PT788848E - Processo para o fabrico de um tubo com trocos cujas seccoes transversais tem configuracoes distintas umas das outras - Google Patents

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DESCRIÇÃO "PROCESSO PARA O FABRICO DE UM TUBO COM TROÇOS CUJAS SECÇÕES TRANSVERSAIS TÊM CONFIGURAÇÕES DISTINTAS UMAS DAS OUTRAS" A invenção refere-se a um processo para o fabrico de um tubo com troços cujas secções transversais têm configurações distintas umas das outras, do tipo por exemplo conhecido pela patente JP-A-3 291 115.

Tubos soldados sâo moldados a partir de uma banda de aço ou de uma platina, para formar tubos que seguidamente são soldados ao longo das suas junções. Obtcm-oc então um corpo oco com uma secção transversal circular.

Frequentemente são necessários tubos com alargamentos da secção transversal das extremidades. Estes alargamentos são produzidos por uma operação mecânica de alargamento, para o que a extremidade do tubo é alargada com o auxílio de um mandril, exercendo-se para tal forças de traeção e/ou de compressão. Os alargamentos da secção transversal deste modo obteníveis são no entanto limitados pela capacidade de estiramento do material utilizado. Em consequência disso só se podem realizar variações relativamente pequenas da geometria dos tubos. Além disso verifica-se frequentemente que o alargamento provoca um aumento da dureza do material na zona do alargamento. Tal efeito é em muitos casos indesejável, dado que o aumento de dureza reduz a capacidade de estiramento do material. Para eliminar as alterações da estrutura do material torna-se então necessário prever um tratamento térmico complexo por recozimento, para poder assegurar uma ductilidade suficientemente grande das extremidades de tubo alargadas, com vista às fases de maquinação seguintes. 7

Também se torna necessário prever uma maquinação mais complexa sempre que for necessário equipar os tubos de suportes, pa-tilhas ou outros elementos de fixação. Estes acessórios são habitualmente fixados no tubo por intermédio de técnicas de soldadura, depois de aquele tubo estar pronto. Isto acarreta não só uma maior complexidade técnica, mas poderá eventualmente, devido à soldadura, provocar alterações posteriores da estrutura do material na zona da soldadura.

Tomando por base o estado actual da técnica, a invenção tem o objectivo de configurar de maneira mais simples e económica um processo para o fabrico de um tubo com troços cuja secção transversal tem uma configuração variável, processo com o qual se conseguem nomeadamente melhorar também as potencialidades de moldagem da forma do tubo.

De acordo com a invenção, este objectivo atinge-se pela adopção das caracteristicas enunciadas na reivindicação 1.

Para a confecção de um tubo com troços cuja secção transversal tem uma configuração variável prepara-se primeiro uma platina que dispõe de uma parte de base de configuração rectangular, à qual se encontra ligada organicamente pelo menos uma parte por moldar. A platina é a planificação exacta em termos de comprimento da superfície periférica do tubo a confeccionar, incluindo eventuais superfícies que se projectam da periferia do tubo para o lado de fora sob a forma de patilhas ou de elementos de fixação similares.

Na etapa seguinte a platina é moldada de modo a formar um corpo cilíndrico oco. Nesta operação a parte de base é moldada de modo a ficar com uma forma tubular, enquanto que a parte por moldar recebe uma forma em espiral. As arestas longitudinais da parte de base ficam então exactamente justapostas, enquanto que a parte da platina destinada a ocr moldada oo encontra enrolada com 2 zonas parcialmente sobrepostas.

Esta operação de moldagem pode ser efectuada de maneira económica e com elevada precisão numa matriz, para o que a platina é antes de mais moldada numa primeira etapa parcial de modo a formar um perfil semicircular e moldada numa segunda etapa parcial para receber a forma de um cilindro oco.

Segue-se a moldagem final do tubo, durante a qual se actua por acção de meios de actuação apropriados sobre a parte por moldar, obtendo-se assim a geometria definitiva do tubo.

No que se refere à moldagem final pode tratar-se de um alargamento da parte por moldar, utilizando-se para isso um meio de actuaçSo que ataca pelo lado de dentro, por exemplo um mandril. Caso se pretenda moldar uma patilha que se projecta para o lado de fora do tubo a partir da periferia do mesmo, torna-se unicamente necessário dobrar a parte por moldar para a correspondente posição.

