Procedimiento de fabricación de piezas forjadas de aleación ligera que incorporan secciones transversales macizas o huecas.

Procedimiento de fabricación de piezas huecas realizadas en dos operaciones sucesivas,

la primera de colada de material para la realización de un producto semi acabado, la segunda de forjado, dicho procedimiento llevándose a la práctica en las etapas de:

a) elección de la pieza hueca que se va a fabricar,

b) elección del material para el noyo de mono material reciclable, por ejemplo de arena o sal,

c) modelización de la pieza hueca y del noyo o de los noyo de mono materia en su configuración deseada después del forjado que incluye la modelización de las zonas funcionales del noyo (1), tales como las superficies de apoyo (1a) del noyo necesarias para su colocación dentro del molde de fundición, en su configuración después del forjado,

d) modelización de las deformaciones introducidas por el forjado,

e) con el resultado de la etapa d) modelización de la pieza y su noyo antes del forjado, es decir de la pieza colada, y del noyo en su forma inicial,

f) después del colado del metal alrededor del noyo o de dichos noyos sobre todo o parte de su volumen en la forma inicial previa que permita la obtención de un producto semi acabado con su noyo o sus noyos, operación de acuñado de este producto semi acabado con su noyo o sus noyos que engendran la deformación de la pieza y de su noyo o de sus noyos de sus formas iniciales a sus formas finales, g) desbaste de las rebabas constituidas por el material de la colada, h) evacuación del noyo o de los noyos de mono materia y reciclables. caracterizado por que:

- la etapa de modelización de las zonas funcionales del noyo prevé que las zonas funcionales del noyo que desembocan en la superficie de la pieza después del forjado deben estar localizadas fuera de las zonas de desbastado de la pieza, en particular fuera del plano de junta de las matrices de forjado y suficientemente alejadas de éstas, para permitir un desbaste sin arrancar materia del noyo,

y por que:

- el desbaste se efectúa de manera que el residuo del desbastado, constituido por material de colada forjado, está exento de materiales distintos de este material de la colada.

Procedimiento de fabricación de piezas forjadas de aleación ligera que incorporan secciones transversales macizas o huecas

La invención se refiere al sector técnico del forjado en caliente o en frío que permite realizar piezas huecas de aleaciones ligeras. La invención hace referencia también al sector técnico de la fundición en la cual es conocido fundir la materia alrededor de un noyo previamente dispuesto y mantenido en el interior de un molde.

La invención concierne a la aplicación del procedimiento para todos los ámbitos técnicos para la realización de piezas de altas características mecánicas y en particular para ciertas piezas o componentes relevantes del ámbito del automóvil, de las bicicletas no limitadamente.

La tecnología de la forja de piezas huecas es muy conocida. Éste es por ejemplo, el caso de un forjado de lingotes de materia previamente perforada. Éste es también el forjado radial de piezas en bruto o lingotes que se van a forjar que necesitan tiempo y varias etapas de forjado.

Se conoce también el forjado de piezas huecas con la colocación de husillos que permiten la realización de cavidades. Esta técnica necesita la utilización de mecanismos de inserción de husillos y un automatismo susceptible de funcionar a la cadencia de martillos pilones para una buena productividad. Además del hecho de que las formas de estas cavidades no deben ser demasiado complejas puesto que engendran la forma de los husillos, estas cavidades son siempre vistas para permitir la colocación de los husillos y crear limitaciones de utilización. Por otra parte, la cinemática de cálculo no siempre es fácil de llevar a la práctica.

Se conoce también el procedimiento de mecanizado de las piezas pero éste es costoso en tiempos de mecanizado y por la materia inicial que se va a mecanizar.

Se conoce también el procedimiento de forjado de piezas huecas con la puesta en práctica de dos semi piezas de formas complementarias que se sueldan entre ellas a lo largo de su borde periférico dispuesto para este montaje. Esto requiere aparatos de soldadura de alta frecuencia complejos y costosos, un control de la calidad de la soldadura en consideración a las solicitaciones exteriores de la pieza realizada. Esta técnica necesita la realización independiente de cada una de las semi piezas y a continuación proceder al montaje como se indica más adelante en este documento.

