MXPA01009648A

MXPA01009648A - Un metodo para fabricar un tubo metalico con un extremo abierto expandido excentricamente.

Info

Publication number: MXPA01009648A
Application number: MXPA01009648A
Authority: MX
Inventors: Ishika Hanji
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Priority date: 2000-09-25
Filing date: 2001-09-25
Publication date: 2004-12-03
Also published as: DE60101657D1; DE60101657T2; ES2213661T3; CA2357724A1; US6581433B2; US20020073759A1; JP4582887B2; KR20020024533A; CN1346719A; KR100438493B1; CN1219606C; JP2002102959A; EP1190788A1; CA2357724C; EP1190788B1

Abstract

En primer lugar, un extremo abierto de un tubo M metalico original se deforma plasticamente hasta tal estado M1 expandido coaxialmente de manera que la longitud L2 de pared axial en el lado que se va a expandir sin excentricidad es mas corto que la longitud de L1 de pared axial en el lado opuesto que se va a expandir sin excentricidad. El extremo M1 abierto expandido coaxialmente despues se deforma plasticamente a un estado M2 expandido excentricamente al insertar de manera forzada un troquel 20 que se expande excentricamente dentro del extremo M1 abierto que se expande coaxialmente. El troquel 20 que se expande excentricamente tiene un limite 23 entre una punta 21 conica y un cuerpo 22 cilindrico inclinado con un angulo predeterminado, de manera que coloca el cuerpo 22 cilindrico en contacto con una pared interior del extremo M1 abierto expandido coaxialmente en un lado que se expande excentricamente antes que el lado opuesto que se va a expandir sin excentricidad. Cuando el extremo M1 abierto que se expande coaxialmente se deforma plasticamente a un estado M2 expandido excentricamente, se suprime el flujo metalico en un lado que se va a expandir excentricamente, pero se promueve el flujo metalico desde el lado opuesto que se va a expandir sin excentricidad al primer lado. En consecuencia, el extremo abierto se deforma plasticamente al estado M2 expandido excentricamente sin desviacion de espesor a lo largo de una direccion circunferencial.

Description

UN MÉTODO PARA FABRICAR UN TUBO METÁLICO CON UN EXTREMO ABIERTO EXPANDIDO EXCÉNTRICAMENTE ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con un método para fabricar un tubo metálico que tiene un extremo abierto expandido excéntricamente con respecto a su eje. Un tubo metálico con un extremo abierto expandido excéntricamente se ha utilizado como un tubo para suministro de petróleo para un combustible de vehículo o similar. Dado que el tubo metálico ha sido fabricado hasta ahora al unir un extremo abierto de un tubo metálico original o al conectar un tubo metálico con un extremo abierto comprimido a otro tubo metálico con un extremo abierto expandido. Sin embargo, cualquiera de estos procesos es demasiado complicado, lo que resulta en un aumento en los costos de manufactura. A este respecto, se ha examinado un método diferente, por el cual un tubo metálico original se expande rápidamente en su extremo abierto al insertar de manera forzada un troquel de expansión ahusado. En un método de expansión convencional, un troquel de expansión se inserta de manera forzada dentro de un tubo 1 metálico original con un extremo abierto vertical a su eje, como se muestra en la figura 1. El extremo abierto se deforma plásticamente a un estado 2 expandido coaxialmente por inserción del troquel de expansión. Cuando se utiliza un troquel de expansión ahusado en su punta, una parte 4 ahusada se forma entre una parte 3 recta y un extremo 2 abierto expandido. Posteriormente, otro troquel, el cual se mantiene en una posición desviada desde un eje de la parte 3 recta, se inserta dentro del extremo 2 abierto expandido de manera que forma un extremo 5 abierto expandido excéntricamente descentrado del eje de la parte 3 recta. Aunque la parte 5 expandida excéntricamente se forma al insertar el troquel cuyo eje central está descentrado a una cierta distancia del eje de la parte 3 recta hacia una dirección D, una relación de deformación del tubo 1 metálico original varia junto con la dirección circunferencial en respuesta a la excentricidad. Brevemente, el espesor de pared en el tubo 1 metálico original no se reduce tanto como en el lado 7 que se va a expandir excéntricamente, sino el tubo 1 metálico original se estira preferencialmente en el lado 6 para expandirse excéntricamente a lo largo de su dirección circunferencial con menos flujo de metal desde el lado 7 al lado 6. En consecuencia, el lado 6 expandido excéntricamente se adelgaza a lo largo de la dirección circunferencial. Esta pared delgada provoca la presentación de problemas tales como fracturas o estrechamiento. La presentación de problemas probablemente intensifica conforme se incrementa la relación de expansión. La pared parcialmente adelgazada también degrada la resistencia mecánica de un producto.

