WO2017191334A1 - Dispositivo de recalcado y prensa - Google Patents

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WO2017191334A1
WO2017191334A1 PCT/ES2016/070345 ES2016070345W WO2017191334A1 WO 2017191334 A1 WO2017191334 A1 WO 2017191334A1 ES 2016070345 W ES2016070345 W ES 2016070345W WO 2017191334 A1 WO2017191334 A1 WO 2017191334A1
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highlighter
press
matrix
highlighting
forging
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PCT/ES2016/070345
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English (en)
French (fr)
Inventor
Francisco LARRUCEA DE LA RICA
Virginia MANSO RODRÍGUEZ
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Cie Automotive, S.A.
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Priority to US16/099,051 priority patent/US11103916B2/en
Priority to EP16901042.8A priority patent/EP3453471B1/en
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    • B21J5/00—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • B21J5/06—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor for performing particular operations
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K1/00—Making machine elements
    • B21K1/06—Making machine elements axles or shafts
    • B21K1/08—Making machine elements axles or shafts crankshafts

Definitions

  • the present invention relates to a highlighting device and a press, which has application in the metallurgical industry, and more specifically in the field of forging processes, allowing an improvement of the hot steel forging process with vertical press , called in English as drop forging, getting a reduction of the excess material, usually called burr that occurs in the stamping until it reaches a piece or forged final product.
  • hot steel forging processes with vertical presses are known, in which, until reaching a certain final piece, which can become complex, such as a crankshaft, a certain waste of material occurs , given the sequence of operations that must be followed until reaching that objective form.
  • This surplus material or burr is due to the sizing of the starting block that is made according to the most unfavorable section of the piece to be forged, obtaining an excess of excess material in pieces with very irregular voiumetries.
  • Load Factor (Fe), which is obtained from the ratio of steel weight of the starting block and weight of the finished piece.
  • Laminate which can be longitudinal or transverse.
  • Horizontal highlighting which can be shaped or free.
  • Other methods such as rotary forging, called in English as swaging.
  • the present invention relates to a highlighting device, as well as to a press comprising said device, although the device can be incorporated into any forging equipment, which allows to significantly reduce process times and costs as well as the amount of excess material , since it is possible to reduce the dimensions of the starting block with respect to the processes and equipment of the prior art to obtain the same final piece.
  • the device proposed by the invention comprises an upper die and a lower die that can be fixed to a forging press, so that said dies can move in a vertical direction between an open position and a closed position, so that in the closed position the distance between the matrices is smaller than in the open position.
  • each matrix comprises at least one inclined surface with respect to the vertical direction.
  • the device comprises at least two highlighter elements, where each highlighter element has a complementary inclined surface that is in contact with the inclined surface of each die, both in the open position and in the closed position. Said, at least two highlighter elements are arranged facing each other so that at least in any position other than the open one, they are in contact with non-inclined surfaces, opposite to the complementary inclined surfaces, that is, in the open position they can also be in contact with non-inclined surfaces.
  • the prior art processes unlike the invention, require specific machinery and extra steps that are not required in the case of the invention.
  • the invention uses the press itself in which the slab is made to make the longitudinal highlighting, which until now used to be done transversely by sections. Therefore, according to the invention the position according to a longitudinal direction, perpendicular to the vertical direction of the highlighter elements is different in the open and closed positions.
  • non-inclined surfaces are contained in a plane perpendicular to the vertical direction.
  • each highlighter element can be held together with its respective matrix, with the possibility of sliding with respect to the inclined surfaces, by means of guidance, which prevents its separation and helps in the definition of its sliding path.
  • the device comprises elastic means between each highlighter element and its corresponding matrix.
  • a second aspect of the invention relates to a forging press, which comprises a highlighting device as described above.
  • Figure 1 shows a schematic elevation view of the device of the invention in the open position.
  • Figure 2. Shows a perspective view of the device represented in the previous figure without the lower matrix and one of the highlighting elements.
  • Figure 3. Shows a perspective view of the device in the closed position.
