conformado y al elemento elásticamente deformable, y entre una cara del elemento elásticamente deformable y una superficie de conformado de la herramienta de conformado, de modo que una cara de la pieza de trabajo mira hacia el elemento elásticamente deformable y otra cara de la pieza de trabajo mira hacia la herramienta de conformado. El generador de presión está configurado para ejercer (posiblemente en forma controlable) una presión de conformado de al menos 5 MPa sobre el elemento elásticamente deformable y/o la herramienta de conformado para aplicar presión sobre al menos una de una cara del elemento elásticamente deformable opuesta a la cara del elemento elásticamente deformable que mira hacia la pieza de trabajo o la herramienta de conformado (p. ej., una superficie de la herramienta de conformado opuesta a la superficie de conformado). La aplicación de presión sobre al menos una de la cara del elemento elásticamente deformable o de la herramienta de conformado provoca que el elemento elásticamente deformable se deforme para provocar que la cara de la pieza de trabajo que mira hacia la herramienta de conformado y la superficie de conformado se presionen una contra la otra de tal manera que la pieza de trabajo se conforme al menos parcialmente según la forma de la superficie de conformado. El proceso comprende el calentamiento de al menos una de la pieza de trabajo o la herramienta de conformado, y el conformado de la pieza de trabajo usando la prensa para obtener la pieza de trabajo conformada. El calentamiento de al menos una de la pieza de trabajo o la herramienta de conformado es tal que la temperatura de la al menos una de la pieza de trabajo o la herramienta de conformado durante el conformado de la pieza de trabajo mediante la presión de conformado es más alta que la temperatura ambiente.

Según un segundo aspecto se pone a disposición un sistema para el conformado de una pieza de trabajo. El sistema comprende una prensa y un dispositivo de calentamiento. La prensa comprende un generador de presión, una herramienta de conformado y al menos un elemento parcialmente elásticamente deformable. Durante el conformado de la pieza de trabajo, la pieza de trabajo está dispuesta adyacente a la herramienta de conformado y al elemento elásticamente deformable, y entre una cara del elemento elásticamente deformable y una superficie de conformado de la herramienta de conformado, de modo que una cara de la pieza de trabajo mira hacia el elemento elásticamente deformable y otra cara de la pieza de trabajo mira hacia la herramienta de conformado. El generador de presión está configurado para ejercer (posiblemente en forma controlable) una presión de conformado de al menos 5 MPa sobre el elemento elásticamente deformable y/o la herramienta de conformado para aplicar presión sobre al menos una de una cara del elemento elásticamente deformable opuesta a la cara del elemento elásticamente deformable que mira hacia la pieza de trabajo o la superficie de conformado (p. ej., una superficie de la herramienta de conformado opuesta a la superficie de conformado). La aplicación de presión sobre la al menos una de la cara del elemento elásticamente deformable o la herramienta de conformado provoca que el elemento elásticamente deformable se deforme para provocar que la cara de la pieza de trabajo que mira hacia la herramienta de conformado y la superficie de conformado se presionen una contra la otra de tal manera que la pieza de trabajo se conforme al menos parcialmente según la forma de la superficie de conformado para obtener una pieza de trabajo conformada. El dispositivo de calentamiento está configurado para calentar al menos una de la pieza de trabajo o la herramienta de conformado de tal manera que la temperatura de la al menos una de la pieza de trabajo o la herramienta de conformado durante el conformado de la pieza de trabajo mediante la presión de conformado sea más alta que la temperatura ambiente.

Por consiguiente, según el primer y segundo aspecto, la pieza de trabajo se conforma mediante conformado 'flexible', en el que la pieza de trabajo y/o la herramienta de conformado se han calentado a una alta temperatura y el conformado se lleva a cabo mientras la pieza de trabajo y/o la herramienta de conformado se encuentran a una temperatura que es más alta que la temperatura ambiente. Como se mencionó anteriormente, estudios experimentales que llevó a cabo el solicitante han indicado que un conformado 'flexible' de este tipo puede facilitar o hasta permitir un conformado de piezas de trabajo hechas de compuestos o aleaciones metálicas, como aleaciones de titanio, en el que las piezas de trabajo conformadas —o los componentes conformados— de este modo tiene una calidad suficiente, por ejemplo, para el uso en las industrias automotriz o aeroespacial. Como un ejemplo, las aleaciones de titanio tienen en general una resistencia relativamente alta y puede representar un desafío conformar piezas de trabajo de aleación de titanio en conformidad con la forma deseada o requerida del componente usando el conformado flexible 'en frío'.

En el marco de la presente aplicación se entiende por elemento elásticamente deformable que el elemento puede deformarse cuando se aplica una presión (suficientemente alta) sobre el elemento y que cuando la presión deja de ser aplicada sobre el elemento, el elemento retorna elásticamente a su forma inicial. El elemento elásticamente deformable puede, por ejemplo, comprender una membrana o diafragma resilientes, una almohadilla (o almohadilla de presión) o un cojín, como se describió anteriormente. El elemento elásticamente deformable puede, por ejemplo, estar formado por o incluir goma natural y/o sintética. Como ejemplo no limitante, el elemento elásticamente deformable puede, por ejemplo, estar formado por o incluir poliuretano.

Al usar el proceso y el sistema según el primer y segundo aspecto para conformar una pieza de trabajo en un componente o producto que, por ejemplo, pueden usarse en las industrias aeroespacial y automotriz, la forma de la superficie de conformado de la herramienta de conformado puede corresponder a, o corresponder esencialmente a, la forma del componente o producto.

El generador de presión puede estar configurado para ejercer una presión de conformado en un rango de presiones de (aproximadamente) 5 MPa a (aproximadamente) 200 MPa (es decir, 50 bar a 2000 bar) sobre el elemento elásticamente deformable y/o la herramienta de conformado. Preferiblemente, el generador de presión puede estar configurado para ejercer una presión de conformado en un rango de presiones de (aproximadamente) 50 MPa a (aproximadamente) 200 MPa sobre el elemento elásticamente deformable y/o la herramienta de conformado. Según otro ejemplo, el generador de presión puede estar configurado para ejercer una presión de conformado en un rango de presiones de (aproximadamente) 5 MPa (o 50 MPa) a (aproximadamente) 140 a 150 MPa sobre el elemento elásticamente deformable y/o la herramienta de conformado.

La al menos una de la pieza de trabajo o la herramienta de conformado pueden, por ejemplo, calentarse de tal manera que la temperatura de la al menos una de la pieza de trabajo o la herramienta de conformado se encuentre, durante el conformado de la pieza de trabajo, entre (aproximadamente) 200 °C y (aproximadamente) 500 °C, como entre 250 °C y 350 °C, o preferiblemente entre 250 °C y 300 °C.

Los estudios experimentales mencionados previamente que ha llevado a cabo el solicitante han indicado en un conformado 'flexible' de este tipo —cuando se lleva a cabo usando una presión de conformado en un rango de presiones de (aproximadamente) 50 MPa a (aproximadamente) 200 MPa, y estando la pieza de trabajo y/o la herramienta de conformado calentada/s de tal manera que la temperatura de estas durante el conformado de la pieza de trabajo se encuentre entre (aproximadamente) 200 °C y (aproximadamente) 500 °C, preferiblemente entre 250 °C y 350 °C, o hasta más preferiblemente entre 250 °C y 300 °C — puede ser particularmente ventajoso facilitar o permitir un conformado de piezas de trabajo hechas de compuestos o aleaciones metálicas, como aleaciones de titanio, en el que las piezas de trabajo conformadas —o componentes conformados— de este modo tienen una calidad suficiente, por ejemplo, para el uso en las industrias automotriz o aeroespacial.

