PT85517B

PT85517B - Processo e dispositivo para a fixacao de pecas num corpo oco

Info

Publication number: PT85517B
Application number: PT8551787A
Authority: PT
Inventors: Herbert Krips; Miroslan Podhorsky
Original assignee: Balcke Duerr Ag
Priority date: 1986-08-12
Filing date: 1987-08-11
Publication date: 1993-07-30
Also published as: RU1801077C; CA1290563C; MX171391B; CN87105521A; PT85517A; ATE61956T1; PL267273A1; CN1009711B; BR8704151A; PL156835B1

Description

Memória descritiva referente à patente de invenção de BALCKEDURR AKTIENGESELLSCHAFT, alemã, industrial e comercial,com sede em Homberger Strasse 2, D-4050 Ratingen 1, República Federal Alemã, (inventores: Herbert Krips e Dr. Miroslan Podhorsky, residenteB na República Federal Alemã, para: PROCESSO E DISPOSITIVO PARA A FIXAÇÃO DE PEÇAS NUM CORPO OCO

Memória Descritiva

GSR

A presente invenção refere-se a um processo e a um dispositivo para a fixação de uma ou mais peças providas de uma abertura num corpo oco, de preferência de carnes, casquilhos e/ou elementos de accionamento num veio oco, sendo no estado inicial o diâmetro interior da abertura formada nas peças maior que o diâmetro exterior das superfícies previstas para a sua fixação no corpo oco e as peças colocadas na posição prevista no corpo oco antes de efectuar a operação de fixação.

E conhecido em vários domínios da técnica, em vez de formar partes complicadas de um conjunto salientes desse conjunto, construir essas partes fixando num componente básico peças adicionais modeladas apropriadas de modo que é possível construir de uma maneira económica a forma

Se nas peças a fabricar se pretende economizar material e/ou reduzir o peso, utilizam-se também como peça básica corpos ocos, Também neste caso, no estado inicial a abertura na peça a fixar no corpo oco tem um diâme- , tro maior que o do ponto de fixação, de modo que possa colocar-se a peça respectiva na posição pré-fixada no corpo oco, antes de efectuar a fixação.

No c aso do caldeamento ou soldadura aparecem solicitações térmicas locais em especial do corpo oco que podem conduzir a deformações ou alterações não desejadas e difíceis de controlar. A fixação por colagem tem o inconveniente de não haver qualquer garantia de as superfícies de contacto serem molhadas com a cola.

No processo de contracção é necessário I ι construir com elevada precisão o diâmetro exterior do podo I de apoio e o diâmetro interior da abertura da peça a fixar por contracção e satisfazer as pequenas tolerâncias necessárias exigidas pela retenção desejada. A diferença entre os diâmetros obtida pela diferença de temperaturas é proporcional à variação da temperatura entre as peças, aos coeficientes de dilatação térmica e ao raio das peças. Como a deformação elástica das peças a ligar entre si está relacionada quadra ticamente com o raio e a diferença de temperaturas que é posI sivel atingir na prática é limitada, em muitos casos, em especial com determinadas combinações de materiais, apenas se consegue uma aderência insuficiente. Em especial quando aparecem ddLferenpas de temperaturas devidas ao funcionamento na peça pronta, as peças fixadas por contracção podem tornar-se soltas o

A presente invenção proporcionar um processo e um dispositivo na introdução com as quais de uma maneira tem por objectivo do tipo mencionado simples e económica, pode realizar-se uma fixação fiável de peças num corpo oco, sem haver o perigo de uma solicitação exagerada do corpo oco i ou de as peças se soltarem. j

A solução deste problema pelo processo segundo a presente invenção é caracterizada por, antes da colocação das peças no corpo oco, se criar uma diferença de temperaturas por aquecimento das peças e/ou arrefecimento do corpo oco e por cada peça se fixar no corpo oco por alar- ! gamento do corpo oco pelo menos na zona dos pontos de fixação bem como pela subsequente contracção das peças em consequência da igualização das temperaturas que se verifica. 0 alargamento do corpo oco faz-se, de acordo com uma outra j característica da presente invenção por introdução de um i meio sob pressão de preferência hidráulico, podendo no entanto fazer-se por explosão, alargamento electro-hidráulico ou por forças magnéticas.

