Procedimiento para la fabricación de muelles helicoidales o estabilizadores.

Procedimiento para la fabricación de muelles helicoidales o estabilizadores de acero,

en el que el material departida es calentado por encima de la temperatura de recristalización, es austenitizado, mantenido paracompensación de la temperatura, a continuación es transformado y finalmente es enfriado en martensita y esrevenido, caracterizado porque se parte de barras redondas, cuya temperatura de calentamiento es compensadasobre la longitud de la barra, a continuación se transforman a través de laminación inclinada permaneciendo rectas,de manera que se consigue una torsión predeterminada del material en la zona marginal y un gradiente detransformación deseado sobre la sección transversal y en el que después de que se ha excedido el grado detransformación (crítico), se desarrollan procesos dinámicos de recristalización, porque a continuación se realiza unrecalentamiento por encima de Ac3, a continuación se arrollan las barras en un muelle helicoidal o se doblan en unestabilizador y a continuación se endurecen y se revienen.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2004/002280.

Solicitante: THYSSENKRUPP BILSTEIN SUSPENSION GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: AUGUST-BILSTEIN-STRASSE 4 58256 ENNEPETAL ALEMANIA.

Inventor/es: VONDRACEK, HANS, BOROWIKOW,ALEXANDER, DZIEMBALLA,HANS, MANKE,Lutz.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B21F3/02 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B21 TRABAJO MECANICO DE LOS METALES SIN ARRANQUE SUSTANCIAL DE MATERIAL; CORTE DEL METAL POR PUNZONADO.B21F TRABAJO MECANICO O TRATAMIENTO DE ALAMBRE METALICO (laminado de metales B21B; por estirado, operaciones auxiliares en relación con el trabajo del metal sin desprendimiento sustancial de materia B21C; atado de objetos en paquetes B65B 13/00). › B21F 3/00 Enrollamiento de alambre según formas particulares. › en hélice.
  • B21F7/00 B21F […] › Torcido de alambre; Torcido de varios alambres conjuntamente (para conexiones de dimensión limitada B21F 15/04).
  • B23P15/00 B […] › B23 MAQUINAS-HERRAMIENTAS; TRABAJO DE METALES NO PREVISTO EN OTRO LUGAR.B23P OTROS PROCEDIMIENTOS MECANICOS PARA EL TRABAJO DEL METAL; OPERACIONES MIXTAS; MAQUINAS HERRAMIENTAS UNIVERSALES (dispositivos para el copiado o el control B23Q). › Fabricación de objetos determinados por medio de operaciones no cubiertas en alguna sola de las otras subclases o por algún grupo de esta subclase.
  • C21D1/10 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C21 METALURGIA DEL HIERRO.C21D MODIFICACION DE LA ESTRUCTURA FISICA DE LOS METALES FERROSOS; DISPOSITIVOS GENERALES PARA EL TRATAMIENTO TERMICO DE METALES O ALEACIONES FERROSOS O NO FERROSOS; PROCESOS DE MALEABILIZACION POR DESCARBURACION, REVENIDO U OTROS TRATAMIENTOS (cementación por procesos de difusión C23C; tratamiento de la superficie de materiales metálicos utilizando al menos un proceso cubierto por la clase C23 y al menos un proceso cubierto por la presente subclase, C23F 17/00; solidificación unidireccional de materiales eutécticos o separación unidireccional de materiales eutectoides C30B). › C21D 1/00 Métodos o dispositivos generales para tratamientos térmicos, p. ej. recocido, endurecido, temple o revenido. › por inducción eléctrica.
  • C21D8/00 C21D […] › Modificación de las propiedades físicas por deformación en combinación con, o seguida por, un tratamiento térmico (endurecido de objetos o de materiales formados por forja o laminado sin otro calentamiento que el necesario para dar la forma C21D 1/02).
  • C21D8/06 C21D […] › C21D 8/00 Modificación de las propiedades físicas por deformación en combinación con, o seguida por, un tratamiento térmico (endurecido de objetos o de materiales formados por forja o laminado sin otro calentamiento que el necesario para dar la forma C21D 1/02). › durante la fabricación de barras o de hilos.
  • C21D9/02 C21D […] › C21D 9/00 Tratamiento térmico, p. ej. recocido, endurecido, revenido, temple, adaptado para artículos particulares; Sus hornos. › para resortes.