  • Figure 4.- Shows a perspective view of the device represented in the previous figure without the lower matrix and two of the highlighting elements.
  • Figure 5. Shows a schematic perspective view only of the lower matrix with the highlighters in the open position and an unformed block or billet.
  • Figure 6. Shows a schematic perspective view like that of the previous figure in the closed position and with the part already formed.
  • Figure 7. Shows a diagram of the different sections to be formed in a billet to obtain a crankshaft.
  • the highlighting device proposed by the invention comprises an upper die (1) and a lower die (2) that can be fixed to a forging press, so that said matrices (1, 2) can move in a vertical direction (3) between an open position and a closed position, so that in the closed position the distance between the matrices (1, 2) It is smaller than in the open position.
  • Each matrix (1, 2) comprises at least one inclined surface (4) with respect to the vertical direction (3), the device comprising at least two highlighter elements (5), where each highlighter element (5) has a complementary inclined surface ( 6) that it is in contact with the inclined surface (4) of each die (1, 2), both in the open position and in the closed position, said being arranged, at least two highlighter elements (5) facing so that the less in any position other than the open one they are in contact by non-inclined surfaces (7), opposite to the complementary inclined surfaces
  • the position according to a longitudinal direction (8), perpendicular to the vertical direction (3) of the highlighter elements (5) is different in the open and closed positions.
  • the non-inclined surfaces (7) are contained in a plane perpendicular to the vertical direction (3).
  • Each highlighter element (5) is held together with its respective matrix (1, 2), with the possibility of sliding with respect to the inclined surfaces (4, 6), by means of guiding means (9), which consist of a longitudinal guide. Also, the device comprises elastic means (10) between each highlighter element (5) and its corresponding matrix (1, 2), consisting of springs.
  • the main object of the invention is to carry out a tooling capable of performing, in an operation, a longitudinally stressed in a vertical press intended for hot free forging to reduce the load factor. This means a reduction of raw material.
  • the longitudinal upset of vertical hot forging comprises a tool capable of forming a starting block in a single stroke.
  • the following steps are considered to obtain said part.
  • the embodiment of a crankshaft has been represented in this embodiment, this same example is valid for obtaining any piece of variable voiumetry, whose volumetric gradient is around 10%.
  • the piece has irregular volumes throughout its length, which is common.
  • the starting block for starting to forge was extracted from the most unfavorable section, so it contains a high load factor, this being an aspect that improves the invention.
  • the formulas and the process for the redefinition of the starting block according to the most unfavorable section are developed mathematically. For this, the limits of the process are studied, giving rise to a new method of calculation for the distribution of volumes based on geometric characteristics.
  • the vertical movement of the press and die is converted into a longitudinal movement of the highlighting elements in order to distribute the volume as required by the part:
  • the device comprises the definition of ramps that make the collectors move in the direction longitudinal. This is due to the fact that the presses have determined runs according to the subsequent forging steps that are located on the same bench, trying to make this new process totally flexible to introduce it in the same production line of the component without affecting its production cycle
  • a preferred embodiment of the invention focuses on the use of presses, for reasons of availability, given their widespread use.
  • a novel aspect of the invention is the integration of longitudinal highlighting into presses.
  • the highlighting tooling therefore adjusts to this characteristic of limited stroke (C), that is, the free height to be respected is always the press stroke.
  • the invention contemplates integrating the highlighting device or tool into the press and production line of the same piece to be forged, in the preferred embodiment, a crankshaft;
  • the longitudinal highlighting die should conform to the XYZ dimensions of the dies in order to take advantage of the designed structure of the die holders, however, as mentioned above, the highlighting tooling must be adjusted to the race (C) of the press. Therefore, in order to respect the stroke parameter, the longitudinal highlighting elements proposed by the invention are displaced ionically by ramps while the press reaches its closed position.
  • the highlighting tools When lowering the press, the highlighting tools come into contact with each other and thanks to the ramps / guides included in the die and the reaction force transmitted by the vertical movement of the press, they move longitudinally.