Pelo alargamento, o corpo oco sofre uma deformação plástica, de modo que no c aso do processo segundo a presente invenção é necessário manter tolerâncias apenas | muito grosseiras relativamente ao diâmetro interior da abertura nas peças a fixar e ao diâmetro exterior dos pontos de apoio respectivos no corpo oco, reduzindo-se deste modo os custos de fabrico. Pelo alargamento do corpo oco pode realizai -se uma fixação das peças quer com aperto quer com azenas ajuste das formas, podendo assim gerar-se as forças de deformação necessárias para obter a força de retenção necessária em cada caso, no caso do alargamento hidráulico, de maneira simples pela escolha dos parâmetros apropriados. A força de retenção gerada pelo alargamento resulta de maior contradeformação elástica da peça que envolve o corpo oco. Esta força de retenção é aumentada pelo facto de em seguida ao alargamento se verificar um fenómeno de contracção quando se verificar a igualização das temperaturas entre as peças a j ι fixar mais quentes e o corpo oco mais frio. Por este motivo, o processo segundo a presente invenção é também apropriado

para a fixação de peças de parede fina, tais como mangas e casquilhos de chumaceiras, nos quais uma contradeformação elástica acós um alargamento do corpo oco daria uma ligação com aderência insuficiente. No processo segundo a presente invenção, a força de retenção é força função do parâmetro de alargamento, da diferença de temperaturas e dos coeficientes de dilatação térmica dos materiais das peças a ligar. i Estes três parâmetros podem, para uma aderência desejada, | variar e são ainda susceptiveis de cálculo com base no conhecimento das características dos materiais. Em suma, resulta portanto uma fixação reprodutível com precisão de peças num corpo oco, exigindo o processo um dispêndio apenas reduzido. de modo que pode ser aplicado economicamente mesmo a pequenas séries.

i

De acordo com uma outra característica da presente invenção o corpo oco pode ser alargado com pressões ou parâmetros diferentes na zona dos pontos de fixação das várias peças, desde que se pretenda fixar num corpo oco várias peças diferentes.

I dispositivo segundo a presente invenção é caracterizado por compreender uma matriz pelo menos bipartida na direcção axial, provida cavas adaptadas para a expansão respectiva, quer para o corpo oco, quer para as peças a fixar e com superfície de apoio para as secções do j corpo oco situadas entre as peças. 0 corpo oco coe as peças, , que estão a uma temperatura mais alta, é introduzido na matriz aberta, de modo que simultaneamente se faz um posicionamento exacto das peças no corpo oco. Depois do fecho da matriz, introduz-se por exemplo um fluído comprimido com a pressão pré-determinada no corpo oco, de modo que este alarga-se na zona dos pontos de fixação. Consoante a estrutura das superfícies de ligação entre o corpo oco e a peça a fixar, resulta entre o corpo oco e a peça a fixar uma ligação forçada e/ou uma ligação com ajuste das formas.

Depois da abertura da matriz retira-se , a peça pronta feita numa operação, verificando-se, quer du¹ rante o alargamento, quer a seguir a este, um fenómeno de j contracção quando se igualizar a temperat ;ra entre as peças i quentes e o corpo oco mais frio. !

i i

I j

A utilização desta matriz segundo a i presente invenção permite fixar no corpo oco todos as peças com apenas uma mesma pressão, nomeadamente a pressão mais elevada necessária, visto que a matriz desempenha a função de apoio dos componentes mais fracos, por exemplo as secções ¹ do corpo oco entre as pe$as a fixar, de modo que estas secções são protegidas contra solicitações exageradas, de maneira segura.

J

I Numa forma de realização alternativa da presente invenção o dispositivo é caracterizado por uma sonda que pode ser introduzida no corpo oco e em cuja superfície exterior estão montados pares de anéis de vedação segundo a ! extensão axial de cada peça a fixar, prevendo-se entre os pah res de anéis de vedação pelo menos um canal de descarga. Por meio dos pares de anéis de vedação limita-se o alargamento do corpo oco à zona de fixação respectiva. Para excluir o alargamento do corpo oco entre estas zonas, a sonda possui entre os pares de anéis de vedação canais de descarga que impedem o estabelecimento indesejado de pressão nestas secções do corpo oco.

Nos desenhos anexos estão representados : quatro exemplos de realização de componentes a fabricar bem como os dispositivos correspondentes. As figuras dos desenhos representam:

!