Según el primer y segundo aspecto, el calentamiento de al menos una de la pieza de trabajo o la herramienta de conformado de tal manera que la temperatura de la al menos una de la pieza de trabajo o la herramienta de conformado durante el conformado de la pieza de trabajo mediante la presión de conformado es más alta que la temperatura ambiente. Esto puede tener como consecuencia que la pieza de trabajo y/o la herramienta de conformado puedan calentarse antes de que tenga lugar el conformado real de la pieza de trabajo, y que la pieza de trabajo y/o la pieza de conformado puedan encontrarse en un estado caliente en comparación con el ambiente, mientras tiene lugar el conformado real mediante la presión de conformado.

Como se indicó anteriormente, puede provocarse que la cara de la pieza de trabajo que mira hacia la herramienta de conformado y la superficie de conformado se presionen una contra la otra, de tal manera que la pieza de trabajo esté conformada al menos parcialmente según la forma de la superficie de conformado para obtener una pieza de trabajo conformada, por aplicación de presión sobre la cara del elemento elásticamente deformable, por aplicación de presión sobre la herramienta de conformado (p. ej., sobre una cara o superficie de esta, como una superficie opuesta a la superficie de conformado) o por aplicación de presión sobre tanto la cara del elemento elásticamente deformable como la herramienta de conformado. En el marco de la presente aplicación se entiende por aplicación de presión sobre una cara o superficie de un elemento que se aplica presión sobre al menos una porción de la cara o superficie del elemento o hasta sobre toda, o esencialmente toda, la cara o superficie del elemento.

En el marco de la presente aplicación se entiende por la pieza de trabajo que se conforma al menos parcialmente según la forma de la superficie de conformado que al menos una parte o porción de la pieza de trabajo se conforman sustancialmente o hasta completamente según la forma de la superficie de la herramienta de conformado o para coincidir sustancialmente o hasta completamente con la forma de la superficie de conformado de la herramienta de conformado. Sin embargo, debe entenderse que en función de la aplicación no es necesaria una coincidencia exacta entre la pieza de trabajo conformada y la forma de la superficie de conformado de la herramienta de conformado.

En el marco de la presente aplicación se entiende por temperatura ambiente la temperatura del entorno general del lugar, en el que se lleva a cabo el conformado de la pieza de trabajo. Por ejemplo, si el conformado de la pieza de trabajo se lleva a cabo dentro de una sala de un edificio o una estructura, la temperatura ambiente puede ser la temperatura del aire dentro de la sala cuando se lleva a cabo el conformado de la pieza de trabajo.

Como se mencionó anteriormente, el generador de presión está configurado para ejercer una presión de conformado sobre el elemento elásticamente deformable y/o la herramienta de conformado para aplicar presión sobre al menos una de una cara del elemento elásticamente deformable opuesta a la cara del elemento elásticamente deformable que mira hacia la pieza de trabajo o la herramienta de conformado. Debe entenderse que la una cara del elemento elásticamente deformable, sobre la que puede estar aplicándose presión y es opuesta a la cara del elemento elásticamente deformable que mira hacia la pieza de trabajo, no debe ser necesariamente exactamente opuesta a la cara del elemento elásticamente deformable que mira hacia la pieza de trabajo, pero puede ser esencialmente opuesta a la cara del elemento elásticamente deformable que mira hacia la pieza de trabajo, o puede estar ubicada en otro lugar, siempre que permita el conformado de la pieza de trabajo mediante la presión de conformado a llevar a cabo.

En el marco de la presente aplicación se entiende por diferentes elementos o componentes, o caras de estos, que miran unos hacia otros (p. ej., por una cara de la pieza de trabajo que mira hacia la herramienta de conformado) que los diferentes elementos o componentes, o caras de estos, están dirigidos unos hacia otros. Posiblemente pueda haber uno o más elementos o componentes intermedios dispuestos entre los diferentes elementos o componentes, o caras de estos, que miran unos hacia otros. Por ejemplo, como se explicará adicionalmente a continuación, un elemento térmicamente aislante —por ejemplo, formado por una tapa (u otro medio de cierre) o cubierta térmicamente aislante— pueden estar dispuestos entre la pieza de trabajo y el elemento elásticamente deformable, o entre la pieza de trabajo y la cara del elemento elásticamente deformable que mira hacia la pieza de trabajo (al menos) durante el conformado de la pieza de trabajo.

Un elemento térmicamente aislante puede estar dispuesto entre la pieza de trabajo y el elemento elásticamente deformable de tal manera que el elemento térmicamente aislante esté dispuesto adyacente a la pieza de trabajo, respectivamente al elemento elásticamente deformable, de modo de aislar térmicamente el elemento elásticamente deformable de la pieza de trabajo durante el conformado de la pieza de trabajo.

La herramienta de conformado y la pieza de trabajo están dispuestas en un recipiente que comprende al menos una abertura, de manera que, cuando la herramienta de conformado y la pieza de trabajo están dispuestas en el recipiente, una cara de la pieza de trabajo mira hacia la herramienta de conformado y otra cara de la pieza de trabajo está dirigida hacia la al menos una abertura. La pieza de trabajo y la herramienta de conformado se calientan cuando están en el recipiente. El recipiente está dispuesto en la prensa de tal manera que la otra cara de la pieza de trabajo, que está dirigida hacia la al menos una abertura, mira hacia el elemento elásticamente deformable, llevándose a cabo el conformado de la pieza de trabajo usando la prensa, mientras la herramienta de conformado y la pieza de trabajo se encuentran en el recipiente. El elemento térmicamente aislante puede estar dispuesto con respecto al recipiente de tal manera que el elemento térmicamente aislante cierre al menos parcialmente la al menos una abertura del recipiente.

El calentamiento de la al menos una de la pieza de trabajo o la herramienta de conformado puede, por ejemplo, llevarse a cabo usando calentamiento por inducción.

El calentamiento de la al menos una de la pieza de trabajo o la herramienta de conformado puede llevarse a cabo en un dispositivo de calentamiento dispuesto separadamente con respecto a la prensa.

La pieza de trabajo conformada puede enfriarse activamente.

El proceso puede comprender al menos uno de recorte o raspado o palpado de al menos una dimensión de la pieza de trabajo conformada.

El elemento elásticamente deformable puede, por ejemplo, estar formado por o incluir goma natural y/o sintética.

El sistema acorde puede comprender un elemento térmicamente aislante dispuesto entre la pieza de trabajo y el elemento elásticamente deformable de tal manera que el elemento térmicamente aislante esté dispuesto adyacente a la pieza de trabajo, respectivamente al elemento elásticamente deformable, para aislar el elemento elásticamente deformable de la pieza de trabajo durante el conformado de la pieza de trabajo.