  • the definition of the angle of these ramps is important, and is related to the minimum angle necessary to overcome the friction forces, in addition to being linked to the lengths of highlighting of the block.
  • the tools of the ends move more than the central ones, the value depends on the volumetry of the piece, this is because, the angle of the ramp ⁇ , and the height of the die must not be greater than the height of the matrix holder (PT).
  • the length of the block is related to the initial positions of the highlighting tools.
  • Each highlighting tool has three springs that work under compression, in later studies progress will be made in the optimal calculation of its characteristics.
  • Figures 1, 2 and 5 show the open tooling, while in Figures 3, 4 and 6 it is closed, so that the tools come into contact and thanks to the force reaction due to the lowering of the press and at the expiration of the friction force, they synchronize and begin to move longitudinally and vertically simultaneously.
  • the press In the closed position, the press is in the bottom dead center, and the longitudinal displacement is at the end of the run.
  • each highlighting tool has to be smoothly dimensioned and thanks to the experience in other projects, for example a 30 ° angle chamfer, it allows the stressed material to not have an abrupt change, since said material tends to copy the geometry of the tool, and it is considered 0.5 M straight.
  • the total width of the initially defined shrinkers is at least 1 M in total, as long as it is not small width in terms of stress due to forming.
  • This value varies depending on the results obtained from the simulation of the forging of the longitudinal stress.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Forging (AREA)

Abstract

Dispositivo de recalcado que comprende una matriz superior (1) y una matriz inferior (2) que pueden desplazarse según una dirección vertical (3) entre una posición abierta y una posición cerrada, donde cada matriz (1, 2) comprende una superficie inclinada (4), y comprendiendo el dispositivo elementos recalcadores (5) que tienen una superficie inclinada complementaria (6) que está en contacto con la superficie inclinada (4) de cada matriz (1, 2), tanto en la posición abierta como en la posición cerrada, estando dispuestos dichos elementos recalcadores (5) enfrentados de manera que al menos en cualquier posición distinta de la abierta están en contacto por unas superficies no inclinadas (7), opuestas a las superficies inclinadas complementarias (6).

Description

DISPOSITIVO DE RECALCADO Y PRENSA
D E S C R I P C I Ó N CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un dispositivo de recalcado y a una prensa, que tiene aplicación en la industria metalúrgica, y más concretamente en el ámbito de los procesos de conformado mediante forja, permitiendo una mejora del proceso de forja de acero en caliente con prensa verticales, denominado en inglés como drop forging, consiguiendo una reducción del material sobrante, habitualmente denominado rebaba que se produce en la estampación hasta llegar a una pieza o producto final forjado. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
En la actualidad son conocidos procesos de forja de acero en caliente con prensa verticales, en los cuales, hasta llegar a una determinada pieza final, que puede llegar a ser compleja, como es el caso de un cigüeñal, se produce un determinado desperdicio de material, dada la secuencia de operaciones que es necesario seguir hasta llegar a dicha forma objetivo.
Este material sobrante o rebaba se debe al dimensionamiento del taco de partida que se realiza en función de la sección más desfavorable de la pieza a forjar, obteniendo un sobrante de material excesivo en piezas con voiumetrías muy irregulares.
El indicador de cualquier pieza que se encarga de medir la cantidad de material sobrante, se llama Factor de carga (Fe), que se obtiene de la relación de peso de acero del taco de partida y peso de la pieza terminada.
Este indicador permite comparar el gasto de material que se da en los procesos actuales de forja libre en caliente. Actualmente existen diversos métodos especiales para optimizar dicho factor de carga del taco de partida antes del conformado previo y final de las piezas en prensa vertical:
Los métodos del estado de la técnica con preforma del taco de partida son básicamente los siguientes:
Laminado, que puede ser longitudinal o transversal.
Recalcado horizontal, que puede ser con forma o libre. Otros métodos, como el de forja rotatorio, denominado en inglés como swaging.