A figura 1, um corte longitudinal de uma matriz constituída por duas partes para um primeiro exemplo de realização de um corpo oco com quatro peças, estando representado na metade do direita o estado inicial e na me5

feito pela linha (II-II) da figura 1, estando de novo represeni, fado na metade da direita e estado inicial e na metade esquer; da o estado final;

i I i i

I A figura 3, um outro corte transversal feito pela linha (III-III) da figura 1, análogo ao representado na figura 2;

A figura 4, um segundo exemplo de realização de um corpo oco provido de quatro peças, numa vista de lado, parcialmente em corte?

A figura 5, uma vista de topo segundo ' a seta (V) da figura 4;

i ,

A figura 6, uma terceira forma de l

I realização de um corpo oco que se encontra numa matriz com uma í; peça a fixar no mesmo, estando mais uma representa na metade do lado direito o estado inicial e na metade da esquerda o estado final;

| A figura 7, um quarto exemplo de rea| lização, numa vista lateral, com corte parcial, no qual são ' ligados entre si vários corpos ocos por meio de peças nela j’ fixadas; e

Í! A figura 8, um corte feito pela linha ! (VIII-VIII) na figura 7.

primeiro exemplo de realização segundo as figuras 1 a 3, mostra um corpo oco cilíndrico (1) com secção transversal circular, que é introduzido numa cavidade central de uma matriz (2). Esta matriz (2) é constituída por duas metades (2a) e (2b), providas de flanges (2c) em _ faces longitudinais opostas. Através destes flanges (2c) podem

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fixar-se mutuamente as metades (2a) e (2b) da matriz, como se indica nas figuras 2 e 3, por meio de pinças (3) móveis transversalmente.

i p Antes da introdução do corpo oco (1/ na ‘ matriz (2) são enfiadas no corpo oco (1), no caso do exemplo de realização da figura 1, quatro peças (4), (5) e (6), as quais foram previamente aquecidas. Também para estas peças (4), (5) e (6) formaram-se nas metades (2a) e (2b) da matriz cavidades respectivas, de modo que depois da colocação do corpo oco ι (1) provido das peças (4), (5) e (6) na matriz (2) resulta uma associação correcta das peças (4), (5) e (6) com o corpo oco (1). j

Como pode ver-se respectivamente nas ί metades do lado direito das figuras 1 a 3, as aberturas formadas nas peças (4), (5) e (6) são, no estado inicial, maiores que a sua posição de fixação no corpo oco (1). No exemplo de realização representado, as aberturas nas peças (4) e (6) n são circulares com um diâmetro que é ligeiramente maior que o ‘ diâmetro exterior do corpo oco (1) na posição em questão. A abertura na peça (5) é, como pode ver-se na figura 3, quadrada com um comprime;.to dos lados maior que o diâmetro exterior do corpo (1) neste ponto. >

\ Depois do fecho das duas metades da matriz (2a) e (2b), a abertura central da matriz (2) é fechada nas duas extremidades. No exemplo de realização isso faz-se, : numa das extremidades, por meio de um tampão de fecho (8),

I vedado com um dispositivo de vedação (7). Na outra extremidade utiliza-se uma peça de ligação (9) igualmente vedada por meio de um dispositivo de vedação (7). Através de um furo i

' (9a) na peça de ligação (9) introduz-se agora no corpo oco (1) ; um fluído comprimido, que conduz a que a que o corpo oco (1), ( em especial na zona dos pontos de fixação das peças (4), (5) ¹ e (6), se alargue, resultando daí igualmente uma ligação rígida entre o corpo oco (1) e as peças (4), (5), e (6). Enquanto que a ligação entre as peças (4) e (6) e o corpo oco (1) é

o corpo oco (1) é substancialmente uma ligação forçada, no caso da fixação da peça (5) obtem-se ainda uma ligação

tamento da forma, visto que o corpo oco (1) deforma-se na zona da abertura quadrada da peça (5) de forma vai que momentos de torção elevados da peça (5) são contrariados no corpo oco (1).

(5) e (6),

Entre as cavidades para as peças (4), ;

podem formar-se nas metades (2a) e (2b) da matriz ί superfícies de apoio (2d) que impedem que o corpo (1) se alargue indesejavelmente nestas secções quando aplica-se ο I fluído sob pressão.