El sistema comprende un recipiente que comprende al menos una abertura. El recipiente está dispuesto para alojar la herramienta de conformado y la pieza de trabajo de tal manera que, cuando la herramienta de conformado y la pieza de trabajo están dispuestas en el recipiente, una cara de la pieza de trabajo mira hacia la herramienta de conformado y otra cara de la pieza de trabajo está dirigida hacia la al menos una abertura. El dispositivo de calentamiento está configurado para calentar la pieza de trabajo y la herramienta de conformado cuando estas se encuentran en el recipiente. El recipiente puede disponerse en la prensa de tal manera que la otra cara de la pieza de trabajo, que está dirigida hacia la al menos una abertura, mire hacia el elemento elásticamente deformable, llevándose a cabo el conformado de la pieza de trabajo usando la prensa mientras la herramienta de conformado y la pieza de trabajo se encuentran en el recipiente.

Al menos una porción del recipiente puede estar térmicamente aislada.

La herramienta de conformado puede estar dispuesta en la prensa en forma extraíble.

El elemento elásticamente deformable puede comprender una membrana o diafragma resilientes. El generador de presión puede estar configurado para ejercer en forma controlable la presión de conformado sobre el elemento elásticamente deformable mediante el suministro controlable de un medio de presión a una celda de presión, en la que está dispuesto el elemento elásticamente deformable, por lo cual el medio de presión aplica presión sobre la una cara del elemento elásticamente deformable.

El elemento elásticamente deformable puede comprender una almohadilla o un cojín. El generador de presión puede estar configurado para ejercer en forma controlable la presión de conformado sobre el elemento elásticamente deformable presionando en forma controlable el elemento elásticamente deformable contra la pieza de trabajo.

La pieza de trabajo puede, por ejemplo, comprender al menos una de: una pieza bruta, una placa o una chapa de metal. La pieza de trabajo puede, por ejemplo, comprender un material seleccionado de al menos uno de: al menos un compuesto, aluminio o titanio, o cualquier aleación de esos, acero, níquel o una aleación que incluya níquel.

Más objetos y ventajas de la presente invención se describen a continuación mediante formas de fabricación ejemplares. Los expertos en la materia comprenderán que dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas pueden realizarse diferentes características de la presente invención para crear formas de fabricación diferentes de las descritas aquí.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Se describen a continuación formas de fabricación ejemplificadoras de la presente invención, tomando como referencia los dibujos adjuntos.

La figura 1 es una vista esquemática que ilustra un proceso según una forma de fabricación de la presente invención. La figura 2 es una vista esquemática, parcialmente en sección, de un recipiente usado en el proceso ilustrado en la figura 1.

Las figuras 3 y 4 son vistas esquemáticas laterales de una prensa y una pieza de trabajo según una forma de fabricación de la presente invención.

Todas las figuras son esquemáticas, no necesariamente en escala y en general solo muestran partes que son necesarias para aclarar formas de fabricación de la presente invención, en las que otras partes pueden omitirse o meramente proponerse.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

La presente invención se describe a continuación tomando como referencia los dibujos acompañantes, en los que se muestran formas de fabricación ejemplificadoras de la presente invención. Sin embargo, la presente invención puede estar materializada de varias formas diferentes y no debería interpretarse como limitada a las formas de fabricación de la presente invención expuestas aquí; más bien, estas formas de fabricación se ponen a disposición a título de ejemplo, de modo que esta divulgación transmitirá el alcance de la presente invención a aquellos que son expertos en la materia.

La figura 1 es una vista esquemática que representa un proceso 100 según una forma de fabricación de la presente invención. El proceso 100 es para el conformado de una pieza de trabajo 10 usando una prensa 20. El proceso 100 puede, por ejemplo, usarse para conformar la pieza de trabajo 10 a un componente o producto que, por ejemplo, pueden usarse en las industrias aeroespacial y automotriz. La prensa 20 comprende un generador de presión, indicado esquemáticamente con 21, una herramienta de conformado 22 (no mostrada en la figura 1 —comparar figura 2) y un elemento al menos parcialmente elásticamente deformable (no mostrado en la figura 1). La forma de la herramienta de conformado 22 (y en particular su superficie de conformado como se describe adicionalmente a continuación) puede corresponder a, o corresponder esencialmente a, la forma deseada o requerida del componente o producto.

El proceso 100 comprende los pasos 110, 120, 130, 140 y 150 que se describen a continuación. Las flechas en la figura 1 indican el orden, en el que los pasos 110, 120, 130, 140 y 150 en el proceso 100 se llevan a cabo según la forma de fabricación ilustrada en la figura 1.

En 110 se pone a disposición una pieza de trabajo 10, debiendo la pieza de trabajo 10 conformarse mediante el proceso 100. La pieza de trabajo 10 puede, por ejemplo, comprender al menos una de una pieza bruta, una placa o una chapa de metal, pero no está limitada a ello. La pieza de trabajo 10 puede, por ejemplo, comprender un material seleccionado de al menos uno de: al menos un compuesto, aluminio o titanio, o cualquier aleación de esos, acero, níquel o una aleación que incluya níquel, pero no está limitada a ello.

Según la forma de fabricación ilustrada de la presente invención puede estar previsto un recipiente 30. Como se ilustra en la figura 1, el recipiente 30 puede tener la forma de un cubo o un prisma. El recipiente 30 está dispuesto para alojar la herramienta de conformado 22 y la pieza de trabajo 10. El recipiente 30 puede ser hueco (es decir, puede incluir una o más cavidades) al menos parcialmente y puede comprender al menos una abertura, p. ej., para poner a disposición un acceso para un usuario al interior de la parte hueca del recipiente 30. La al menos una abertura puede estar dimensionada de tal manera que permita la inserción y el retiro de la herramienta de conformado 22 y la pieza de trabajo 10 en y del recipiente 30. Otra manera de describir el recipiente 30 es que este puede comprender un fondo y paredes laterales verticales, las cuales terminan en la parte superior en un borde periférico que rodea una abertura dirigida hacia arriba. El recipiente 30 está dispuesto para alojar la herramienta de conformado 22 y la pieza de trabajo 10 de tal manera que, cuando estas están dispuestas en el recipiente 30, una cara de la pieza de trabajo 10 mira hacia la herramienta de conformado 22 y otra cara de la pieza de trabajo 10 está expuesta al exterior del recipiente 30 o dirigida hacia la abertura. Una disposición de este tipo está ilustrada en la figura 2 que es una vista esquemática parcialmente en sección del recipiente 30 y que se describe a continuación. El recipiente 30 facilita o permite la capacidad de movimiento de lanzadera del subgrupo de la herramienta de conformado 22 y la pieza de trabajo 10, es decir, el movimiento del subgrupo de la herramienta de conformado 22 y la pieza de trabajo 10 como un todo entre un lugar y otro.