DESCRIPCIÓN BREVE DE LA INVENCIÓN La presente invención proporciona un tubo metálico con un extremo abierto expandido excéntricamente libre de fracturas y estrechamientos, por formación de un extremo abierto expandido coaxialmente, el cual está alargado a lo largo de la dirección axial del tubo metálico en un lado para expandirse excéntricamente más que el lado opuesto que se va a expandir sin excentricidad, antes de una etapa de expansión excéntrica de manera que promueve el flujo metálico desde el lado anterior al lado posterior sin reducción parcial del espesor de pared a lo largo de la dirección circunferencial. La presente invención propone un método nuevo de manufactura de un tubo metálico con un extremo abierto expandido excéntricamente por dos etapas de expansión coaxial y excéntrica.

En primer lugar, se inserta de manera forzada un troquel que se expande coaxialmente dentro de un extremo abierto de un tubo metálico original en primer lugar, de manera que deforma plásticamente el extremo abierto de manera que el estado expandido coaxialmente de ese lado se expande excéntricamente y es mayor que el lado opuesto para ser expandido sin excentricidad a lo largo de una dirección axial del tubo metálico original. Después de la formación del extremo abierto expandido coaxialmente, el troquel expandido coaxialmente se retira del tubo metálico. Posteriormente, un troquel expandido excéntricamente, el cual tiene un limite entre una punta cónica y un cuerpo cilindrico inclinado en un ángulo predeterminado con respecto a una dirección radial del tubo metálico original de manera que el cuerpo cilindrico se pone en contacto con una pared interior del extremo abierto expandido coaxialraente en el lado que va a ser expandido excéntricamente antes del lado opuesto que se va a expandir sin excentricidad, se inserta de manera forzada dentro del extremo abierto expandido coaxialmente del tubo metálico original de manera que deforma plásticamente el extremo abierto a un estado expandido excéntricamente .

En la etapa de expansión coaxialmente, un troquel de expansión coaxial, el cual tiene un limite entre una punta cónica y un cuerpo cilindrico inclinado con un ángulo tal que una longitud del cuerpo cilindrico a lo largo de la dirección axial del tubo metálico original es más corto en el lado que se va a expandir excéntricamente en comparación al lado opuesto que se va a expandir sin excentricidad, se puede utilizar. Un extremo abierto del tubo metálico original se deforma plásticamente a un estado expandido coaxialmente alargado a lo largo de su dirección axial en un lado que va a ser expandido excéntricamente en comparación con el lado opuesto que se va a expandir sin excentricidad, por inserción forzada de tal perforación que se expande coaxialmente. Además, cuando el extremo abierto expandido coaxialmente se trabaja con un troquel que se expande excéntricamente, el cual tiene un limite entre su punta cónica y su cuerpo cilindrico inclinado opuesto a la inclinación del troquel que se expande coaxialmente, se promueve el flujo de metal desde el lado opuesto que se va a expandir sin excentricidad al lado que se va a expandir excéntricamente. En consecuencia, el extremo abierto del tubo metálico se deforma plásticamente a un estado expandido excéntricamente sin reducción significativa de la pared a lo largo de su dirección circunferencial.