Depois da retirada axial do tampão de fecho (8) e da peça de ligação (9), da desmontagem lateral das peças (3) e da abertura da matriz (2) pode retirar-se o corpo oco (1) com as peças (4), (5) θ (6) nele fixadas. A matriz (2) fica disponível para a operação de trabalho seguinte .

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Já durante a operação de alargamento e depois da retirada do corpo oco (1) com as peças (4), (5) e (6) nele fixadas verifica-se uma igualização das temperaturas entre as peças (4), (5) e (6) mais quentes e o corpo I oco (1) mais frio. Verifica-se deste modo um fenómeno de contracção que gera uma força de retenção adicionalmente à força de retenção gerada pelo alargamento hidráulico, que depende da redução do diâmetro interior da abertura nas peças (4) (5) e (6) quando do seu arrefecimento e da diferença de temperaturas, dos coeficientes de dilatação térmica dos materiais e das dimensões geométricas das peças. Em vez de ou adicionalmente ao aquecimento das peças (4), (5) e (6), pode também fazer-se o arrefecimento do corpo oco (1), para criar uma força de retenção adicional.

No segundo exemplo de realização segundo as figuras 4 e 5 pretende-se fixar num corpo oco cilíndrico (1) com secção transversal circular quatro peças (10)

ou (11). A fixação faz-se oom o auxílio de uma senda (12) que pode ser enfiada no corpo oco (1) e que tem um diâmetro

I exterior menor que o diâmetro interior do corpo oco (1) nc estado inicial. Nos pontos de fixação das peças (10) ou (11) estão colocados pares de anéis de vedação (13) na sonda (12). Cada par de anéis de vedação (13) forma entre si um espaço de alargamento que está em comunicação com o canal de pressão (12b) central da sonda (12) através de um canal I de ligação (12a). Pela introdução de um fluído comprimido no canal de pressão central (12b) realiza-se portanto entre | os anéis de vedação do par (13) em questão um alargamento ί controlado do corpo oco (1). A fim de as secções do corpo oco (1) situadas entre os pares de anéis de vedação não serem seguramente atingidos pela pressão, estas secções são ligadas à atmosfera através de um canal de descarga (12c) respectivo. A vista de topo na figura 5 mostra que a peça ' (11) fixada no corpo oco (1) por alargamento parcial tem a | forma de uma espécie de manivela, cuja parte fixa (11a) pode ; rodar em relação à parte (11) fixada no corpo oco (1), por meio das esferas (11b). Também nesta forma de realização se verifica um fenómeno adicional de contracção da maneira ^! descrito relativamente à primeira forma de realização, terceiro exemplo de realização na figura 6 mostra um corpo oco cónico (1) no qual é fixada uma ;

I peça (14) anular. A fixação faz-se mais uma vez por meio de duas metades (2a) e (2b) de uma matriz (2), providas das cavidades quer para o corpo oco (1) quer para a peça (14)« A ( fixação da peça (14) faz-se mais uma vez por alargamento hidráulico na zona de fixação da peça (14) formando-se neste ; caso uma protuberância na zona do menor diâmetro entre a peça anular (14) e o corpo oco (1), para impedir o escorregamento da peça (14) sobre o corpo oco cónico (1), tendo a peça (14) sido previamente aquecida a fim de se produzir um ; fenómero adicional de contracção.

Finalmente, o quarto exemplo de realizaj ção segundo as figuras 7 e 8 mostra que podem ligar-se entre

si vários corpos ocos (1) pelo processo atrás descrito através de peças (15) respectivas. Para fixação necessária para esse efeito podem introduzir-se os corpos ocos (1) com as peças (15) previamente aquecidas também numa matriz não representada no desenho, provida de cavidades correspondentes para os corpos ocos (1) e para ae peças (15), bem como ' com canais pa a alimentação do fluído sob pressão, de modo que os corpos ocos (1) sejam alargados na zona dos pontos de fixação das peças (15). E deste modo possível que sejam usadas pressões diferentes para o alargamento dos diferen- I tes corpos ocos (1), Na figura 8 está representado um corte transversal feito pelas linhas (VIII-VIII) da figura 7 a partir do qual se vê que não é necessário que os corpos ocos estejam colocados num mesmo plano comum. |

Em vez do alargamento hidráulico descrito nos exemplos de realização, esse alargamento pode também fazer-se por explosão, alargamento electro-hidráulico ou por forças mecânicas ou magnéticas. E além disso possível não só fixar as peças assentes no corpo oco completamente, por meio de aberturas de passagem representadas nos desenhos, como também peças colocadas nas extremidades do corpo oco e que assentam na extremidades do corpo oco apenas por meio de um furo.