No processo subsequente de junção ligam-se os topos de junta. Esta operação realiza-se habitualmente por meio de uma soldadura. Para este efeito encontram-se disponíveis diversos processos, tais como a soldadura a raios laser, a soldadura sob gás inerte, a soldadura por indução e a soldadura por resistência.

Com o processo de acordo com a invenção obtém-se um tubo com troços de secção transversal com configurações distintas umas das outras, em que se evitam ou só se verificam numa proporção aceitável deformações prejudiciais ou enfraquecimentos do material de que o tubo é constituído na área da variação da secção transversal.

De acordo com as características da reivindicação 2 é também possível efectuar primeiro a junção total ou parcial das 3 '^ ·:>·> 7

arestas de topo situadas na parte de base antes de proceder à moldagem final. Tratando-se de um tubo com uma configuração geométrica complicada, este procedimento poderá facilitar a realização das etapas de fabrico seguintes. O processo de acordo com a invenção presLa-se especialmenLe bem à confecção de um tubo com um alargamento da secção transversal em forma de tronco de cone em pelo menos uma das suas extremidades, conforme se prevê na reivindicação 3.

De acordo com aquela reivindicação utiliza-se uma platina com uma parte de base rectangular, em uma das extremidades da qual se encontra ligada uma parte por moldar com uma configuração em forma de trapézio. Ao longo do seu plano longitudinal a platina tem uma configuração simétrica. A platina é a planificação da superfície lateral do tubo a confeccionar.

Depois de a platina ter sido moldada de modo a formar um corpo oco de forma tubular, procede-se à moldagem final do tubo, para o que a parte por moldar é agora enrolada à maneira de uma espiral e alargada para formar uma espécie de trombeta. De maneira conveniente esta operação efectua-se numa matriz apropriada, utilizando-se para isso um mandril para o alargamento da parte da extremidade, de modo que esta parte se desenrola completamente, permitindo obter a geometria definitiva do tubo já com escalões. A e3ta operação aeguc-oc α soldadura das arestas de topo da junção.

Com este procedimento podem obter-se nas extremidades de um tubo quase todos os alargamentos de secção transversal possíveis. A capacidade de o material utilizado poder alterar a sua forma limita de maneira muito menos sensível a moldagem dos tubos. Reduz-se a um mínimo possível o aumento de dureza do material na zona do alargamento. Em virtude disso pode, regra geral, prescindir-se de um tratamento térmico posterior para compensação de al- 4 I ---.- f J. terações prejudiciais da estrutura do material.

Um aperfeiçoamento vantajoso do processo de acordo com a invenção encontra-se contemplado na reivindicação 4. Pela utilização de uma platina na qual à parte por moldar e em forma de trapézio se seguem outros troços por moldar em forma de trapézio e/ou em forma de rectângulo, é possível obter uma larga gama de variação da geometria das extremidades de um tubo.

Desta maneira podem fabricar-se tubos nos quais à zona alargada à maneira de uma trombeta se seguem outras zonas cilíndricas ou em forma de tronco de cone.

Para evitar que as arestas de junção da parte por moldar fiquem directamente justapostas durante a operação de enrolar, é possível dar à parte por moldar uma zona de contacto deslizante com a forma de uma rampa. Esta zona será nomeadamente vantajosa quando se juntarem uns aos outros vários troços por moldar de geometria distinta.

Esta zona de contacto deslizante pode por exemplo ser formada por um curto prolongamento em forma de trapézio previsto na extremidade frontal da platina, prolongamento esse que serve de superfície auxiliar. Esta superfície auxiliar faz com que, apesar do contacto que inicialmente é pontual, se consiga um enrolamento som problemas da platina. É no entanto também possível configurar a zona de contacto deslizante à maneira de uma quinagem junto de uma aresta de junção de uma parte por moldar.

De acordo com a reivindicação 6 uma outra medida vantajosa consiste em dotar a platina antes da moldagem e por intermédio de uma deformação controlada por laminagem de espessuras de platina que variam por cscalõco na dirccção da laminagem. Caso necessário 5

a platina laminada é aparada conforme os requisitos antes de sofrer a operação de maquinação seguinte. A platina moldada especi-ficamente de acordo com a utilização prevista apresenta espessuras de platina que variam de maneira controlada, para, de acordo com a posterior utilização do tubo confeccionado a partir da platina, conferir α divcroa3 zonas exactamente as espessuras de parede que estão adaptadas às cargas previstas e deste modo aos picos de tensão que podem diferir de local para local, cargas e picos esses a que estas zonas se encontram submetidas durante a utilização prática.