No obstante, esto procesos de preforma para su posterior forjado en caliente presentan una serie de inconvenientes, tal y como se expone a continuación:
Implican Instalaciones externas en las lineas de producción, que conlleva un mayor gasto en términos de inversiones y mayores dificultades técnicas, que afectan al producto final en términos de calidad y coste.
Complejidad técnica del proceso, debido ai aumento de factores a controiar que implica una menor eficiencia.
Debido a que son operaciones externas ai proceso de forja en caliente convencional, se produce un enfriamiento excesivo del taco de partida, lo que conlleva aumentos de desgaste de las matrices de forja, produciendo cierta dificultad en mantener un ciclo de vida óptimo para dichos utillajes, con la consecuencia de tener un mayor número de paradas de máquina y líneas de producción, además de una limitación de las tolerancias estrechas.
Se producen incrementos elevados en el consumo energético del proceso. En función de la complejidad de los procesos se crean cuellos de botella en las instalaciones, lo que altera el ciclo de producción del proceso.
Requieren personal adicional experimentado para el control del proceso. En el caso del recalcado horizontal, parte de ia barra que no se va a deformar tiene una temperatura fría, lo que lleva a un posterior calentamiento de la totalidad del taco de partida aumentando considerablemente el consumo energético mencionado anteriormente. DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un dispositivo de recalcado, así como a una prensa que comprende dicho dispositivo, si bien el dispositivo puede incorporarse en cualquier equipo de forja, que permite reducir significativamente los tiempos y costes de proceso así como la cantidad de material sobrante, dado que se consigue reducir las dimensiones del taco de partida respecto de los procesos y equipos del estado de la técnica para obtener una misma pieza final.
El dispositivo que la invención propone comprende una matriz superior y una matriz inferior que pueden fijarse a una prensa para forja, de manera que dichas matrices pueden desplazarse según una dirección vertical entre una posición abierta y una posición cerrada, de manera que en la posición cerrada la distancia entre las matrices es menor que en la posición abierta.
Pues bien, de acuerdo con la invención, cada matriz comprende al menos una superficie inclinada respecto de la dirección vertical. Asimismo, el dispositivo comprende al menos dos elementos recalcadores, donde cada elemento recalcador tiene una superficie inclinada complementaria que está en contacto con la superficie inclinada de cada matriz, tanto en la posición abierta como en la posición cerrada. Dichos, al menos dos elementos recalcadores están dispuestos enfrentados de manera que al menos en cualquier posición distinta de la abierta, están en contacto por unas superficies no inclinadas, opuestas a las superficies inclinadas complementarias, es decir, que en la posición abierta también pueden estar en contacto por las superficies no inclinadas.
Así se consigue reducir el desperdicio de material al forjar cualquier pieza, que como en el caso de los cigüeñales, este desperdicio es mayor cuanto más asimétrica sea la geometría del cigüeñal.
Los procesos del estado de la técnica, a diferencia de la invención, requieren maquinaria específica y pasos extra que no se requieren en el caso de la invención. La invención utiliza la propia prensa en la que se realiza el forjado para hacer el recalcado longitudinal, que hasta ahora solía hacerse transversalmente por tramos. Por lo tanto, de acuerdo con la invención la posición según una dirección longitudinal, perpendicular a la dirección vertical de los elementos recalcadores es diferente en las posiciones abierta y cerrada.
Se contempla, de acuerdo con una realización preferente, que las superficies no inclinadas estén contenidas en un plano perpendicular a la dirección vertical.
Asimismo, cada elemento recalcador se puede mantener unido a su respectiva matriz, con posibilidad de deslizamiento respecto de las superficies inclinadas, mediante medios de guiado, lo que impide su separación y colabora en la definición de su trayectoria de deslizamiento.
Con el objeto de reducir el impacto entre elemento recalcador y la matriz, así como devolver los elementos recalcadores a su posición original cuando el dispositivo pasa de la posición cerrada a la posición abierta, se contempla que el dispositivo comprenda medios elásticos entre cada elemento recalcador y su correspondiente matriz.