Claims

REIVINDICAÇÕES

I Processo para a fixação de uma ou mais peças (4,5,6,10,11,14,15) providas de uma abertura num corpo oco (1) de preferência de carnes, casquilhos e/ou elementos

H de accionamento num veio oco, sendo no estado inicial o diâmeiro interior da abertura formada nas peças (4,5,6,10,11,14,15/ maior que o diâmetro exterior das superfícies previstas para a sua fixação no corpo oco (1) e as peças (4,5,6,10,11,14,15) colocadas na posição prevista no corpo oco (1) antes de efec-j tuar a operação de fixação, caracterizado por antes da coloca-t ção das peças (4,5,6,10,11,14,15) no corpo oco (1) se criar | uma diferença de temperaturas pelo aquecimento das peças (1) e por cada peça (4,5,6,11,14,15) se fixar no corpo oco (1) pon!· alargamento do corpo oco (1) pelo menos na zona dos pontos de fixação bem como pela subsequente contracção das peças (4,5,6,11,14,15) em consequência do estabelecimento do equilíbrio das temperaturas o

- 2ê - i

I

Processo de acordo com a reivindicação

1, caracterizado por o corpo oco (1) ser alargado por introdução de um fluído sob pressão.

- 3^a -

Processo de acordo com as reivindicações 1 e 2 para a fixação de várias peças diferentes num | corpo oco, caracterizado por o corpo oco (1) ser alargado com pressão diferente na zona dos pontos de fixação das peças i (15).

- 4^a Dispositivo para a realização do processo de acordo com as reivindicações 1,2 ou 5, caracterizado por compreender uma matriz (2) dividida na direcÇão axial em pelo menos duas partes e provida de cavidades ajustadas respectivamente para a expansão quer do corpo oco (1) quer da ou das peças (4,5,6,14) a fixar e com superfícies de apoio (2d) para as secções do corpo oco (1) situadas entre as peças.

- 5Dispositivo para a realização do processo de acordo com as reivindicações 1,2 ou 5, caracterizado por compreender uma sonda (12) que pode ser introduzida no corpo oco (1) em cuja superfície exterior estão montados, em correspondência com a extensão axial da peça (10,11) a fixar, pares de anéis de vedação respectivos (15) e está provida de pelo menos um canal de dèscarga (12c) entre os pares de anéis (15).

A requerente declara que os primeiros pedidos desta patente foram apresentados na República Federal Alemã em 12 de Agosto de 1986,sob ο η² P 56 27 258.2 e na Partente Europeia em 27 de Janeiro de 1987 sob o n² 87101122.7.

Lisboa, 11 de Janeiro de 1987

PROCESSO E DISPOSITIVO PARA A FIXAÇÃO DE PEÇAS NUM CORPO OCO*¹

RESUMO

A invenção refere-se a um processo e a um dispositivo para a fixação uma ou mais peças (4,5,6), providas de uma abertura, num corpo oco (1), sendo, no estado inicial, o diâmetro interior da abertura formada nas peças (4.5.6) maior que o diâmetro exterior da superfície prevista no corpo oco (1) para a fixação, e as peças (4,5,6) colocadas na posição pré-determinada no corpo oco (1), antes de se efectuar a operação de fixação. A fim de realizar, de maneira simples e económico, uma fixação fiável das peças (4,5,6) no corpo oco (1), sem que haja o perigo de uma solicitação i exagerada do corpo oco (1) nem desprendimento das peças (4.5.6) , gera-se antes da colocação das peças (4,5,6) uma diferença de temperatura mediante o aquecimento das peças (4,5,6) e/ou o arrefecimento do corpo oco (1). Em seguida, fixa-se cada uma das peças (4,5,6) por alargamento do corpo oco (1) pelo menos na zona dos pontos de fixação, bem como pela contracção subsequente das peças (4,5,6) devida ao equilíbrio de temperaturas que se verifica.