DESCRIPCIÓN BREVE DE LOS DIBUJOS La figura 1 es una vista esquemática que explica un método convencional para deformar un extremo abierto de un tubo metálico a un estado expandido excéntricamente por dos etapas de expansión coaxial y excéntrica. La figura 2A es una vista esquemática que explica el método que se propone, nuevo, por el cual un extremo abierto de un tubo metálico original se deforma plásticamente a un estado expandido coaxialmente que tiene una longitud de pared axial en un lado para expandirse excéntricamente más que el lado opuesto que se va a expandir sin excentricidad. La figura 2B es una vista que ilustra un extremo abierto expandido coaxialmente de un tubo metálico. La figura 3A es una vista esquemática para explicar una etapa de expansión excéntrica del método propuesto nuevo, en donde un troquel que se expande excéntricamente se inserta de manera forzada dentro del extremo abierto expandido coaxialmente. La figura 3B es una vista que ilustra un extremo abierto expandido excéntricamente de un tubo metálico.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS De acuerdo con la presente invención, un extremo abierto de un tubo metálico se expande por dos etapas de expansión coaxial y excéntrica. En la primera etapa (una etapa de expansión coaxial) , el extremo abierto se expande coaxialmente . En la segunda etapa (una etapa de expansión excéntrica), el extremo abierto expandido coaxialmente se expande adicionalmente de manera excéntrica . En la etapa de expansión coaxial, un troquel 10 que se expande coaxialmente, el cual tiene un limite 13 entre la punta 11 cónica y un cuerpo 12 cilindrico inclinado con un ángulo predeterminado con respecto a una dirección r radial de un tubo M metálico original, se mantiene en una posición concéntrica con el tubo M metálico original. El troquel 10 que se expande coaxialmente después se inserta de manera forzada dentro del tubo M metálico original, como se muestra en la figura 2A. Puesto que una pared interior del tubo M metálico se pone en contacto con el cuerpo 12 cilindrico del troquel 10 y se expande a un diámetro objetivo en el lado que se va a expandir sin excentricidad anterior en comparación con el lado que se va a expandir excéntricamente, la deformación por encogimiento de la pared es predominante en el lado que se va a expandir sin excentricidad en vez de en el lado que se va a expandir excéntricamente. En consecuencia, el extremo abierto del tubo M metálico original se deforma plásticamente hasta tal estado expandido coaxialmente de manera que la longitud de pared axial en el lado que se va a expandir sin excentricidad es más corto que la longitud de L2 de pared axial en el lado que se va a expandir excéntricamente, como se muestra en la figura 2B. El extremo abierto expandido coaxialmente tiene una pared que se alarga diferencialmente con L^<L2 a lo largo de su dirección axial la cual se puede conformar por diversos tipos de troqueles, en la medida en que la deformación plástica de la pared a un diámetro objetivo en el lado que se va a expandir sin excentricidad es temprano para una deformación plástica de la pared en el lado que se va a expandir excéntricamente. Cuando un troquel 10, el cual tiene un límite entre una punta 11 cónica y un cuerpo 12 cilindrico inclinado en un ángulo , se utiliza para expansión de un extremo abierto de un tubo M metálico original, el ángulo de inclinación preferiblemente se determina en 3-60 grados.

Si el ángulo de inclinación está por debajo de 3 grados, no se realiza suficiente a diferencia adecuada para el propósito, entre las longitudes de pared axial y L2. Si el ángulo de inclinación es superior a 60 grados, el flujo de metal fuera del lado que se va a expandir sin excentricidad se intensifica demasiado en la siguiente etapa de expansión excéntrica. El flujo de metal excesivo significa una reducción del espesor de pared y provoca la presentación de defectos tales como fracturas en el lado que se va a expandir sin excentricidad . Un trocal 20 que se expande excéntricamente, el cual tiene un limite 23 entre una punta 21 cónica y un cuerpo 22 cilindrico inclinado con un ángulo predeterminado con respecto a una dirección radial del tubo metálico que se expande coaxialmente, se utiliza en la siguiente etapa de expansión excéntrica, como se muestra en la figura 3A. Cuando tal troquel 20 es insertado de manera forzada dentro del extremo expandido coaxialmente, la punta 21 cónica se pone en contacto con una pared interior en el lado que se va a expandir excéntricamente antes que en el lado que se va a expandir sin excentricidad. En el caso en donde el tubo M metálico original se expande por un troquel 10 que se expande coaxialmente con un ángulo de inclinación, el extremo ]_ abierto expandido coaxialmente de manera preferible se expande excéntricamente por un troquel 20 que tiene un limite 23 inclinado con un ángulo opuesto al ángulo de inclinación del troquel 10 que se expande coaxialmente .