Tal y como se ha mencionado, un segundo aspecto de la invención se refiere a una prensa para forja, que comprende un dispositivo de recalcado como el anteriormente descrito.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
La figura 1.- Muestra una vista esquemática en alzado del dispositivo de la invención en la posición abierta.
La figura 2.- Muestra una vista en perspectiva del dispositivo representado en la figura anterior sin la matriz inferior y uno de los elementos recalcadores.
La figura 3.- Muestra una vista en perspectiva del dispositivo en la posición cerrada.
La figura 4.- Muestra una vista en perspectiva del dispositivo representado en la figura anterior sin la matriz inferior y dos de los elementos recalcadores.
La figura 5.- Muestra una vista esquemática en perspectiva únicamente de la matriz inferior con los recalcadores en la posición abierta y un taco o tocho sin conformar.
La figura 6.- Muestra una vista esquemática en perspectiva como la de la figura anterior en la posición cerrada y con la pieza ya conformada.
La figura 7.- Muestra un esquema de las diferentes secciones a conformar en un tocho para obtener un cigüeñal.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
A la vista de las figuras reseñadas puede observarse cómo en una de las posibles realizaciones de la invención el dispositivo de recalcado que la invención propone comprende una matriz superior (1) y una matriz inferior (2) que pueden fijarse a una prensa para forja, de manera que dichas matrices (1 , 2) pueden desplazarse según una dirección vertical (3) entre una posición abierta y una posición cerrada, de manera que en la posición cerrada la distancia entre las matrices (1 , 2) es menor que en la posición abierta.
Cada matriz (1 , 2) comprende al menos una superficie inclinada (4) respecto de la dirección vertical (3), comprendiendo el dispositivo al menos dos elementos recalcadores (5), donde cada elemento recalcador (5) tiene una superficie inclinada complementaria (6) que está en contacto con la superficie inclinada (4) de cada matriz (1 , 2), tanto en la posición abierta como en la posición cerrada, estando dispuestos dichos, al menos dos elementos recalcadores (5) enfrentados de manera que al menos en cualquier posición distinta de la abierta están en contacto por unas superficies no inclinadas (7), opuestas a las superficies inclinadas complementarias
(6).
Tal y como se aprecia en las figuras, la posición según una dirección longitudinal (8), perpendicular a la dirección vertical (3) de los elementos recalcadores (5) es diferente en las posiciones abierta y cerrada.
En la realización representada, donde no se muestra la prensa, las superficies no inclinadas (7) están contenidas en un plano perpendicular a la dirección vertical (3).
Cada elemento recalcador (5) se mantiene unido a su respectiva matriz (1 , 2), con posibilidad de deslizamiento respecto de las superficies inclinadas (4, 6), mediante medios de guiado (9), que consisten en una guía longitudinal. Asimismo, el dispositivo comprende medios elásticos (10) entre cada elemento recalcador (5) y su correspondiente matriz (1 , 2), consistentes en muelles.
El principal objeto de la invención es realizar un utillaje capaz de realizar en una operación, un recalcado en sentido longitudinal en una prensa vertical destinada a la forja libre en caliente para reducir el factor de carga. Esto supone una reducción de materia prima.
Además, el utillaje se ha diseñado teniendo en cuenta el dimensionamiento de las líneas de producción actuales, lo que no implica una inversión adiciona! en maquinaria, evitando así su costosa integración en lineas automatizadas de forjado de cigüeñales.
El recalcado longitudinal de forja vertical en caliente comprende un utillaje capaz de conformar un taco de partida en un solo golpe. Tal y como se puede apreciar en el esquema de la figura 7. donde se ha representado la obtención de un cigüeñal de 4 cilindros, 4 contrapesos y elípticas, se consideran las siguientes etapas para obtener dicha pieza. Aunque en esta realización se ha representado la obtención de un cigüeñal, este mismo ejemplo es válido para la obtención de cualquier pieza de voiumetría variable, cuyo gradiente volumétrico sea entorno a un 10%.
