MX2012009993A - Herramienta caliente con un recubrimiento y procedimiento para su produccion. - Google Patents
Herramienta caliente con un recubrimiento y procedimiento para su produccion.Info
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Abstract
La invención se refiere a una herramienta caliente en especial un punzón o una barra de laminado para la producción de tubos sin unión o una espiga de forjado para forjar en caliente piezas de trabajo metálicas tubulares, el cual presenta un cuerpo base (2) de herramienta, en donde el cuerpo base de herramienta (2) cuando menos en una zona de trabajo está provisto con un recubrimiento (4). Para obtener una mejor adherencia del recubrimiento (4) sobre el cuerpo base de la herramienta, la invención provee que el cuerpo base (2) de la herramienta presente un perfilado (5) superficial y que sobre el perfilado (5) superficial se aplique un recubrimiento. Además la invención se refiere a un procedimiento para producir una herramienta caliente.
Description
HERRAMIENTA CALIENTE CON UN RECUBRIMIENTO Y PROCEDIMIENTO
PARA SU PRODUCCIÓN
CAMPO DE LA INVENCIÓN
La invención se refiere a un procedimiento para producir una herramienta caliente, es especial un punzón para una barra laminadora para la producción de tubos sin unión o una espiga de forjado para forjar en caliente piezas de trabajo metálicas tubulares, el procedimiento comprende los siguientes pasos:
a) Producción de un cuerpo base de la herramienta, la producción del cuerpo base de la herramienta incluye producir un perfil superficial con un número de elevaciones y depresiones sobre la superficie del cuerpo base de la herramienta, en especial las elevaciones están formadas en la sección radial, con forma de banda, preferentemente como protuberancias rectangulares que se extienden una longitud predeterminada en dirección de un eje longitudinal de la herramienta y se elevan una determinada altura por encima de las depresiones, realizándose el perfilado superficial preferentemente mediante procesamiento mecánico, en especial por torneado;
b) aplicar un recubrimiento sobre el cuerpo base de la herramienta.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Por el documento US 5.031.434 A se ha hecho conocida una barra de laminado para laminar tubos sin unión, que consiste de un cuerpo base con ese perfilado y con un recubrimiento que se aplica subsecuentemente por separado.
Un punzón para perforar barras redondas se conoce por el documento DE 10 2008 056 988 Al y también por ejemplo por los documentos JP 54-017363 y JP 63-192504 A. La zona de trabajo del punzón está aquí provista con una capa que reduce la conducción de calor durante la perforación en el cuerpo del punzón y que se adhiere fijamente al cuerpo del punzón. Para el funcionamiento de la herramienta es esencial que esta capa tenga una adherencia fija.
Además en general se conoce que para elevar la vida útil de los recubrimientos las herramientas laminadoras u otros componentes similares, estos recubrimientos son en especial aplicados mediante un procedimiento de recubrimiento termoquimico, por ejemplo al desbastar la zona de trabajo mediante radiación, para mejorar la adherencia del recubrimiento que se colocará subsecuentemente.
En general se ha mostrado que la superficie desbastada frecuentemente no garantiza una adherencia suficiente y en muchos casos se pierde durante el proceso de recubrimiento o el uso. Cuando actúan las tensiones térmicas o mecánicas en la zona de contacto entre el cuerpo base y el recubrimiento, se deprende de la capa protectora.
SUMARIO DE LA INVENCIÓN
Por lo tanto la invención se propone la tarea de presentar un procedimiento para la producción de una herramienta caliente del tipo antes mencionado, con la cual se asegura que existe una unión mejorada entre el cuerpo base de la herramienta y el recubrimiento. De acuerdo con esto la herramienta caliente debe presentar una elevada útil prolongada y con esto hacer que la producción de tubos sin costura sea más rentable.
Esta tarea se resuelve de acuerdo con la invención porque después de la etapa a) mediante el uso de un procedimiento de tratamiento termo-químico se produce sobre una parte del material del cuerpo base a lo largo de la superficie estructurada primero una capa de protección primaria de material transformado, con lo cual se reducen el ancho de las elevaciones y la profundidad de las depresiones, y en donde la transformación termoquímica en especial abarca la producción de un óxido de hierro, en especial de yesca, y porque sobre la capa de material primaria así transformada se aplica una capa de protección exterior que rellena los huecos de las depresiones que quedan entre las elevaciones.
El perfilado superficial forma preferentemente en una dirección axial de la herramienta, cuando menos un corte posterior, en donde el perfilado superficial presenta en especial varias elevaciones y depresiones sobre la superficie del cuerpo base de la herramienta.
El cuerpo base de la herramienta preferentemente consiste de acero.
El recubrimiento puede ser una capa de protección contra las cargas térmicas y mecánicas. Puede ser aplicada mediante un procedimiento de recubrimiento termo-quimico .