El ángulo de inclinación preferiblemente es el mismo en la dirección opuesta al ángulo de inclinación. Cuando el troquel 20 con un ángulo de inclinación se inserta de manera forzada dentro del extremo ¾¾ abierto expandido coaxialmente, una periferia del cuerpo 22 cilindrico se pone en contacto con una pared interior del extremo ¾¾_ abierto expandido coaxialmente en el lado que se va a expandir excéntricamente antes que en el lado opuesto que se va a expandir sin excentricidad. Conforme el avance del troquel 20 dentro del extremo abierto, el plano de contacto en el cuerpo 22 cilindrico se extiende al lado que se expande sin excentricidad. Esto es, una pared interior del extremo Mj_ abierto que se expande coaxialmente se expresa con el cuerpo 22 cilindrico de manera tal que la deformación del lado que se va a expandir excéntricamente es anterior al lado opuesto que se va a expandir sin excentricidad. En consecuencia, la resistencia a la deformación de la pared es mayor en el lado que se va a expandir excéntricamente en comparación con el lado que se va a expandir sin excentricidad. El flujo metálico en el lado que se va a expandir excéntricamente está suprimido por el cuerpo 22 cilindrico del troquel 20 durante la expansión excéntrica, pero el metal se estira en el lado que se va a expandir sin excentricidad y se permite el flujo hacia el lado que se va a expandir excéntricamente. Como un resultado, el extremo M]_ abierto expandido-coaxialmente se deforma plásticamente a un estado M2 expandido excéntricamente que tiene un espesor de pared uniforme a lo largo de la dirección circunferencial sin reducción parcial del espesor de pared en el lado descentrado .

EJEMPLO Se utiliza un tubo metálico soldado por alta frecuencia, de 25.4 mm de diámetro exterior, un espesor de pared de 1.0 mm y una longitud de 350 mm, como un tubo M metálico original. Un extremo abierto del tubo M metálico original se deforma plásticamente a un estado expandido coaxialmente al insertar de manera forzada un troquel 10 que se expande coaxialmente dentro del extremo abierto del tubo M metálico original. Posteriormente, el extremo ]_ abierto, expandido coaxialmente, se deforma de manera plástica a un estado Mg expandido excéntricamente, al insertar de manera forzada un troquel 20 que se expande excéntricamente dentro del extremo abierto expandido coaxialmente. El extremo abierto del tubo M metálico original se expande coaxial y después excéntricamente por los troqueles 10, 20 elaborados con acero para herramientas endurecido por enfriamiento, al cual se le rocía un lubricante, el cuatro etapas bajo las condiciones de control que se muestran en la Tabla 1.

TABLA 1 : ETAPA DE TRABAJADO HASTA LA CONFORMACIÓN DE UN EXTREMO ABIERTO EXPANDIDO EXCÉNTRICAMENTE : un ángulo de inclinación de un límite de un troquel de expansión coaxial : un ángulo de inclinación de un límite de un troquel que se expande excéntricamente Después de que el tubo M metálico original se ha expandido excéntricamente en su extremo abierto, el extremo M2 abierto expandido excéntricamente se observa que para examinar la configuración y la distribución de espesor. Los resultados se muestran en la Tabla 2. Se demuestra que el tubo metálico del ejemplo inventivo, en donde el extremo abierto se expande excéntricamente después de la formación de un extremo ? abierto expandido coaxialmente se diferencia en la longitud de pared axial en la medida que L]<L2 tiene un espesor de pared suficiente sin desviación de espesor o estrechamiento incluso en un lado expandido excéntricamente. La reducción máxima de espesor de pared en el extremo l¾ abierto expandido excéntricamente se controla dentro de un intervalo de 25%. El tubo metálico M2 del ejemplo comparativo número 1, por el cual el extremo abierto expandido coaxialmente con L1=L2 se expande excéntricamente, tiene un espesor de pared que se encuentra muy reducido hasta 31% como máximo en su lado expandido excéntricamente. Con frecuencia se presentan fracturas o estrechamientos debido a tal reducción grande en el espesor de pared. Incluso cuando el extremo Mj abierto expandido coaxialmente se diferencia en la longitud de pared axial conforme L^<L2 se expande excéntricamente por un troquel 20 que tiene un limite 23 no inclinado entre una punta 21 cónica y un cuerpo 22 cilindrico, la reducción máxima del espesor de pared aún es fuerte hasta un 33% en un extremo M2 abierto expandido excéntricamente, como se indica en el ejemplo comparativo No. 2. En algunos casos también se detectan fracturas o estrechamientos. Se nota claramente de la comparación del ejemplo inventivo con los ejemplos comparativos que un extremo M2 abierto expandido excéntricamente se forma de manera efectiva sin reducción parcial del espesor de pared a lo largo de una dirección circunferencial, por combinación de una o varias etapas de expansión coaxial para deformar plásticamente un extremo abierto de un tubo M metálico original a un estado expandido coaxialmente con L^<L2, con una o varias etapas de expansión excéntricas utilizando un troquel 20 de expansión excéntrica que tiene un cuerpo 22 cilindrico el cual se pondrá en contacto con una pared interior del extremo M]_ abierto expandido coaxialmente en un lado para ser expandido excéntricamente antes que el lado opuesto que se va a expandir sin excentricidad. Puesto que la reducción parcial se suprime a lo largo de una dirección circunferencial, el tubo I&2 metálico expandido excéntricamente se puede utilizar como un producto libre de defectos tales como fracturas o estrechamientos. Tal combinación de la etapa o etapas de expansión coaxial con la etapa o etapas de expansión excéntrica es efectivo especialmente para la formación de un extremo M2 abierto expandido excéntricamente con un diámetro exterior dos veces o mayor, en comparación con el tubo M original, como se indica en los Ejemplos.