En 120, la pieza de trabajo 10 y la herramienta de conformado 22 se calientan. Según la forma de fabricación ilustrada de la presente invención se calientan tanto la pieza de trabajo 10 como la herramienta de conformado 22. Sin embargo, debe entenderse que un calentamiento tanto de la pieza de trabajo 10 como de la herramienta de conformado 22 puede no ser requerido y puede ser suficiente calentar solo una de estas (la pieza de trabajo 10 o la herramienta de conformado 22). Según la forma de fabricación de la presente invención ilustrada en la figura 1, la pieza de trabajo 10 y la herramienta de conformado 22 se calientan mientras están ubicadas en el recipiente 30 (posiblemente mediante calentamiento del recipiente 30). Al menos una porción del recipiente 30 puede estar térmicamente aislada. Debe entenderse que la pieza de trabajo 10 y/o la herramienta de conformado 22 pueden calentarse mientras no están dispuestas en un recipiente 30. Además, según la forma de fabricación ilustrada de la presente invención, el calentamiento de la pieza de trabajo 10 y la herramienta de conformado 22 se lleva a cabo mediante un dispositivo de calentamiento 40 en forma de un dispositivo de calentamiento por inducción (p. ej., en forma de una denominada mesa de inducción). Sin embargo, es posible calentar la pieza de trabajo 10 y/o la herramienta de conformado 22 mediante otro tipo de dispositivo de calentamiento, como, por ejemplo, cualquier dispositivo de calentamiento adecuado como se los conoce en el estado de la técnica. Los dispositivos de calentamiento por inducción proporcionan una buena posibilidad de control del proceso de calentamiento. Para alcanzar la temperatura deseada de la pieza de trabajo 10 y/o la herramienta de conformado 22, pueden disponerse sensores de temperatura (no mostrados en la figura 1) para medir la temperatura en diferentes lugares sobre la pieza de trabajo 10 y/o la herramienta de conformado 22 durante el calentamiento de estas. Dado que los dispositivos de calentamiento por inducción se conocen tan bien en el estado de la técnica, no se los continuará describiendo aquí.

Como se ilustra en la figura 2, un elemento térmicamente aislante 31, p. ej., en forma de una tapa térmicamente aislante 31 u otro medio de cierre, puede colocarse sobre la abertura 32 del recipiente 30 para reducir o hasta minimizar pérdidas térmicas durante una posterior manipulación del recipiente 30 en el proceso 100, como durante el transporte del recipiente 30 a la prensa 20. El elemento térmicamente aislante 31 o la tapa térmicamente aislante 31 pueden usarse para cerrar (esencialmente) en forma completa o parcialmente la abertura 32 del recipiente 30. El elemento térmicamente aislante 31 o la tapa térmicamente aislante 31 pueden proporcionar una aislación térmica entre el elemento elásticamente deformable y la pieza de trabajo 10 durante el conformado de la pieza de trabajo 10.

Como se ilustra en la figura 1, el dispositivo de calentamiento 40 puede estar configurado para calentar varias piezas de trabajo y posiblemente herramientas de conformado correspondientes al mismo tiempo. Cualquier otra pieza de trabajo y correspondiente herramienta de conformado que puedan calentarse por medio del dispositivo de calentamiento 40 pueden disponerse también en un recipiente, como se ilustra en la figura 1.

Como se ilustra en las figuras 1 y 2, la herramienta de conformado 22 puede estar dispuesta en la prensa 20 en forma extraíble. Por consiguiente, la herramienta de conformado 22 puede cambiarse por otra herramienta de conformado que, por ejemplo, puede presentar una forma diferente de su superficie de conformado, por lo cual se facilita o permite un conformado de piezas de trabajo a diferentes formas, según sea requerido o deseado en diferentes aplicaciones o situaciones. Un ejemplo de una forma que puede tener la superficie de conformado 23 se indica en la figura 2.

En 130, la pieza de trabajo 10 calentada 10 y la herramienta de conformado 22 se llevan a la prensa 20 para el conformado de la pieza de trabajo 10 usando la prensa 20 para obtener una pieza de trabajo conformada 60. Como se ilustra en la figura1, la pieza de trabajo 10 calentada y la herramienta de conformado 22 pueden llevarse a la prensa 20 mientras la pieza de trabajo 10 y la herramienta de conformado 22 continúan ubicadas en el recipiente 30. El elemento térmicamente aislante 31 o la tapa térmicamente aislante 31 pueden quitarse posiblemente antes de que tenga lugar el conformado de la pieza de trabajo 10. Sin embargo, puede preferirse no quitar el elemento térmicamente aislante 31, de modo que pueda proporcionar una aislación térmica entre el elemento elásticamente deformable y la pieza de trabajo 10 durante el conformado de la pieza de trabajo 10.

El calentamiento de la pieza de trabajo 10 y/o de la herramienta de conformado 22 puede llevarse a cabo en algún plazo previo a que tenga lugar el conformado real de la pieza de trabajo 10 por medio de la prensa 20. Antes de que tenga lugar el conformado real de la pieza de trabajo 10, la pieza de trabajo 10 y/o la herramienta de conformado 22 pueden por ello enfriarse en cierta medida, p. ej., mediante convección durante el transporte o traspaso de la pieza de trabajo 10 y/o la herramienta de conformado 22 a la prensa 20. Sin embargo, mediante el calentamiento de la pieza de trabajo 10 y/o la herramienta de conformado 22, mientras se tome en cuenta un enfriamiento de este tipo y el tiempo necesario para transportar la pieza de trabajo 10 a la prensa 20 y comenzar el conformado de la pieza de trabajo 10, la pieza de trabajo 10 y/o la herramienta de conformado 22 pueden tener la temperatura deseada durante el conformado de la pieza de trabajo 10 en la prensa 20. En otras palabras, el calentamiento de la pieza de trabajo 10 y/o la herramienta de conformado 22 puede 'excederse' en cierta medida. Es decir, inmediatamente después de haberse llevado a cabo el calentamiento de la pieza de trabajo 10 y/o la herramienta de conformado 22, la temperatura de la pieza de trabajo 10 y/o la herramienta de conformado 22 puede ser más alta que la temperatura deseada de la pieza de trabajo 10 y/o la herramienta de conformado 22 durante el conformado real de la pieza de trabajo 10 por medio de la prensa 20. Un calentamiento en 'exceso' de este tipo puede tomar en cuenta un enfriamiento de la pieza de trabajo 10 y/o la herramienta de conformado 22 que puede tener lugar hasta que tenga lugar el conformado real de la pieza de trabajo 10 por medio de la prensa 20, de modo que la temperatura de la pieza de trabajo 10 y/o la herramienta de conformado 22 durante el conformado real de la pieza de trabajo 10 por medio de la prensa 20 sea la temperatura deseada o necesaria.

Como se indica en la figura 1, pueden procesarse varias piezas de trabajo simultáneamente en la prensa 20. La pieza de trabajo 10 y la herramienta de conformado 22 y posiblemente cualquier otra pieza de trabajo y correspondiente herramienta de conformado pueden estar dispuestas en una unidad de transporte y manipulación 50 —o 'lanzadera'— , estando la lanzadera 50 insertada en la prensa 20 para que la pieza de trabajo 10 y cualquier otra pieza de trabajo se procesen en la prensa 20. Como se ilustra en la figura 1, la lanzadera 50 puede, por ejemplo, transportarse al interior de la prensa 20 mediante una cinta transportadora 51 o medios similares. Tan pronto como la lanzadera 50 se ha transportado al interior de la prensa 20, la pieza de trabajo 10 puede, en principio, estar lista para ser sometida al conformado en la prensa 20. Es decir, la pieza de trabajo 10 puede estar siendo sometida al conformado en la prensa 20 mientras la pieza de trabajo continúa ubicada en la lanzadera 50. Una funcionalidad de este tipo, por ejemplo, se pone a disposición en prensas del denominado tipo de prensas Flexform— o de conformado por celda de presión- para conformado de chapas de metal que son producidas por el solicitante.

Durante el conformado de la pieza de trabajo 10 en la prensa 20, la pieza de trabajo 10 está dispuesta adyacente a la herramienta de conformado 22 y al elemento elásticamente deformable, y entre una cara del elemento elásticamente deformable y una superficie de conformado 23 de la herramienta de conformado 22, de modo que una cara de la pieza de trabajo 10 mira hacia el elemento elásticamente deformable y otra cara de la pieza de trabajo 10 mira hacia la herramienta de conformado 22.