Deste modo é possível fabricar um tubo com troços cujas secções transversais variam e com troços de espessuras de parede distintas umas das outras. 0 tubo com redução da espessura de parede em determinadas zonas é especialmente adequado ao fabrico de componentes sujeitos a solicitações exercidas a partir do exterior, componentes nos quais as tensões que se verificam são no entanto distribuídas ao longo de espessuras distintas do componente, e isto devido ao tipo de construção desse mesmo componente. Este é frequentemente o caso, nomeadamente em componentes para viaturas automóveis. Se os componentes deste tipo forem dimensionados para a solicitação máxima, haverá forçosamente um sobredi-mensionamento das zonas menos solicitadas. Daqui resulta não só um maior consumo de material como também um peso desnecessariamente elevado. Estes inconvenientes são agora evitados, para o que os tubos que servem para a confecção dos componentes recebem um dimensionamento distinto em diferentes zonas dos mesmos, dimensionamentos esses que correspondem à solicitação a que mais tarde estarão sujeitos.

Em princípio a direcção de laminagem pode ser adaptada à configuração prevista para o componente que mais tarde será o tubo. fara esse efeito as platinas iniciais podem também ser parcialmente laminadas duas ou mesmo mais vezes em diferentes direc-ções. Assim é possível variar, conforme pretendido, a correspon- 6 dente espessura, de acordo com os requisitos, podendo essa variação ser efectuada também por escalões. De maneira conveniente a laminagem efectua-se num trem de laminagem de dois cilindros. Através da variação da geometria dos cilindros na entrada dos mesmos pode influenciar-se dentro de determinados limites a simetria em relação ao plano transversal central. A invenção será de seguida descrita mais em pormenor mediante os exemplos de realização representados nos desenhos. As figuras mostram:

Fig. 1 uma vista em planta do recorte de uma platina para conformação de um tubo alargado numa das suas extremidades,

Fig. 2 um corte transversal, feito na vertical, de uma parte por moldar enrolada em forma de espiral,

Fig. 3 um corte transversal, feito na vertical, de um troço central enrolado em forma de tubo,

Fig. 4 uma vista em planta da extremidade de um tubo com uma secção longitudinal em forma de tronco de cone, à qual se segue uma secção longitudinal em forma de cilindro, bem como uma representação da planificação da parte da extremidade,

Fig. 5 uma outra forma de realização de uma platina,

Fig. 6 um corte transversal, feito na vertical, de um parte por moldar, com uma quinagem,

Fig. 7 uma zona terminal de um tubo, com várias mudanças de secção,

Fig. 8 mais outra forma de realização de um tubo, numa vista em 7 planta

Fig. 9 o tubo da fig. 8 numa representação em perspectiva,

Fig. 10 um corte transversal, feito na vertical, do tubo da fig. 8, antes da moldagem final,

Fig. 11 um corte transversal, feito na vertical, do tubo da fig. 8, após a moldagem final e

Fig. 12 numa representação em perspectiva um recorte de uma platina, com zonas de diferentes espessuras de platina. A fig. 1 mostra um recorte de uma platina 1 que serve para o fabrico de um tubo alargado numa das suas extremidades. A platina 1 dispõe de uma parte de base 2 de forma rectangular, à qual se segue uma parte por moldar 8 com uma configuração em forma de trapézio. A platina 1 tem uma configuração simétrica em relação ao seu eixo longitudinal central MLA e representa a planificação exacta em termos de comprimento do tubo a confeccionar.

Em termos de tecnologia de moldagem a platina 1 é conformada de modo a obter-se um corpo cilíndrico oco. Enquanto isso a parte por moldar 3 é enrolada em forma de espiral, como se encontra representado na fig. 2. Nesta disposição há uma sobreposição da parte por moldar 3 nas zonas 4 e 5.

Da fig. 3 depreende-se que a parte de base 2 se encontra moldada de modo a formar um tubo. As arestas longitudinais 6 e 7 da parte de base 2 ficam então situadas frente a frente.