TABLA 2: CONFIGURACIÓN DE UN EXTREMO ABIERTO EXPANDIDO EXCÉNTRICAMENTE Y PRESENTACIÓN DE DEFECTOS Ejemplo de la Ejemplos Invención Comparativos No.1 No.2 reducción máxima (%) del 25 31 33 espesor de pared en un extremo M2 abierto expandido excéntricamente frecuencia de presentación 0/100 7/100 15/100 (/piezas) de fracturas frecuencia de presentación 0/100 14/100 22/100 (/piezas) de estrechamiento De acuerdo con la presente invención como se menciona antes, un extremo abierto de un tubo metálico original se deforma plásticamente a un estado expandido coaxialmente diferenciado en una longitud de pared axial en un lado que va a ser expandido excéntricamente mayor que el lado opuesto que se va a expandir sin excentricidad, y después a un estado expandido excéntricamente por un troquel que se expande excéntricamente que tiene un cuerpo cilindrico, el cual se pone en contacto con una pared interior del extremo abierto expandido coaxialmente en el primer lado anterior al lado opuesto. Debido al control de sincronización de un plano de contacto del troquel con la pared interior, se promueve el flujo de metal desde el lado opuesto al primer lado en la etapa de expansión excéntrica, pero se impide el flujo de metal inverso, desde el lado anterior. En consecuencia, se suprime la reducción parcial del espesor de pared a lo largo de la dirección circunferencial del tubo metálico, y se tiene un producto con una buena configuración de extremo abierto expandido excéntricamente.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método para fabricar un tubo metálico con un extremo abierto expandido excéntricamente, caracterizado porque comprende las etapas de: insertar de manera forzada un troquel de expansión coaxial dentro de un extremo abierto de un tubo metálico original, de manera que deforme plásticamente el extremo abierto hasta el estado expandido coaxialmente de manera que el lado que es expandido excéntricamente es más grande que el lado opuesto que se va a expandir sin excentricidad a lo largo de una dirección axial del tubo metálico original: retirar el troquel de expansión coaxial del tubo metálico original; y después insertar de manera forzada un troquel de expansión excéntrica, el cual tiene un limite entre una punta cónica y un cuerpo cilindrico inclinado con un ángulo predeterminado con respecto a una dirección radial del tubo metálico original de manera que el cuerpo cilindrico se pone en contacto con una pared interior del extremo abierto expandido coaxialmente en el lado que se va a expandir excéntricamente antes que en el lado opuesto que se va a expandir sin excentricidad, dentro del extremo abierto expandido coaxialmente del tubo metálico original de manera que deforma plásticamente el extremo abierto a un estado expandido excéntricamente.

2. El método para elaborar un tubo metálico con un extremo abierto expandido excéntricamente, de conformidad con la reivindicación 1, caracter zado porque el troquel que expande coaxialmente tiene un limite entre una punta cónica y un cuerpo cilindrico inclinado con tal ángulo de manera que la longitud del cuerpo cilindrico a lo largo de la dirección axial del tubo metálico original es más corta en el lado que se va a expandir excéntricamente en comparación con el lado opuesto que se va a expandir sin excentricidad, y la inclinación del limite es opuesta a la inclinación del límite entre la punta cónica y el cuerpo cilindrico del troquel que se expande excéntricamente.