Como se ilustra en la figura 1, el recipiente 30 está dispuesto en la prensa 20 de tal manera que la cara de la pieza de trabajo 10, que está dirigida hacia la abertura del recipiente 30, mira hacia el elemento elásticamente deformable, llevándose a cabo el conformado de la pieza de trabajo 10 usando la prensa 20 mientras la herramienta de conformado 22 y la pieza de trabajo 10 se encuentran en el recipiente 30 (y posiblemente también en la lanzadera 50). Es decir, la herramienta de conformado 22 y la pieza de trabajo 10 se encuentran en el recipiente 30 (y posiblemente también en la lanzadera 50) durante el conformado de la pieza de trabajo 10 usando la prensa 20.

Según la forma de fabricación ilustrada de la presente invención, el generador de presión 21 está configurado para ejercer (posiblemente de forma controlable) una presión de conformado de al menos 5 MPa sobre el elemento elásticamente deformable para aplicar presión sobre una cara del elemento elásticamente deformable opuesta a la cara del elemento elásticamente deformable que mira hacia la pieza de trabajo 10. La aplicación de presión sobre la cara del elemento elásticamente deformable provoca que el elemento elásticamente deformable se deforme para provocar que la cara de la pieza de trabajo 10 que mira hacia la herramienta de conformado 22 se presione contra la superficie de conformado 23 de tal manera que la pieza de trabajo 10 se conforme al menos parcialmente según la forma de la superficie de conformado 23. El calentamiento de la pieza de trabajo 10 y la herramienta de conformado 22 es tal que la temperatura de la pieza de trabajo 10 y la herramienta de conformado 22, durante el conformado de la pieza de trabajo 10 mediante la presión de conformado, es más alta que la temperatura ambiente. El calentamiento de la pieza de trabajo 10 y la herramienta de conformado 22 puede tomar en cuenta cualquier enfriamiento de la pieza de trabajo 10 y/o la herramienta de conformado 22 que puede tener lugar durante el transporte de la pieza de trabajo 10 y la herramienta de conformado 22 a la prensa 20 y hasta que el conformado de la pieza de trabajo 10 pueda tener lugar.

El generador de presión 21 puede, por ejemplo, comprender un ariete hidráulico o al menos un cilindro hidráulico que, por ejemplo, pueden estar conectados o acoplados mecánicamente al elemento elásticamente deformable. Sin embargo, debe entenderse que puede emplearse otro tipo u otros tipos de generadores de presión, como, por ejemplo, cualquier generador de presión apropiado como se conoce en el estado de la técnica. El elemento elásticamente deformable puede, por ejemplo, comprender una membrana o diafragma resiliente, una almohadilla o un cojín, como se describió anteriormente. El elemento elásticamente deformable puede, por ejemplo, estar formado por o incluir goma natural y/o sintética.

El principio de un conformado 'flexible' de este tipo de la pieza de trabajo 10 como se describió anteriormente se ilustra en las figuras 3 y 4.

Las figuras 3 y 4 son vistas laterales muy esquemáticas del elemento elásticamente deformable 24, la pieza de trabajo 10 y la herramienta de conformado 22 durante el conformado de la pieza de trabajo 10 usando la prensa 20 según una forma de fabricación de la presente invención. Las figuras 3 y 4 ilustran el caso, en que el elemento elásticamente deformable 24 comprende una almohadilla o un cojín como se describió anteriormente. El elemento elásticamente deformable 24 puede, por ejemplo, estar formado por o incluir goma natural y/o sintética.

Según el ejemplo ilustrado en la las figuras 3 y 4, la superficie de conformado 23 de la herramienta de conformado 22 es una superficie ondulada. En otras palabras, la superficie de conformado 23 ilustrada en las figuras 3 y 4 presenta una forma o apariencia onduladas. Sin embargo, debe entenderse que esta forma particular de la superficie de conformado 23 de la herramienta de conformado 22 ilustrada en las figuras 3 y 4 es según un ejemplo para ilustrar principios de una forma de fabricación de la presente invención y no es limitante. La superficie de conformado 23 de la herramienta de conformado 22 puede tener en principio cualquier forma según lo requerido o deseado por la aplicación o las circunstancias. Otro ejemplo de la forma de la superficie de conformado 23 de la herramienta de conformado 22 se indica en la figura 2.

Durante el conformado de la pieza de trabajo 10 en la prensa 20, la pieza de trabajo 10 (que comprende, por ejemplo, una placa metálica o chapa metálica) se coloca en la prensa 20 de tal manera que la pieza de trabajo 10 esté dispuesta adyacente a la herramienta de conformado 22 y al elemento elásticamente deformable 24, y entre una cara del elemento elásticamente deformable 24 (la cara inferior de este en la figura 3) y una superficie de conformado 23 de la herramienta de conformado 22, de modo que una cara de la pieza de trabajo 10 mire hacia el elemento elásticamente deformable 24 (la cara superior de la pieza de trabajo 10 en la figura 3) y otra cara de la pieza de trabajo 10 mire hacia la herramienta de conformado 22 (la cara inferior de la pieza de trabajo 10 en la figura 3).

Como se indica en la figura 3, el elemento elásticamente deformable 24 se presiona luego hacia la pieza de trabajo 10 mediante el generador de presión 21 (no mostrado en las figuras 3 o 4) que ejerce una presión de conformado sobre el elemento elásticamente deformable 24 para aplicar presión sobre una cara del elemento elásticamente deformable 24. La aplicación de presión sobre la cara del elemento elásticamente deformable 24 se indica en la figura 3 por medio de las flechas dirigidas hacia el elemento elásticamente deformable 24. El generador de presión 21 puede, por ejemplo, comprender un subgrupo de ariete hidráulico (no mostrado en las figuras 3 o 4) que está conectado mecánicamente al elemento elásticamente deformable 24. Debido a la deformabilidad del elemento elásticamente deformable 24, el elemento elásticamente deformable 24 puede, debido a la aplicación de presión, deformarse para provocar que la cara inferior de la pieza de trabajo 10 se presione contra la superficie de conformado 23 de la herramienta de conformado 22 de tal manera que la pieza de trabajo 10 se conforme esencialmente o hasta completamente según la forma de la superficie de conformado 23 de la herramienta de conformado 22. La figura 4 ilustra un estado de la pieza de trabajo 10, en el que la pieza de trabajo 10 se ha conformado (esencialmente) completamente según la forma de la superficie de conformado 23 de la herramienta de conformado 22. Si la presión de conformado usada no es suficiente para provocar que la pieza de trabajo 10 pase a estar completamente conformada según la forma de la superficie de conformado 23 de la herramienta de conformado 22, la presión de conformado podrá aumentarse aun más, si es necesario, para aumentar la deformación del elemento elásticamente deformable 24, de modo que la pieza de trabajo 10 se conforme completamente según la forma de la superficie de conformado 23 de la herramienta de conformado 22. Por consiguiente, por medio de deformación del elemento elásticamente deformable 24 para provocar que la cara inferior de la pieza de trabajo 10 se presione contra la herramienta de conformado 22, el elemento elásticamente deformable 24 puede conformar la pieza de trabajo 10 hacia dentro y alrededor de cualquier característica de la superficie de conformado 23 de la herramienta de conformado 22. El generador de presión 21 puede estar configurado para ejercer (posiblemente en forma controlable) la presión de conformado sobre el elemento elásticamente deformable 24 presionando (en forma controlable) el elemento elásticamente deformable 24 contra la pieza de trabajo 10 (p. ej., controlando la fuerza de presión aplicada sobre el elemento elásticamente deformable por un subgrupo de ariete hidráulico). La presión de conformado sobre el elemento elásticamente deformable 24 puede, por lo tanto, controlarse por medio del control de la operación del generador de presión 21 con respecto a la fuerza de presión que se aplica sobre el elemento elásticamente deformable 24. El generador de presión 21 puede estar configurado para mantener la presión de conformado durante un plazo seleccionado o predefinido, como, por ejemplo, (aproximadamente) un minuto o algunos minutos.