La pieza presenta volúmenes irregulares en toda su longitud, lo cual es común. Hasta ahora, en los procesos del estado de la técnica, el taco de partida para comenzar a forjar se extraía de la sección más desfavorable, por lo que contiene un factor de carga elevado, siendo este un aspecto que consigue mejorar la invención.
De acuerdo con la invención, se desarrollan matemáticamente las fórmulas y el proceso para el redímensionamíento del taco de partida según la sección más desfavorable. Para ello se estudian los límites del proceso, dando lugar a nuevo método de cálculo para la repartición de los volúmenes en función de las características geométricas.
Ello se consigue con el dispositivo de la invención, dado que conceptualmente este nuevo proceso de recalcado es capaz de integrarse en las instalaciones actuales y más comunes dentro de la forja en caliente, evitando así la inversión de nuevas maquinarias y sus consecuentes especialízaciones en la materia.
De acuerdo con la invención se convierte el movimiento vertical de la prensa y matriz en un movimiento longitudinal de los elementos de recalcado con el objeto de repartir el volumen según lo requiera la pieza:
Para conseguir el objeto de la invención el dispositivo comprende la definición de unas rampas que hacen que los recaícadores se muevan en sentido longitudinal. Esto se debe a que las prensas disponen de carreras determinadas según los pasos de forjado posteriores que se sitúan en la misma bancada, tratando de conseguir que este nuevo proceso sea totalmente flexible a introducirla en la misma línea de producción del componente sin afectar así a su ciclo de producción.
La definición de estas rampas es importante para superar las fuerzas de rozamiento que pueden generarse.
Por io tanto, estos movimientos vienen determinados y deben ser sincronizados según:
Los limites del proceso que vendrán determinados por:
o Datos de volumetria para identificar la conveniencia dei proceso de recalcado.
o Límites de deformación del taco de partida, para evitar el riesgo de pandeo. De este modo, se obtienen unas líneas de fibrado satisfactorios para garantizar un óptimo proceso de forja en pasos posteriores.
o Criterios de diseño de utillaje, donde se exponen las medidas límites de la prensa y carrera, el rozamiento a tener en cuenta, como las dimensiones de los porta matrices.
Los parámetros de recalcado y volumetria con su respectiva formulación.
Dimensiones del utillaje, según ios valores extraídos de la formulación anterior.
Por ello se decide realizar un concepto de matriz que dispone de carros longitudinales capaces de reorientar dichos volúmenes, con el objeto de reducir el factor de carga, es decir, eliminar material sobrante además de todas las ventajas que ello implicaría.
Una realización preferente de la invención se centra en el uso de prensas, por motivos de disponibilidad, dada su extendida utilización. En este sentido, un aspecto novedoso de la invención es la propia integración dei recalcado longitudinal en prensas.
La definición dimensional del utillaje de recalcado longitudinal depende directamente de la carrera de la maza y apertura de la prensa, también denominada luz en e! punto muerto superior.
El utillaje de recalcado, por lo tanto se ajusta a esta característica de carrera limitada (C), es decir, la altura libre a respetar es siempre la carrera de la prensa.
Considerando que la invención contempla integrar el dispositivo o útil de recalcado en la propia prensa y línea de producción de la misma pieza a forjar, en el de la realización preferente, un cigüeñal; lo ideal sería que la matriz de recalcado longitudinal se ajustase a las dimensiones en XYZ de las matrices con el fin de aprovechar la estructura diseñada de los porta-matrices, sin embargo, tal y como ya se ha mencionado el utillaje de recalcado ha de ajustarse a la carrera (C) de la prensa. Por lo tanto, para respetar el parámetro de la carrera, los elementos de recalcado longitudinales que la invención propone se desplazarse ionqitudinalmente mediante rampas a la vez que la prensa llega a su posición cerrada.
