MATRIZ PARA FORJAR A ALTAS TEMPERATURAS.

La invención se refiere a una matriz para forjar a altas temperaturas de componentes metálicos, especialmente intermetálicos que comprende una parte de matriz superior y una parte de matriz inferior. Al forjar a altas temperaturas se realiza la deformación de la pieza en bruto a temperaturas por encima de 1000ºC, en el caso de la deformación de componentes de aleaciones intermetálicas, tal como por ejemplo TiAl también a temperaturas en la herramienta de aproximadamente 1150ºC. Un procedimiento de deformación con respecto a tal componente de una aleación intermetálica se conoce por ejemplo del documento WO 02/48420 A2. De estos materiales normalmente se fabrican componentes ligeros y altamente resistentes a carga para la técnica convencional y la técnica del transporte aéreo, por ejemplo, para turbinas de aviones o turbinas de gas estacionarias y en esta sus palas. Como herramienta de matriz se utiliza una matriz de aleaciones de molibdeno que tiene suficiente resistencia al calor hasta temperaturas de herramienta de 1150ºC. Esta resistencia al calor, sin embargo, no es suficiente para fabricar componentes con tolerancias de tamaño reducidas, lo que significa solamente se pueden fabricar piezas matrizadas de medición que requieren un tratamiento posterior de tensión y/o electroquímico. La deformación en el intervalo de temperatura por encima del eutéctico en el intervalo de fase - , es decir a temperaturas superior de 1200 1300ºC o más resulta ventajoso respecto a lo anterior. En este se puede fabricar componentes esencialmente más exactos en sus dimensiones. Dado que, sin embargo, no se puede utilizar una matriz de una aleación de molibdeno en este intervalo de temperaturas, en este caso hay que aplicar matrices de cerámica, tal como a base de carbono o de silicio. No obstante, en este caso es una desventaja que estos materiales de matrices son extremamente sensibles a tensión de tiro que se producen obligatoriamente en el caso de forjar con matrices, por lo que la vida útil de las matrices solamente es limitada. La invención por lo tanto se base en el problema señalar una matriz que se puede utilizar para la forja a altas temperaturas de por encima de 1200ºC, hasta al menos 1300ºC y que presenta una estabilidad suficiente frente a las tensiones que ocurren durante la forja con matriz, especialmente tensiones de tira. Para la solución de este problema está previsto en la matriz del tipo mencionado al principio según la invención que a casa pieza de matriz está asociado un anillo de armadura que la rodea con holgura a temperatura ambiente en el que se apoya la pieza de matriz en cuestión a raíz de su expansión térmica durante el calentamiento y a través del cual se ejerce una tensión de presión sobre la respectiva pieza de matriz. Cada pieza de matriz según la invención posee un anillo de armadura especial que lo rodea que a la temperatura ambiente entonces cuando la matriz no está dispuesta dentro de la prensa y no está calentada a temperatura de funcionamiento rodea la matriz con holgura. La holgura es, por ejemplo, un milímetro. Esto permite la separación de matriz y anillo de armadura a temperatura ambiente lo que en su caso es necesario en un cambio de la matriz por otra matriz con otro grabado. Si ahora se calienta la combinación de pieza de matriz y anillo de armadura entonces la pieza de matriz de dilata sustancialmente más que el anillo de armadura que según sea el material o la unión de material del que está construido presenta en su caso una dilatación aunque limitada. La expansión térmicamente causada de la pieza de matriz ahora lleva a que la pieza de matriz se apoya firmemente en el anillo de armadura que la rodea. Esto a su vez lleva a que el anillo de armadura ejerce tensiones de presión sobre la respectiva pieza de matriz que actúa en contra o bien está dirigida en sentido contrario la tensión de tracción que se genera al forjar. Por lo tanto en este caso se alcanza una reducción de tensión dirigida que tiene por consecuencia una duración de estacionamiento esencialmente más larga de la pieza de matriz. En este caso la holgura a temperatura ambiente en desarrollo de la invención considerando el comportamiento