Na moldagem final o corpo em forma de cilindro oco é fixado numa matriz apropriada, sendo a parte por moldar 3 alargada por acção de um mandril, ao que assume a geometria definitiva em forma de tronco de cone. Devido ao recorte do platina adaptado com 8 \ \ precisão à forma do tubo, obtém-se uma justaposição exacta das arestas longitudinais 8 e 9 da parte por moldar 3, bem como das arestas longitudinais 6, 7 da parte de base 2.

Nas fases subsequentes do processo é concluído o fabrico do tubo por meio da ooldadura das arestas longitudinais 6, 7 e 8, 9, respectivamente.

Na fig. 4 encontra-se representada a parte terminal de um tubo 10, que comporta uma secção média 11 de forma cilíndrica, à qual se seguem um troço em comprimento 12 com a forma de um tronco de cone e um troço em comprimento 13 com uma forma cilíndrica. O tubo 10 tem uma configuração simétrica em relação ao eixo longitudinal central MLA.

Numa representação com linhas a tracejado mostra-se a platina 14 que serve de base à confecção do tubo 10. A platina 14 é a planificação da superfície lateral do tubo 10. Reconhece-se a parte de base 11' de forma rectangular, à qual se seguem uma parte por moldar 15 de forma trapezoidal e mais outra parte por moldar 16 de forma rectangular. Por meio de um corte perfeitamente adaptado da platina obtém-se uma justaposição exacta dos topos 17, 17', 18, 18', 19, 19' no tubo 10 acabado de moldar.

Da fig. 5 consta uma platina 20 com uma parte de base 21 de forma rectangular, bem como com uma parte por moldar 22 de configuração trapezoidal e com uma parte por moldar 23 de forma rectangular. Para evitar que as arestas de junção 24, 25 da parte por moldar 23 esbarrem uma contra a outra durante o processo de enrolamento, configurou-se uma zona de contacto deslizante 26 à maneira de uma rampa. A zona de contacto deslizante 26 é formada por um curto prolongamento 27 em forma de trapézio. O prolongamento 27 tem a função de uma superfície auxiliar e faz com que o contacto inicialmente pontual não provoque qualquer problema du- 9 7

C rante a operação de enrolar da platina 20.

Uma outra solução destinada a apoiar a operação de enrolar encontra-se representada na fig. 6. Aqui realiza-se uma zona de contacto deslizante 28, conformando uma quina 29 numa das arestas de junção 30 de uma parte por moldar 31.

Com o processo de acordo com a invenção é possível fabricar de maneira simples e económica tubos com troços cuja secção transversal é variável. 0 número de escalões pode ser variável conforme a aplicação em vista. Da fig. 7 consta um destes tubos 32 com múltiplos escalões. À secção média cilíndrica 33 seguem-se um escalão 34 constituído por um troço de transição 35 em forma de tronco de cone e um troço em comprimento 36 de forma cilíndrica. Mais outro escalão 37 é formado pelo troço eiu comprimento 38 com a forma de um tronco de cone e pelo troço em comprimento 39 com uma forma cilíndrica.

Nas fig. 8 a 11 encontra-se representado um tubo 40 com um suporte 42 que se projecta para o lado de fora a partir da periferia 41. 0 suporte 42 encontra-se disposto na parte média 43 do tubo 40.

Para o fabrico deste tubo toma-se de novo como ponto de partida uma platina com uma parte de base rectangular, à qual se encontra ligado o suporte 42 sob a forma de parte por moldar 44. A platina é então enrolada de modo a obter-se a situação representada na fig. 10. A parte por moldar 44 encontra-se então em algumas zonas em contacto com a superfície lateral 45 do tubo 40. Para obter a moldagem final a secção por moldar 44 é levada de uma maneira apropriada à posição pretendida, de modo a obter-se o suporte 42.

Seguidamente efectua-se a soldadura das arestas longitudi-naio 46 c 47. 10 A fig. 12 mostra o recorte de uma platina 48, na qual por acção de uma moldagem controlada se rebaixaram por laminagem as zonas 49 a 52, obtendo-se espessuras de platina Si a S4 variáveis ao longo da direcção de laminagem WR. Nas transições 53, 54, 55 há uma transição sem escalonamento de uma das zonas 49 a 52 para a seguinte. Na maneira dc representação aqui escolhida a platina 48 apresenta na sua face de baixo 56 uma superfície 57 aproxima-damente plana. É evidente que a platina 48 pode também ser rebaixada por laminagem de ambos os lados.