De acuerde con esto se obtiene una mejora de la unión entre el cuerpo base de la herramienta y el recubrimiento, de tal forma que la superficie del material portador metálica se alisa y entonces se le da forma con una estructura definida consistente de bandas y los huecos que la separan, preferentemente producidos mediante procesamiento mecánico, en especial por torneado.
A continuación mediante un procedimiento de recubrimiento termoquimico especial a lo larqo del contorno superficial del material portador estructurado de esa forma, una parte del material portador se transforma en una capa de protección .
Con esto se reducen correspondientemente al cho asi como la altura de las barras y la profundidad de los huecos.
Sobre esta capa de protección primaria producida mediante transformación del material portador se aplica adicionalmente una capa de protección exterior mediante el procedimiento termoquimico, que simultáneamente cierra los huecos o depresiones que quedan entre las barras.
Dependiendo de las condiciones de uso de la herramienta se adapta la estructuración óptima de las transformación entre el material portador (cuerpo base) y la capa aplicada con lo cual se mejora claramente la adherencia de la construcción de la capa obtenida y se evita un desprendimiento completo de la capa.
Además de una mejor transición entre el material lamiando y la capa de óxido, también se mejora e agarre entre el material laminado y la herramienta.
El procedimiento provisto o la conformación descrita son adecuados en general para herramientas y componentes que deben ser protegidos mediante un recubrimiento, para poder resistir mejor las cargas térmicas y mecánicas.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
En el dibujo se representan esquemáticamente ejemplos de realización de la invención. En los cuales:
La figura 1 muestra una herramienta caliente en forma de un punzón en una vista lateral;
La figura 2 muestra la particularidad "Z" de acuerdo con la figura 1 para el cuerpo base de la herramienta aun no recubierto;
La figura 3 muestra la particularidad "Z" de acuerdo con la figura 1 para el cuerpo base de la herramienta ya recubierto;
La figura 4 muestra la particularidad "Z" de acuerdo con la figura 1 para una modalidad alternativa del cuerpo base de la herramienta ya recubierto;
La figura 5 muestra un primer corte de la particularidad "Z" de acuerdo con la figura 1 a través de la herramienta caliente; y
La figura 6 muestra un segundo corte de la particularidad "Z" de acuerdo con la figura 1 a través de la herramienta caliente.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
En la figura 1 se representa una herramienta caliente 1 en forma de un punzón para la producción de un tubo sin unión. La herramienta 1 presenta un cuerpo base de herramienta 2, que presenta tiene una zona de trabajo 3, que se extiende sobre una longitud determinada en dirección a un eje. En la zona de trabajo 3 la herramienta 1 está provista con un recubrimiento 4, que protege a la herramienta 1 de cargas térmica so mecánicas.
La construcción exacta de la herramienta de la particularidad en la zona "Z" de acuerdo con la figura 1, esto es se representa como un corte del cuerpo base de la herramienta 2 en las figuras 2 y 3. Como puede observarse la superficie exterior radial del cuerpo base 2 de la herramienta presenta un perfilado superficial 5, que consiste de una pluralidad de elevaciones 6 que se extienden radialmente, que están colocadas asi entre las depresiones 7 que asi se forman. Las elevaciones 6 se extienden en dirección axial una distancia B, que preferentemente se encuentran en el rango de aproximadamente 250 µp a 4000 µp?. La altura D de las elevaciones 6 con respecto a las depresiones 7 se encuentra en un rango de aproximadamente 500 pm a 5000 pm. La distancia A entre las dos elevaciones 7 se encuentra preferentemente en un rango de aproximadamente 200 pm a 2000 pm.
El perfilado 5 se aplica asi sobre la superficie del cuerpo base 2, de tal forma que esté primero es liso y a continuación mediante procesamiento mecánico en la capa radial se producen cavidades 7 en forma de red o rectangulares, en especial mediante torneado.
Después de este procesamiento previo se provee un recubrimiento 4 sobre la superficie del cuerpo base 2 de la herramienta, tal como se muestra en la figura 3. El grosor total de la capa C del recubrimiento 4 cubre asi las depresiones 7 y rebasa la altura de las elevaciones 6.
Visto en la dirección axial a, para el material del recubrimiento 3 se produce un corte posterior en consecuencia del perfilado superficial 5, de tal forma que el recubrimiento 4 se adhiere muy fijamente al cuerpo base 2 durante el uso de la herramienta 1.
En la figura 4 se muestra una modalidad o solución preferida. El procesamiento del cuerpo base 2 de la herramienta es análogo a la solución de conformidad con la figura 2 y la figura 3, esto es primero se realizó el perfilado superficial 5 en el cuerpo base 2 de la herramienta que previamente fue alisado. El curso del perfilado corresponde al de la figura 2.