Para el caso ilustrado en las figuras 3 y 4, donde el elemento elásticamente deformable 24 comprende una almohadilla o un cojín que pueden estar formados por o incluir goma natural y/o sintética, puede ser preferible usar una presión de conformado máxima de aproximadamente 300 bar a 500 bar, dado que una almohadilla o un cojín de goma pueden no ser capaces de soportar presiones de conformado más altas sin dañarse o romperse.

En función de la medida o del grado en que se calientan la pieza de trabajo 10 y/o la herramienta de conformado 22 puede ser deseable o posiblemente hasta requerido proporcionar aislación térmica, por ejemplo, entre el elemento elásticamente deformable 24 y la pieza de trabajo 10. Es decir, en caso de que la pieza de trabajo 10 y/o la herramienta de conformado 22 se calienten a una temperatura relativamente alta para el conformado de la pieza de trabajo 10, puede ser deseable o hasta requerida una aislación térmica, por ejemplo, entre el elemento elásticamente deformable 24 y la pieza de trabajo 10. Por ejemplo, puede haber un límite respecto de cuánto puede calentarse el elemento elásticamente deformable 24 sin que se dañe o se rompa. Si una aislación térmica de este tipo debería o debe proporcionarse, puede, por ejemplo, depender de la elección del (de los) material(es) del (de los) cual(es) está hecho el elemento elásticamente deformable 24, del tipo de elemento elásticamente deformable 24 (p. ej., si se emplea una membrana o diafragma resilientes, o una almohadilla) o de la elección de cualquier medio de presión posible que pueda usarse (en el caso de la prensa 20 es del tipo de celda de presión). Una aislación térmica de este tipo puede, por ejemplo, proporcionarse por medio un elemento térmicamente aislante 31, p. ej., que comprende una tapa térmicamente aislante 31, como se describió anteriormente con referencia a las figuras 1 y 2. Una tapa térmicamente aislante 31 de este tipo puede, por lo tanto, según una o más formas de fabricación de la presente invención, no quitarse antes de que tenga lugar el conformado de la pieza de trabajo 10, pero puede disponerse entre la pieza de trabajo 10 y el elemento elásticamente deformable 24 (al menos) durante el conformado de la pieza de trabajo 10 para aislar térmicamente el elemento elásticamente deformable 24 de la pieza de trabajo 10 durante el conformado de la pieza de trabajo 10. El elemento térmicamente aislante 31 o la tapa térmicamente aislante 31 pueden estar hechos de un material elásticamente deformable, en forma similar al del elemento elásticamente deformable 24, y/o un material resiliente o flexible. El elemento térmicamente aislante 31 o la tapa térmicamente aislante 31 pueden, por ejemplo, comprender goma de silicona o un material similar a goma de silicona (p.ej., que tenga similares propiedades térmicas y mecánicas).

Como se mencionó anteriormente, la prensa 20 podría estar formada como alternativa por o incluir una prensa del tipo de celda de presión, en la que un elemento elásticamente deformable en forma de una membrana o diafragma resilientes se usa para conformar la pieza de trabajo mediante presión de fluido que aplica presión sobre la membrana o el diafragma resilientes, como se describió anteriormente. La prensa 20 puede, por ejemplo, estar formada por, o estar basada en, una prensa del tipo de celda de presión de las denominadas prensas del tipo Flexform -o de conformado por celda de fluidopara conformado de chapas de metal que son producidas por el solicitante. Este tipo de prensas es capaz de proporcionar una controlabilidad muy alta en la presión de conformado y puede permitir presiones de conformado en un amplio rango de presiones, como entre (aproximadamente) 80 MPa y (aproximadamente) 200 MPa o hasta más.

Por consiguiente, el generador de presión 21 puede, como alternativa o además, comprender una celda de presión (no mostrada en las figuras 3 Y 4), en la que está dispuesto el elemento elásticamente deformable. El elemento elásticamente deformable puede comprender una membrana o diafragma resilientes. El generador de presión 21 puede estar configurado para ejercer (posiblemente en forma controlable) la presión de conformado sobre el elemento elásticamente deformable mediante el suministro (controlable) de un medio de presión a la celda de presión, en la que está dispuesto el elemento elásticamente deformable, por lo cual el medio de presión somete a presión la cara del elemento elásticamente deformable que es opuesta a la cara del elemento elásticamente deformable que mira hacia la pieza de trabajo. Por lo tanto, el elemento elásticamente deformable puede ser inducido a deformarse para provocar que la cara de la pieza de trabajo que mira hacia la herramienta de conformado se presione contra la superficie de conformado de tal manera que la pieza de trabajo se conforme al menos parcialmente según la forma de la superficie de conformado. La presión de conformado sobre el elemento elásticamente deformable puede, por lo tanto, controlarse controlando la cantidad de medio de presión suministrado a la celda de presión.

También con referencia a la figura 1, el calentamiento de la pieza de trabajo 10 y/o la herramienta de conformado 22 puede llevarse a cabo en un dispositivo de calentamiento 40 que está dispuesto separadamente con respecto a la prensa 20. Sin embargo, debe entenderse que la prensa 20 y el dispositivo de calentamiento 40 según una o varias formas de fabricación de la presente invención podrían estar formados por un único dispositivo que puede proporcionar tanto la capacidad de presionado como la capacidad de calentamiento.

En 140, la pieza de trabajo conformada 60 se enfría. A pesar de que en la figura 1 se indica que el enfriamiento de la pieza de trabajo conformada 60 se lleva a cabo por medio de un enfriamiento pasivo de la pieza de trabajo conformada 60, p.ej., mientras reposa sobre la mesa, la pieza de trabajo conformada 60 puede, en lugar de ello, enfriarse activamente mediante alguna técnica de enfriamiento apropiada o medios, p. ej., conocidos en el estado de la técnica. El enfriamiento activo puede, por ejemplo, llevarse a cabo para enfriar rápidamente —o templar— la pieza de trabajo conformada 60. Como se conoce en el estado de la técnica, el templado de una pieza de trabajo puede, por ejemplo, evitar que en la pieza de trabajo ocurran procesos de baja temperatura no deseados, como transformaciones de fase. El templado puede, por ejemplo, comprender empapar o sumergir la pieza de trabajo conformada 60 en un fluido, p.ej., en un gas, como aire o nitrógeno o gases inertes, o en un líquido, como agua (no mostrado en la figura 1). El enfriamiento en 140 no es necesario y puede omitirse.