Por otro lado, la combinación de los procedimientos de colado por fundición de materiales del tipo de aleación ligera y seguida de una fase de forjado, es también muy conocido por las numerosas patentes del solicitante que tienen su origen en la patente EP 119 365 y sus desarrollos EP 12524, EP 1219367. La fabricación de piezas huecas por forjado y fundición encuentra numerosas aplicaciones siempre más importantes.

Además de las patentes del solicitante, se ha propuesto integrar en un procedimiento híbrido que combine fundición y forjado un noyo en la pieza forjada. Este es por ejemplo la divulgación de la patente EP 85825 que es específica de una manivela de pedal de bicicleta. La solución descrita en este documento aunque es interesante presenta ciertos inconvenientes o límites. Antes de la operación de forjado, se quitan las superficies de apoyo de fundición y en el momento del forjado, el noyo no está en situación de estabilidad. Existen además posibilidades de residuos del noyo en el momento de la operación de forjado que ocasionan defectos en la superficie.

La patente EP 85825 no tiene en cuenta las posibilidades de las deformaciones del noyo en el transcurso de la operación de acuñación en el momento del forjado. Esta patente está limitada a las manivelas de los pedales para bicicletas en las cuales los esfuerzos son bastante diferentes de aquellos que resultan de los componentes técnicos para la concepción de vehículos automóviles.

Se conoce también un procedimiento de fabricación de piezas forjadas huecas definido en la patente WO 29/5382, sobre la cual se basa el preámbulo de la reivindicación 1. El documento ilustra y le escribe la utilización de un noyo. Sin embargo, el procedimiento descrito presenta numerosos inconvenientes. Contempla hacer estanco el husillo de manera que el noyo se encuentre completamente aislado con respecto al entorno exterior. Esta estanqueidad se asegura obturando cada conducto de evacuación de los gases que sirven para asegurar la colocación del noyo por un elemento de obturación. Cada conducto de evacuación del gas está él mismo obturado por un elemento de rigidez bajo la forma de varilla o eje metálico.

Según esta patente y como se indica en la descripción las superficies de apoyo asociadas al noyo están dispuestas en las zonas que se van a mecanizar. Para evacuar el noyo y los conductos previamente citados asociados, el procedimiento descrito en la patente requiere que haga falta perforar, mecanizar previamente la pieza obtenida para vaciar el noyo. Este esfuerzo es muy pesado y delicado de realizar. El operario debe también desbastar la pieza final. Este desbaste ocasiona la recuperación de materiales diversos e incompatibles tales como el aluminio y el acero, el aluminio estando contenido en la rebaba forjada y el acero siendo el material que constituye los medios de estanqueidad (husillos, superficies de apoyo insertadas). Esto necesita, en la hipótesis de un reciclado, una criba.

Así en las dos patentes EP 85 825 y WO 29/5382 las operaciones descritas son costosas en el plano económico y medioambiental.

El procedimiento descrito en esta patente supone que la pieza sea hueca de parte a parte, lo que limita la puesta en práctica. O los pliegos de condiciones de las cargas de los constructores de automóviles con los cuales trabaja el solicitante no requieren que las piezas así trabajadas sean huecas en la totalidad de su volumen. La técnica descrita en la patente WO 29/5382 anteriormente citada no permite realizar piezas que presenten a la vez zonas huecas y zonas llenas.

Así, las dos patentes citadas anteriormente presentan límites inherentes a los procedimientos llevados a la práctica.

La gestión del solicitante ha sido por lo tanto reconsiderar enteramente la problemática presentada y desarrollar una gestión diferente trabajando en primer lugar sobre el dominio de los esfuerzos resultado de la operación de forjado por la deformación de la materia y del noyo en particular.

La solución aportada por el solicitante responde a este problema con un dominio perfecto de los controles de las deformaciones en el momento de la operación de forjado de la pieza hueca toda o en parte de su volumen que se va a obtener.