Entonces antes de la aplicación del recubrimiento 4 primero al usar un procedimiento de tratamiento termoquímico se transforma una parte del material del cuerpo base 2 en una capa de protección. El material transformado 8 se extiende equidistante al perfilado 5 y está mostrado con lineas punteadas. Aquí se reduce correspondientemente el ancho de las elevaciones (redes) 6 y la profundidad de los huecos de sección transversal rectangular, como se muestra en la figura 4.
La capa de material 8 así transformada, esto es la capa de protección primaria o interna producida por transformación del material portador, durante la transformación o posteriormente se aplica el recubrimiento 4 como segunda capa externa, como se muestra en la herramienta terminada de la figura 4. Esto se realiza otra vez mediante un procedimiento termo-químico o por ejemplo mediante aspersión de flama o de plasma.
De acuerdo con la solución representada en la figura 4 se produce entre el material portador (cuerpo base) 2 y la capa 4 una estructura antes o durante la aplicación o la producción de la capa 4 sobre el material portador 2, que se manifiesta en el material no transformado 8.
De las imágenes en las figuras 5 y 6 pueden observarse ejemplos concretos de recubrimientos. Se puede observar claramente las redes (elevaciones) 6 y el relleno de los huecos (depresiones) 7 producidos por la transformación de una capa porosa interna 8 y la segunda capa externa 4 aplicada sobre la primera. La capa 8 (material sin transformar) consiste de óxidos de hierro y crece desde la superficie del cuerpo base o del perfilado. Los huecos entre las redes (elevaciones) se (re) llenan mediante el recubrimiento exterior .
En el ejemplo de realización de acuerdo con la figura 5 y 6 el material portador (cuerpo base de la herramienta) se recubre con óxidos de hierro o el material del cuerpo base se transforma en óxido de hierro. El material portador es principalmente acero. El grosor máximo del recubrimiento sobre el cuerpo base asciende en este ejemplo a aproximadamente 1000 pm.
La transición estructurada entre el material portador y el recubrimiento puede optimizarse dependiendo del uso, de tal forma que puede evitarse un desprendimiento completo de la capa durante el uso. Con esto puede elevarse esencialmente la vida útil de la herramienta 1.
Las superficies de la herramienta recubierta pueden se alisadas antes o durante el uso mediante procesamiento mecánico, por ejemplo fresado o pulido (antes del uso) o laminado (durante el uso) .
El alisamiento de la superficie reduce la fricción entre la herramienta y la pieza de trabajo (material laminado) .
Lista de números de referencia
1 Herramienta caliente
2 Cuerpo base de la herramienta
3 Zona de trabajo
4 Recubrimiento
Perfilado superficial
Elevación
Depresión
Material transformado
Dirección axial
Longitud
Altura
Distancia
Grosor total
Claims (3)
1. Un procedimiento para producir una herramienta caliente (1) , es especial un punzón una barra laminadora para la producción de tubos sin unión o una espiga de forjado para forjar en caliente piezas de trabajo metálicas tubulares, el procedimiento comprende los siguientes pasos: a) Producción de un cuerpo base (2) de la herramienta, la producción del cuerpo base (2) de la herramienta incluye producir un perfil superficial (5) con un número de elevaciones (6) y depresiones (7) sobre la superficie del cuerpo base (2) de la herramienta, en especial las elevaciones están formadas en la sección radial, con forma de banda, preferentemente como protuberancias rectangulares que se extienden una longitud (B) predeterminada en dirección de un eje longitudinal (a) de la herramienta (1) y se elevan una determinada altura (D) por encima de las depresiones (7), realizándose el perfilado superficial (5) preferentemente mediante procesamiento mecánico, en especial por torneado; b) aplicar un recubrimiento (4) sobre el cuerpo base (2) de la herramienta, caracterizado porque después de la etapa a) mediante el uso de un procedimiento de tratamiento termo-químico se produce sobre una parte del material del cuerpo base (2) a lo largo de la superficie estructurada primero una capa de protección primaria de material transformado (8), con lo cual se reducen el ancho de las elevaciones (6) y la profundidad de las depresiones (7), y en donde la transformación termoquímica en especial abarca la producción de un óxido de hierro, en especial de yesca, y porque sobre la capa, de material primaria así transformada se aplica una capa de protección (4) exterior que rellena los huecos de las depresiones (7) que quedan entre las elevaciones (6) .
2. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las depresiones (7) al aplicar el recubrimiento (4) de conformidad con la etapa b) por lo menos se rellenan con el recubrimiento (4) hasta la altura de las elevaciones (6), y en donde la superficie del recubrimiento (4) rebasa la altura de las elevaciones (6).
3. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la aplicación del recubrimiento (4) se realiza de acuerdo con la etapa b) mediante aspersión de flama o de plasma o mediante un proceso termoquimico .
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