As zonas 50 a 52 fazem parte de uma secção de base 58 da platina 48 com uma forma rectangular. A zona 49 tem uma configuração em forma de trapézio e forma a parte por moldar 59, que se encontra ligada à parte de base 58, de modo a formar uma só peça em conjunto com a mesma. A partir da platina 48 pode fabricar-se um tubo com troços em que a secção transversal tem configurações distintas e com troços de espessura de parede si a s4 variáveis. Na platina 48 moldada de modo a servir para uma aplicação específica as secções 49 a 52 apresentam exactamente as espessuras de platina Si a s4, que se encontram adaptadas às solicitações e às tensões previstas nas zonas 49 a 52 e a que o tubo produzido a partir da platina 48 se encontra sujeito na sua utilização prática.

Lista de índices de referência: 1 Platina 2 Parte de base de 1 3 Parte por moldar 4 Secção de 3 5 Secção de 3 6 Aresta longitudinal de 2 7 Aresta longitudinal de 2 11 8 Aresta longitudinal de 3 9 Aresta longitudinal de 3 10 Tubo 11 Secção central de 10 11' Parte de base 12 Secção longitudinal de 10 13 Secção longitudinal de 10 14 Platina 15 Parte por moldar 16 Parte por moldar 17 Junção 17' Junção 18 Junção 18' Junção 19 Junção 19' Junção 20 Platina 21 Parte de base 22 Parte por moldar 23 Parte por moldar 24 Aresta de junção 25 Aresta de junção 26 Parte de contacto deslizante 27 Prolongamento 28 Parte de contacto deslizante 29 Quina 30 Aresta de junção 31 Parte por moldar 32 Tubo 33 Secção central 34 Escalão 35 Secção de transição 36 Secção longitudinal 37 Escalão 38 Secção longitudinal 12

Secção longitudinal Tubo

Periferia de 40

Suporte

Zona central

Secção por moldar

Superfície lateral de 40

Aresta longitudinal

Aresta longitudinal

Platina

Secção de 48

Secção de 48

Secção de 48

Secção de 48

Transição

Transição

Transição

Face inferior de 48 Superfície de 48 Parte de base Parte por moldar

Eixo longitudinal central Espessura da platina 49 Espessura da platina 50 Espessura da platina 51 Espessura da platina 52 Direcção de laminagem

Lisboa, 28 de Dezembro de 2000

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Claims (6)

1. r\ (~'n REIVINDICAÇÕES 1. Processo para o fabrico de um tubo com troços de configuração distinta no tocante à sua secção transversal, caracterizado pelas 3eguinte3 medidas: a) preparação de uma platina (1, 14, 20, 48) com uma parte de base (2, 11', 21, 43) rectangular, à qual se encontra agregada pelo menos uma parte por moldar (3, 15, 44, 59) de modo a ambas formarem uma peça inteiriça, b) moldagem da parte de base (2, 11' , 21, 43) em forma de tubo e moldagem da parte por moldar (3, 15, 44, 59) em forma de espiral, c) moldagem final do tubo, d) junção das arestas de topo (6, 7, 0, 9, 17, 17', 18, 18', 19, 19', 46, 47).
2. 2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por as arestas de junção (6, 7, 17, 17') situadas na parte de base serem unidas pelo menos em algumas zonas antes da moldagem final.
3. 3. Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 ou 2, para o fabrico de um tubo com um alargamento em forma de tronco de cone da sua secção transversal em pelo menos uma das suas extremidades, caracterizado pela nf.i 1 i zação de uma platina (1, 14, 21) com uma parte por moldar (3, 15, 22) com uma configuração em forma de trapézio numa das suas extremidades e com uma configuração simétrica em relação ao seu eixo longitudinal central (MLA).
4. 4. Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pela utilização de uma platina (14, 21), na qual â parte por moldar (15, 22) de forma trapezoidal se seguem outras partes por moldar (16, 23) de forma trapezoidal e/ou rectangular. 1
5. 5. Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 4, ca-racterizado por a parte por moldar (23, 31) estar provida de uma zona de contacto deslizante (26, 28) com a forma de uma rampa.
6. 6. Processo dc acordo com qualquer dao reivindicações 1 a 5, ca-racterizado por se realizar antes da moldagem da platina (48) um rebaixamento controlado por laminagem da platina (48), com zonas de espessura de platina (si - S4) variáveis na direcção de laminagem (WR).

   Lisboa, 20 de Dezembro de 2000 /agente oficial da propriedade industrial 2