El procedimiento de fabricación de piezas huecas realizadas en dos operaciones sucesivas de colada de material para la realización de un producto semi acabado y a continuación el forjado se lleva a la práctica en las fases operatorias siguientes:

a) definición de la pieza hueca final en su parte interior que se va a obtener después del forjado con deformación de las secciones llenas o con espesor según los esfuerzos del entorno y de la mecánica,

b) modelización de las secciones macizas y de espesor en las zonas de la pieza que lo necesitan

c) realización del espesor por medio de uno o de varios noyos de mono materia reciclable en arena o en sal presentando zonas funcionales para su colocación buscada en el molde, el noyo o dichos noyos estando dispuestos localmente en lugares que requieren zonas con un espesor y modelización del noyo o de dichos royos en las secciones con espesor,

d) después de la modelización de la pieza final que se va a obtener y del noyo o los noyos, de definición del producto semi acabado y del noyo o de los noyos en sus formas iniciales que tengan una configuración diferente del noyo o de los noyos forjados que corresponden a un vacío o a los vacíos interiores que se van a obtener en la pieza forjada,

e) después de la colada del metal alrededor del noyo o de dichos noyos sobre todo o parte de su volumen, en

la forma inicial previa que permita la obtención de un producto semi acabado con su noyo o sus noyos,

operación de acuñado de este producto semi acabado con su noyo o sus noyos generando la deformación de la pieza y su noyo o sus noyos de sus formas iniciales a sus formas finales,

f) desbaste de las rebabas constituidas por el material de la colada y obtenido por forjado exento de materiales distintos del material de la colada,

g) evacuación del noyo o de los noyos de mono materia y reciclables.

El procedimiento de fabricación según la presente invención de piezas huecas realizadas en dos operaciones sucesivas, la primera de colada de material para la realización de un producto... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de fabricación de piezas huecas realizadas en dos operaciones sucesivas, la primera de colada de material para la realización de un producto semi acabado, la segunda de forjado, dicho procedimiento llevándose a la práctica en las etapas de:

a) elección de la pieza hueca que se va a fabricar,

b) elección del material para el noyo de mono material reciclable, por ejemplo de arena o sal,

c) modelización de la pieza hueca y del noyo o de los noyo de mono materia en su configuración deseada

después del forjado que Incluye la modelización de las zonas funcionales del noyo (1), tales como las

superficies de apoyo (1a) del noyo necesarias para su colocación dentro del molde de fundición, en su configuración después del forjado,

d) modelización de las deformaciones introducidas por el forjado,

e) con el resultado de la etapa d) modelización de la pieza y su noyo antes del forjado, es decir de la pieza colada, y del noyo en su forma inicial,

f) después del colado del metal alrededor del noyo o de dichos noyos sobre todo o parte de su volumen en la forma Inicial previa que permita la obtención de un producto semi acabado con su noyo o sus noyos, operación de acuñado de este producto semi acabado con su noyo o sus noyos que engendran la deformación de la pieza y de su noyo o de sus noyos de sus formas iniciales a sus formas finales,

g) desbaste de las rebabas constituidas por el material de la colada,

h) evacuación del noyo o de los noyos de mono materia y reciclables, caracterizado porque:

la etapa de modelización de las zonas funcionales del noyo prevé que las zonas funcionales del noyo que desembocan en la superficie de la pieza después del forjado deben estar localizadas fuera de las zonas de desbastado de la pieza, en particular fuera del plano de junta de las matrices de forjado y suficientemente alejadas de éstas, para permitir un desbaste sin arrancar materia del noyo,

y por que:

el desbaste se efectúa de manera que el residuo del desbastado, constituido por material de colada forjado, está exento de materiales distintos de este material de la colada.

2. Procedimiento según la reivindicación 1 caracterizado por que los noyos tienen una relación de compresión inferior a ,3 a 15 MPa.

3. Procedimiento según la reivindicación 3 caracterizado por que las superficies de apoyo (a) son multidireccionales.