de dilatación de la respectiva pieza de matriz y en su caso del anillo de armadura, en el caso que este muestra un cierto comportamiento de dilatación, está configurado preferentemente de tal manera que la tensión de presión generada alcanza un valor pre-determinado a la temperatura de forja. Por lo tanto, por el dimensionamiento apropiado bajo consideración de los parámetros específicos del material de la pieza de matriz así como el material del anillo de armadura se puede realizar un ajuste muy exacto del valor de la tensión de presión generada. Dado que las tensiones de tracción que ocurren al forjar se pueden determinar relativamente exacto se puede realizar una interpretación correspondiente de la pieza de matriz, así como del anillo de armadura con respecto a la holgura a temperatura ambiente, de manera que sea posible una compensación extensa de la tensión de tracción generada durante la forja. Las mismas piezas de matriz son de cerámica o de grafito, en su caso reforzadas de partículas o de fibras. Estos materiales pueden resistir sin más a la temperatura altas de forja que son necesarias para forjar en el intervalo de temperatura por encima del eutéctico en la zona de fase - y pueden ser aplicados a consecuencia para el uso según la invención del anillo de armadura para la forja a altas temperaturas. El anillo de armadura mismo según la invención es de material compuesto de fibras, especialmente fibras de carbono, que en la fabricación de enrollado alrededor del núcleo. Fibras de carbono poseen en la dirección de la fibra un coeficiente térmico de dilatación extremadamente bajo, en el caso dado incluso negativo. En el caso de una enrollado correspondiente o bien orientación de la posición de la fibra alrededor del núcleo de este modo se puede 2 ES 2 368 006 T3 fabricar un anillo de armadura como estructura de armadura que durante el calentamiento casi no muestra ninguna dilatación. Un desarrollo ventajoso de la invención prevé que el anillo de armadura está estructurado de forma híbrida y presenta un anillo portador interior en el que se apoya la pieza de matriz calentada. Es decir, el anillo de armadura consiste en este caso de una sección exterior del anillo de armadura de fibras de carbono enrolladas y un amillo portador interior en el que se apoya la pieza de matriz calentada. Este anillo portador interior que según la invención consiste de una estructura de textil enrollada alrededor del núcleo durante la fabricación, especialmente un tejido o un trenzado a fibras de carbono, permite un grado relativamente elevado de posibilidades de formas y libertades de estructuración con respecto a la concepción constructiva del anillo de armadura. Ya que es difícil integrar o bien formar o bien formar en forma de perforaciones o similares en la sección exterior del anillo de armadura de fibras de carbono enrolladas geometrías correspondientes que varían de la pura forma cilíndrica, ya que la firmeza o bien las características mecánicas son claramente inferiores en la dirección perpendicular a la dirección longitudinal de la fibras o bien de la estructura enrollada. Esto se tiene en cuenta porque está previsto el anillo portador interior que posee reducidas características de generación de tensión de armadura o de presión, sino sirve primeramente para posibilitar características constructivas o geométricas. Para ello en la fabricación alrededor del núcleo del anillo portador se enrolla una estructura textil en forma de un tejido o trenzado, es decir, en este caso no existe ninguna dirección dominante de fibras. La utilización de esta estructura textil ahora posibilita, por ejemplo, realizar salientes o contra despullas o similares o fijar perforaciones o similares en las secciones correspondientes que son necesarias por las razones que sean. Tal como se ha descrito el anillo de armadura rodea a la pieza de matriz con pequeña holgura a temperatura ambiente que a lo que se refiera aún más adelante puede ser de una o varias piezas. Para evitar que durante el transporte de la combinación de anillo de armadura y pieza de matriz la matriz cae fuera del anillo de armadura están previstos preferentemente en el anillo portador interior uno o varios salientes dirigidos radialmente hacia adentro que sirven para el soporte de la pieza de matriz insertada, preferentemente en forma de un borde que rodea al menos en 180º. La pieza de matriz se apoya sobre este saliente y no puede caer fuera del anillo de armadura, fijado a través del saliente y la ligera inclinación con respecto al anillo portador interior, existente en su caso al existir la ligera holgura. Siempre y cuando la... [Seguir leyendo]