En 150, la pieza de trabajo conformada 60 puede recortarse y/o rasparse mediante algún equipamiento de procesamiento de recorte y/o raspado, por ejemplo, como se conoce en el estado de la técnica. El equipamiento de procesado de recorte y/o raspado se indica esquemáticamente con 70. Como se conoce en el estado de la técnica, el raspado de la pieza de trabajo es quitar una cantidad relativamente pequeña de material de las aristas de la pieza de trabajo, por ejemplo, para mejorar la terminación de las aristas de la pieza de trabajo o para lograr una determinada forma de las aristas de la pieza de trabajo. Y como se conoce además en el estado de la técnica, el recorte de una pieza de trabajo es recortar características irregulares en exceso o no deseadas de la pieza de trabajo. Por ejemplo, pueden recortarse, si es necesario, aristas de la pieza de trabajo (semi-)conformada 60. El recorte o raspado en 150 no es necesario y puede omitirse. Como alternativa o además, al menos una dimensión de la pieza de trabajo conformada 60 puede medirse o palparse en 150. Puede estar, por ejemplo, previsto algún medio apropiado o una unidad como se conoce en el estado de la técnica configurados para medir o palpar al menos una dimensión de la pieza de trabajo conformada 60. El medio o la unidad que pueden incluirse en el equipamiento 70 pueden, por ejemplo, ser un medio o una unidad ópticos, y pueden, por ejemplo, incluir uno o más láseres. Sobre la base de la medición o el palpado de la menos una dimensión de la pieza de trabajo conformada 60, los bordes de porciones periféricas de la pieza de trabajo conformada 60 pueden entonces, por ejemplo, recortarse y/o rasparse, como se describió anteriormente, por ejemplo, para mejorar la terminación de las aristas de la pieza de trabajo o para lograr una forma o un tamaño específicos (p.ej., de las aristas) de la pieza de trabajo. Como alternativa o además, cualquier otro conformado de la pieza de trabajo en 150 que pudiera tener lugar, puede llevarse a cabo a mano, por ejemplo, usando una herramienta manual.

A pesar de no estar ilustrado en la figura 1, cualquier transporte de la pieza de trabajo 10 y/o la pieza de trabajo conformada 60 entre cualquiera de los pasos 110, 120, 130, 140 y 150 puede, por ejemplo, llevarse a cabo usando cintas transportadoras o medios similares.

Como se indicó en la figura 1, tan pronto como la pieza de trabajo conformada 60 se ha recortado y/o raspado en 150, la pieza de trabajo conformada 60 puede someterse a un conformado ulterior usando la prensa 20 (el conformado ulterior puede ser un conformado 'en frío' o un conformado a alta temperatura, como se describió anteriormente, y posiblemente puede llevarse a cabo a una presión de conformado diferente en comparación con el conformado previo), si es necesario. Y como se indicó además en la figura 1, tan pronto como la pieza de trabajo conformada 60 se ha enfriado en 140, la pieza de trabajo conformada 60 puede someterse a un conformado ulterior usando la prensa 20 (el conformado ulterior puede ser un conformado 'en frío' o un conformado a alta temperatura, como se describió anteriormente, y posiblemente puede llevarse a cabo a una presión de conformado diferente en comparación con el conformado previo), si es necesario.

En conclusión, se divulgan un proceso y un sistema para el conformado de una pieza de trabajo usando una prensa que comprende un generador de presión, una herramienta de conformado y un elemento al menos parcialmente elásticamente deformable. Al menos una de la pieza de trabajo o la herramienta de conformado se calienta, y la pieza de trabajo se conforma usando la prensa para obtener una pieza de trabajo conformada. El calentamiento de al menos una de la pieza de trabajo o la herramienta de conformado es tal que la temperatura de la al menos una de la pieza de trabajo o la herramienta de conformado durante el conformado de la pieza de trabajo mediante presión de conformado generada por el generador de presión es más alta que la temperatura ambiente.

Aunque la presente invención se ha ilustrado en los dibujos adjuntos y la descripción precedente, tal ilustración debe considerarse como ilustrativa o ejemplificante y no restrictiva; la presente invención no está limitada a las formas de fabricación divulgadas. Otras variaciones de las formas de fabricación divulgadas pueden entenderse y realizarse por aquellos expertos en la materia en el ejercicio de la invención reivindicada, de un estudio de los dibujos, la divulgación, siempre que no se aparten de las reivindicaciones adjuntas. En las reivindicaciones adjuntas, la palabra «comprendiendo» no excluye otros elementos o pasos, y el artículo indefinido «un» no excluye una pluralidad. El mero hecho de que ciertas medidas se mencionen en reivindicaciones dependientes, mutuamente diferentes no indica que una combinación de esas medidas no pueda aprovecharse como ventaja. Cualquier signo de referencia en las reivindicaciones no debe interpretarse como limitante del alcance.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Proceso (100) para el conformado de una pieza de trabajo usando una prensa (20) que

comprende un generador de presión (21), una herramienta de conformado (22) y un elemento al menos parcialmente elásticamente deformable (24), en el que durante el conformado de la pieza de trabajo, la pieza de trabajo (10) está dispuesta adyacente a la herramienta de conformado y al elemento elásticamente deformable, y entre una cara del elemento elásticamente deformable y una superficie de conformado (23) de la herramienta de conformado (22), de modo que una cara de la pieza de trabajo mira hacia el elemento elásticamente deformable (24) y otra cara de la pieza de trabajo mira hacia la herramienta de conformado, y estando el generador de presión configurado para ejercer una presión de conformado de al menos 5 MPa sobre el elemento elásticamente deformable y/o la herramienta de conformado para aplicar presión sobre al menos una de una cara del elemento elásticamente deformable opuesta a la cara del elemento elásticamente deformable que mira hacia la pieza de trabajo o una superficie de la herramienta de conformado opuesta a la superficie de conformado, provocando de esa manera que el elemento elásticamente deformable se deforme para provocar que la cara de la pieza de trabajo que mira hacia la herramienta de conformado y la superficie de conformado se presionen una contra la otra de tal manera que la pieza de trabajo se conforme al menos parcialmente según la forma de la superficie de conformado, comprendiendo el proceso:

calentar (120) al menos una de la pieza de trabajo o la herramienta de conformado; y

conformar (130) la pieza de trabajo usando la prensa para obtener la pieza de trabajo conformada (60);

siendo el calentamiento de al menos una de la pieza de trabajo o la herramienta de conformado tal que la temperatura de la al menos una de la pieza de trabajo o la herramienta de conformado durante el conformado de la pieza de trabajo mediante la presión de conformado es más alta que la temperatura ambiente;

comprendiendo el proceso, además:

disponer la herramienta de conformado y la pieza de trabajo en un recipiente (30), que comprende al menos una abertura (32), de manera que, cuando la herramienta de conformado y la pieza de trabajo están dispuestas en el recipiente, una cara de la pieza de trabajo mira hacia la herramienta de conformado y otra cara de la pieza de trabajo está dirigida hacia la al menos una abertura;

calentar la pieza de trabajo y la herramienta de conformado cuando están en el recipiente;

disponer el recipiente en la prensa de tal manera que la otra cara de la pieza de trabajo, que está dirigida hacia la al menos una abertura, mire hacia el elemento elásticamente deformable, llevándose a cabo el conformado de la pieza de trabajo usando la prensa, mientras la herramienta de conformado y la pieza de trabajo se encuentran en el recipiente; y extraer el recipiente de la prensa con la herramienta de conformado y la pieza de trabajo conformada que continúan estando en el recipiente y con el elemento al menos parcialmente elásticamente deformable que continuando estando en la prensa.