PDF original: ES-2386720_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Procedimiento para la fabricación de muelles helicoidales o estabilizadores

La invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de muelles helicoidales o estabilizadores de acero de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

A partir del documento DE 43 40 568 C2 se deduce un procedimiento para la bonificación continua de alambre de acero, que contiene las siguientes etapas:

- calentamiento rápido del alambre a una temperatura en la región austenítica con una velocidad entre 85 y

100ºC/s; 10 -mantenimiento del alambre de acero en la región austenítica durante un tiempo de 10 a 60 segundos;

- enfriamiento del alambre de acero a temperatura ambiente con una velocidad de > 80ºC/s;

- calentamiento rápido a temperatura de revenido con una velocidad de 85 a 95ºC/s;

- mantenimiento a temperatura de revenido durante un tiempo de 60 a 100 segundos;

- refrigeración del alambre con una velocidad habitual para la refrigeración con agua > 50ºC/s.

Entre las etapas 2 y 3 se puede laminar el alambre densamente por encima de la temperatura Ac3. En este caso, el alambre es ovalizado en una primera pasada, es laminado redondo en la segunda pasada y a continuación es pasado a través de una tobera de calibración.

En el documento DE 195 46 204 C1 se describe un procedimiento para la fabricación de objetos de alta resistencia a

partir de un acero bonificado y la aplicación de este procedimiento para la generación de muelles. El acero con (en % en masa) 0, 4 a 0, 6 % C, hasta 1 % Si, hasta 1, 8 % Mn, de 0, 8 a 1, 5 % Cr, de 0, 03 a 0, 10 % Nb, de 0 hasta 0, 2 % V, resto hierro debe tratarse de la siguiente manera:

- el material previo es recocido en solución en la región austenítica a temperaturas de 1050 a 1200ºC;

-inmediatamente después se transforma en caliente el material previo a una temperatura por encima de la temperatura de recristalización en una primera fase;

- inmediatamente después se transforma en caliente el material previo a una temperatura por debajo de la temperatura de recristalización, pero por encima de la temperatura Ac3 en una segunda fase;

- el producto laminado es mantenido a continuación a una temperatura por encima de la temperatura Ac3 30 para la realización de otros procesos de transformación y de procesamiento y a continuación

- se refrigera por debajo de la temperatura martensítica, después de lo cual

- se reviene a continuación.

Se deduce a partir del documento DE 196 37 968 C2 un procedimiento para la fabricación termomecánica a alta

temperatura de láminas de resorte para muelles de láminas y/o bielas de muelles de láminas, que se basa en una fabricación termomecánica de muelles parabólicos de dos fases. El procedimiento se basa en las siguientes etapas:

- el material de partida es calentado con una velocidad de calentamiento entre 4ºC/s y 30ºC/s a temperatura

de austenitización; 40 -la temperatura de austenitización es 1100 100ºC;

- el material es refrigerado desde la temperatura de austenitización a la temperatura de la primera fase de laminación con una velocidad de refrigeración entre 10ºC/s y 30ºC/s;

- en primer lugar se pre-lamina en la primera fase de laminación a una temperatura de 1050 100ºC con una

modificación de la forma no constante sobre la longitud de la lámina de resorte entre 15 % y 80 % en una o 45 varias pasadas;

- desde la temperatura de la primera fase de laminación se refrigera a la temperatura de la segunda fase de laminación con una velocidad de refrigeración entre 10ºC/s y 30ºC/s;

- en la segunda fase de laminación se lamina acabado a una temperatura de 880 30ºC con una

modificación constante de la forma sobre la longitud de la lámina de resorte entre 15 % y 45 % en una o 50 varias pasadas con rodillos ajustables bajo carga.