1. Matriz para forjar a altas temperaturas de componentes metálicos, especialmente intermetálicos que comprende una parte de matriz superior y una parte de matriz inferior, caracterizada porque a cada pieza de matriz (4) tiene asociado un anillo de armadura (7) que la rodea con holgura a temperatura ambiente en el que se apoya la pieza de matriz (4) correspondiente debido a su dilatación térmica al calentarse y a través del cual se ejerce una tensión de presión sobre la pieza de matriz (4) correspondiente, en donde las piezas de matriz (4) consiste de cerámica o grafito y el anillo de armadura (7) de un material compuesto sólido de fibras enrolladas. 2. Matriz según la reivindicación 1, caracterizada porque la holgura a temperatura ambiente bajo la consideración de la característica de dilatación de la pieza de matriz (4) correspondiente y en el caso dado del anillo de armadura (7) está diseñado de tal manera que la tensión de presión generada alcanza un valor predeterminado a la temperatura de forja. 3. Matriz según las reivindicaciones 1 o 2, caracterizada porque las piezas de matriz están reforzadas de partículas o de fibras. 4. Matriz según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el anillo de armadura (7) consiste de fibras de carbono enrolladas. 5. Matriz según la reivindicación 4, caracterizada porque el anillo de armadura (7) presenta un anillo portador (9) interior en el que se apoya la pieza de matriz (4) calentada. 6. Matriz según la reivindicación 5, caracterizada porque el anillo portador interior (9) consiste de un estructura enrollada textil, especialmente un tejido o trenzado de fibras de carbono. 7. Matriz según las reivindicaciones 5 o 6, caracterizada porque en el anillo portador interior (9) presenta uno o varios salientes (11) que sirven para la sujeción de la pieza de matriz insertada (4). 8. Matriz según la reivindicación 7, caracterizada porque está previsto un saliente (11) que rodea el borde al menos en 180º. 9. Matriz según una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 8, caracterizada porque el anillo portador (9) está cerrado por secciones al menos en un lado (20). 10. Matriz según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque en ambas piezas de matriz (4) están previstas guías obligatorias que actúan conjuntamente al poner las piezas de matriz (4) una encima de otra. 11. Matriz según la reivindicación 10, caracterizada porque la guías obligatorias comprenden uno o más pernos (18) o espigas que engranan dentro de alojamientos de pernos o de espigas (19) correspondientes en la pieza de matriz opuesta. 12. Matriz según la reivindicación 11, caracterizada porque el o los pernos (18) o espigas son de grafito o de cerámica, en su caso reforzados de fibras o de textil. 13. Matriz según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque que la pieza de matriz (4) consiste de dos o más elementos de piezas de matriz (5, 6, 21, 22, 23). 14. Matriz según la reivindicación 13, caracterizada porque los elementos de piezas de matriz (5, 6, 21, 22, 23) presentan una holgura entre sí a temperatura ambiente. 15. Matriz según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la pieza de matriz (4), en su caso los elementos de piezas de matriz (5, 6, 21, 22, 23) están unidos a través de al menos un elemento de sujeción con el anillo de armadura (7). 16. Matriz según la reivindicación 15, caracterizada porque un elemento de sujeción es un pasador de sujeción (14) que está alojado dentro de un encaje correspondiente en el anillo de armadura (7) y en la pieza de matriz (4) o un elemento de pieza de matriz (5, 6, 21, 22, 23). 17. Matriz según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque cada pieza de matriz (4) presenta varios grabados (10). 7 ES 2 368 006 T3 8 ES 2 368 006 T3 9 ES 2 368 006 T3