2. Proceso según la reivindicación 1, en el que el generador de presión está configurado

para ejercer una presión de conformado en un rango de presiones de 5 MPa a 200 MPa sobre el elemento elásticamente deformable y/o la herramienta de conformado, preferiblemente 50 MPa a 200 MPa.

3. Proceso según las reivindicaciones 1 o 2, en el que al menos una de la pieza de

trabajo o la herramienta de conformado se calienta de tal manera que la temperatura de la al menos una de la pieza de trabajo o la herramienta de conformado se encuentra, durante el conformado de la pieza de trabajo, entre 200 °C y 500 °C.

4. Proceso según una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que al menos una de la pieza

de trabajo o la herramienta de conformado se calienta de tal manera que la temperatura de la al menos una de la pieza de trabajo o la herramienta de conformado se encuentra, durante el conformado de la pieza de trabajo, entre 250 °C y 350 °C, o preferiblemente entre 250 °C y 300 °C.

5. Proceso según una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la disposición del recipiente

en la prensa de tal manera que la otra cara de la pieza de trabajo, que está dirigida hacia la al menos una abertura, mire hacia el elemento elásticamente deformable es tal que el elemento elásticamente deformable se encuentra entre la al menos una abertura y la herramienta de conformado y la pieza de trabajo durante le conformado de la pieza de trabajo.

6. Proceso según una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la disposición de la

herramienta de conformado y la pieza de trabajo en un recipiente, que comprende al menos una abertura y un fondo y paredes laterales que terminan en un borde periférico que rodea la abertura, de tal manera que, cuando la herramienta de conformado y la pieza de trabajo están dispuestas en el recipiente, una cara de la pieza de trabajo mire hacia la herramienta de conformado y otra cara de la pieza de trabajo esté dirigida hacia la al menos una abertura, es tal que la cara de la pieza de trabajo que mira hacia la herramienta de conformado y la cara de la pieza de trabajo que está dirigida hacia la al menos una abertura son caras opuestas de la pieza de trabajo.

7. Proceso según una de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el generador de presión

está configurado para ejercer una presión de conformado en un rango de presiones de 50 MPa a 200 MPa sobre el elemento elásticamente deformable y/o la herramienta de conformado, y la al menos una de la pieza de trabajo o la herramienta de conformado se calientan de tal manera que la temperatura de la al menos una de la pieza de trabajo o la herramienta de conformado se encuentra, durante el conformado de la pieza de trabajo, entre 250 °C y 350 °C.

8. Proceso según una de las reivindicaciones 1 a 7, en el que el depósito facilita o

permite un movimiento de lanzadera de la herramienta de conformado y la pieza de trabajo.

9. Proceso según una de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el recipiente se extrae de

la prensa mediante una cinta transportadora.

10. Sistema (20, 40) para conformar una pieza de trabajo (10), comprendiendo el sistema:

una prensa (20) que comprende un generador de presión (21), una herramienta de conformado (22) y un elemento al menos parcialmente elásticamente deformable (24), en la que durante el conformado de la pieza de trabajo, la pieza de trabajo está dispuesta adyacente a la herramienta de conformado y al elemento elásticamente deformable, y entre una cara del elemento elásticamente deformable y una superficie de conformado de la herramienta de conformado, de modo que una cara de la pieza de trabajo mira hacia el elemento elásticamente deformable y otra cara de la pieza de trabajo mira hacia la herramienta de conformado, y estando el generador de presión configurado para ejercer una presión de conformado de al menos 5 MPa sobre el elemento elásticamente deformable y/o la herramienta de conformado para aplicar presión sobre al menos una de una cara del elemento elásticamente deformable opuesta a la cara del elemento elásticamente deformable que mira hacia la pieza de trabajo o una superficie de la herramienta de conformado opuesta a la superficie de conformado, provocando de esa manera que el elemento elásticamente deformable se deforme para provocar que la cara de la pieza de trabajo que mira hacia la herramienta de conformado y la superficie de conformado se presionen una contra la otra de tal manera que la pieza de trabajo se conforme al menos parcialmente según la forma de la superficie de conformado para obtener una pieza de trabajo conformada (60);

un dispositivo de calentamiento (40) configurado para calentar al menos una de la pieza de trabajo o la herramienta de conformado de tal manera que la temperatura de la al menos una de la pieza de trabajo o la herramienta de conformado durante el conformado de la pieza de trabajo mediante la presión de conformado sea más alta que la temperatura ambiente; y

un recipiente (30) que comprende al menos una abertura (32), estando el recipiente dispuesto para alojar la herramienta de conformado y la pieza de trabajo de tal manera que, cuando la herramienta de conformado y la pieza de trabajo están dispuestas en el recipiente, una cara de la pieza de trabajo mire hacia la herramienta de conformado y otra cara de la pieza de trabajo esté dirigida hacia la al menos una abertura;

estando el dispositivo de calentamiento configurado para calentar la pieza de trabajo y la herramienta de conformado cuando estas se encuentran en el recipiente;

estando el recipiente configurado para ser dispuesto en la prensa de tal manera que la otra cara de la pieza de trabajo, que está dirigida hacia la al menos una abertura, mire hacia el elemento elásticamente deformable, llevándose a cabo el conformado de la pieza de trabajo usando la prensa, mientras la herramienta de conformado y la pieza de trabajo se encuentran en el recipiente;

siendo el recipiente extraíble de la prensa con la herramienta de conformado y la pieza de trabajo conformada continuando estando en el recipiente y con el elemento al menos parcialmente elásticamente deformable que continuando estando en la prensa.

11. Sistema según la reivindicación 10 que comprende, además:

un elemento térmicamente aislante (31) entre la pieza de trabajo y el elemento elásticamente deformable de tal manera que el elemento térmicamente aislante está dispuesto adyacente a la pieza de trabajo, respectivamente al elemento elásticamente deformable, para aislar térmicamente el elemento elásticamente deformable de la pieza de trabajo durante el conformado de la pieza de trabajo, pudiendo disponerse el elemento térmicamente aislante con respecto al recipiente de tal manera que el elemento térmicamente aislante cierre al menos parcialmente la al menos una abertura del recipiente, estando al menos una porción del recipiente térmicamente aislada.

12. Sistema según una de las reivindicaciones 10 a 11, en el que el elemento

elásticamente deformable comprende una membrana o diafragma resilientes, estando el generador de presión configurado para ejercer en forma controlable la presión de conformado sobre el elemento elásticamente deformable mediante el suministro controlable de un medio de presión a una celda de presión, en la que está dispuesto el elemento elásticamente deformable, por lo cual el medio de presión aplica presión sobre la una cara del elemento elásticamente deformable.

13. Sistema según una de las reivindicaciones 10 a 12, en el que el elemento

elásticamente deformable comprende una almohadilla o un cojín, estando el generador de presión configurado para ejercer en forma controlable la presión de conformado sobre el elemento elásticamente deformable presionando en forma controlable el elemento elásticamente deformable contra la pieza de trabajo.

14. Sistema según una de las reivindicaciones 10 a 13, en el que la pieza de trabajo

comprende al menos una de: una pieza bruta, una placa o una chapa de metal.

15. Sistema según una de las reivindicaciones 10 a 14, en el que la pieza de trabajo

comprende un material seleccionado de al menos uno de: al menos un compuesto, aluminio o titanio, o cualquier aleación de esos, acero, níquel o una aleación que incluye níquel.