Ai bajar la prensa, los útiles de recalcado entran en contacto entre ellos y gracias a las rampas/guías incluidas en la matriz y a la fuerza de reacción que le transmite el movimiento vertical de la prensa, hace que se desplacen longitudinalmente.
Por lo tanto, la definición del ángulo de estas rampas es importante, y está relacionado con el mínimo ángulo necesario para vencer las fuerzas de rozamiento, además de estar ligado a las longitudes de recalcado del taco.
Los útiles de los extremos se desplazan más que ios centrales, el valor depende de la volumetria de la pieza, ello es debido a que, el ángulo de la rampa β, y la altura de la matriz no debe ser mayor que la altura del portamatríz (PT).
Hay que considerar, por lo tanto que la pendiente o inclinación de la rampa, tiene que ser suficiente como para que la componente correspondiente de la fuerza ejercida por la prensa supere o venza la fuerza de rozamiento existente entre ambas superficies. Para definir las variables del proceso, se analiza la sistemática de definición del aplastado que se va a realizar. En primer lugar se realiza un análisis volumétrico de la pieza, en el caso de la presente realización un cigüeñal, con lo que se obtiene unos volúmenes máximo y mínimo. Hay que tener en cuenta que estos volúmenes ya se les ha aplicado el Fe (factor de carga objetivo). Se dimensiona el taco de partida
Figure imgf000012_0003
que se obtiene en función de la sección más favorable, que coincide con el Vmin y su formulación es la siguiente: (en este tipo de cigüeñal este Vmin suele darse en (V3, V4, V7 y V8))
Figure imgf000012_0001
A continuación se obtiene el valor del diámetro (0t) a recalcar (a aumentar), para ajustarse a la voSumetría de la pieza.
Figure imgf000012_0002
Las longitudes finales de recalcado (Lf) se conoce, ya que es 2 veces el modulo
Debido a la simetría o valores semejantes de la voiumetría (de V2 a V9) se extrae:
Estas longitudes finales son iguales que la posición final de los útiles de recalcado que se exponen seguidamente.
Por otro lado, conociendo el diámetro inicial del taco de partida y la suma de los volúmenes del componente (V1 ... V10) multiplicado por el factor de carga objetivo, es posible sacar la longitud del taco de partida a recalcar.
Figure imgf000013_0001
Tai y como se ba indicado, la longitud del taco está relacionada con las posiciones iniciales de ios útiles de recalcado.
Cada útil de recalcado dispone de tres muelles que trabajan a compresión, en estudios posteriores se avanzará en el cálculo óptimo de sus características.
En las figuras 1 , 2 y 5 se aprecia el utillaje abierto, mientras que en las figuras 3, 4 y 6 está cerrado, de manera que los útiles entran en contacto y gracias a la reacción de fuerza debido a la bajada de la prensa y al vencimiento de la fuerza de rozamiento, éstos se sincronizan y comienzan a desplazarse en sentido longitudinal y vertical simultáneamente. En ia posición de cierre, ia prensa está en el punto muerto inferior, y el desplazamiento longitudinal está en su final de carrera.
Las dimensiones de cada útil de recalcado han de ser dímensionadas de forma suavizada y gracias a la experiencia en otros proyectos, por ejemplo un chaflán con ángulo de 30°, permite que el material recalcado no tenga un cambio brusco, ya que dicho material tiende a copiar la geometría dei útil, y se considera 0,5 M de parte recta.
El ancho total de los recaicadores definidos inicialmente son como mínimo 1 M en total, siempre y cuando no sea poca anchura en términos de esfuerzos debido al conformado.
Este valor varia en función de ios resultados extraídos de ia simulación de forja del recalcado longitudinal.
A la vista de esta descripción y juego de figuras, el experto en la materia podrá entender que las realizaciones de la invención que se han descrito pueden ser combinadas de múltiples maneras dentro del objeto de la invención. La invención ha sido descrita según algunas realizaciones preferentes de la misma, pero para el experto en la materia resultará evidente que múltiples variaciones pueden ser introducidas en dichas realizaciones preferentes sin exceder el objeto de la invención reivindicada.

Claims

R E I V I N D I C A C I O N E S
1. - Dispositivo de recalcado que comprende una matriz superior (1) y una matriz inferior (2) que pueden fijarse a una prensa para forja, de manera que dichas matrices (1 , 2) pueden desplazarse según una dirección vertical (3) entre una posición abierta y una posición cerrada, de manera que en la posición cerrada la distancia entre las matrices (1 , 2) es menor que en la posición abierta, caracterizado por que cada matriz (1 , 2) comprende al menos una superficie inclinada (4) respecto de la dirección vertical (3), comprendiendo el dispositivo al menos dos elementos recalcadores (5), donde cada elemento recalcador (5) tiene una superficie inclinada complementaria (6) que está en contacto con la superficie inclinada (4) de cada matriz (1 , 2), tanto en la posición abierta como en la posición cerrada, estando dispuestos dichos, al menos dos elementos recalcadores (5) enfrentados de manera que al menos en cualquier posición distinta de la abierta están en contacto por unas superficies no inclinadas (7), opuestas a las superficies inclinadas complementarias (6).
2. - Dispositivo según la reivindicación 1 , en el que la posición según una dirección longitudinal (8), perpendicular a la dirección vertical (3) de los elementos recalcadores (5) es diferente en las posiciones abierta y cerrada.
3. - Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las superficies no inclinadas (7) están contenidas en un plano perpendicular a la dirección vertical (3).
4. - Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que cada elemento recalcador (5) se mantiene unido a su respectiva matriz (1 , 2), con posibilidad de deslizamiento respecto de las superficies inclinadas (4, 6), mediante medios de guiado (9).
5. - Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende medios elásticos (10) entre cada elemento recalcador (5) y su correspondiente matriz (1 , 2).
6.- Prensa para forja, que comprende un dispositivo de recalcado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113020508A (zh) * 2021-02-26 2021-06-25 中铁宝桥（南京）有限公司 基于两工位压力机钢轨跟端压型及镦粗双移台加工方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1984021A (en) * 1932-05-02 1934-12-11 Champion Machine And Forging C Machine for forming forgings
GB622938A (en) * 1944-12-07 1949-05-10 Cie Forges Et Acieries Marine Apparatus for forging work pieces with large variations of cross-section
EP2893991A1 (en) * 2012-09-07 2015-07-15 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Formation device for material for finish forging of forged crankshaft

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3348407A (en) * 1963-10-02 1967-10-24 Ts Lab Obrobki Plastycznej Device and particularly forging apparatus for simultaneous upsetting and bending of material like bars, rods or ingots
FR2529113B1 (fr) 1982-06-24 1985-08-23 Mo Otdely Sp Dispositif pour le refoulement bilateral de tiges
JPH05184746A (ja) 1991-08-30 1993-07-27 Taisei:Kk ボタン付けミシンの止め縫い形成方法とその使用部品
JP3130706B2 (ja) * 1993-07-27 2001-01-31 株式会社神戸製鋼所 薄肉ウエブリブ部材の成形方法
EP2412993B1 (en) * 2009-03-26 2014-12-31 Honda Motor Co., Ltd. Crankshaft and method for producing the same
JP5035579B2 (ja) 2010-09-17 2012-09-26 トヨタ自動車株式会社 クランクシャフトの製造方法およびクランクシャフトの製造装置
UA95431C2 (ru) * 2010-12-16 2011-07-25 Виктор Андреевич ЛАЗОРКИН Четырехбойковое ковочное устройство для ковочных прессов

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1984021A (en) * 1932-05-02 1934-12-11 Champion Machine And Forging C Machine for forming forgings
GB622938A (en) * 1944-12-07 1949-05-10 Cie Forges Et Acieries Marine Apparatus for forging work pieces with large variations of cross-section
EP2893991A1 (en) * 2012-09-07 2015-07-15 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Formation device for material for finish forging of forged crankshaft

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
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