Por último, el documento DE 198 39 383 C2 publica un procedimiento para el tratamiento termomecánico de acero para elementos de resorte solicitados a torsión, en el que el material de partida se transforma a una temperatura por encima de la temperatura de recristalización y a continuación a una temperatura por encima de la temperatura de

55 recristalización en al menos dos etapas de transformación, de tal manera que resulta una recristalización dinámica y/o estática de la austerita. La austerita recristalizada de esta manera del resultado de la transformación se enfría y se reviene. Para la aplicación debe emplearse un acero al cromo-silicio con un contenido de carbono de 0, 35 a 0, 75 %, que se microalea con vanadio o con otro elemento de aleación.

Los procedimientos que se deducen a partir del estado de la técnica para el tratamiento termomecánico de objetos 60 constituidos de acero se basan esencialmente en etapas de transformación de varias fases, siendo necesaria una 2

refrigeración/calefacción múltiple del material de parida, para generar los parámetros que se ajustan posteriormente en el producto final.

La invención tiene el cometido de preparar un procedimiento para la fabricación de muelles helicoidales o estabilizadores de acero de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1, que posibilita una mejora selectiva, ajustada al perfil de carga del producto final, de los parámetros de propiedades.

Este cometido se soluciona a través de un procedimiento con las características de la reivindicación 1 de la patente.

Las configuraciones y desarrollos ventajosos del procedimiento se describen en las reivindicaciones 2 a 21.

El procedimiento de acuerdo con la invención prevé que el material de partida sea calentado en primer lugar a una temperatura por encima de la temperatura de recristalización y a continuación se realice una compensación de la temperatura sobre toda la longitud de la barra. Además, se mantiene la temperatura de calentamiento de la barra constante casi hasta la entrada en el intersticio de laminación. Con estas etapas de trabajo se pretende una estructura de la textura de la barra lo más homogénea posible tanto sobre su longitud como también sobre su sección transversal antes de la entrada en el intersticio de laminación, que es ventajosa para el proceso de transformación siguiente. Condicionado por las propiedades específicas del proceso de la laminación inclinada y por una fijación selectiva de los parámetros de laminación, se ajustan en el proceso de transformación de una fase una torsión predeterminada del material en la zona marginal de las barras y un gradiente de transformación sobre la sección transversal de la barra. Puesto que la dirección de transformación durante la laminación inclinada se desarrolla inclinada con relación al eje del material a laminar y el máximo de la transformación está en la zona marginal de las barras, el estiramiento de la textura condicionada por la transformación en esta zona marginal es especialmente muy marcado y la dirección de la textura se extiende de manera correspondiente a la dirección de transformación de la misma manera inclinada con respecto al eje del producto a laminar. Después de exceder el grado de transformación crítico, el proceso de recristalización dinámica en esta zona marginal de desarrolla de una manera especialmente intensiva, de modo que se puede constatar una caída del grado de recristalización sobre la sección transversal de la barra desde fuera hacia dentro. En el calentamiento siguiente al proceso de transformación por encima de Ac3 se completa la recristalización estática, que conduce especialmente en la zona marginal a la configuración de austerita de grano fino. Después del endurecimiento y revenido siguiente, la zona marginal se caracteriza por una textura martensítica fina de alta resistencia.

La invención presenta ventajas considerables frente a las soluciones conocidas a partir del estado de la técnica. Como resultado de la combinación de una transformación selectiva de una sola fase por medio de laminación inclinada y un tratamiento térmico adaptado a ello, las barras tratadas presentan... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para la fabricación de muelles helicoidales o estabilizadores de acero, en el que el material de partida es calentado por encima de la temperatura de recristalización, es austenitizado, mantenido para compensación de la temperatura, a continuación es transformado y finalmente es enfriado en martensita y es revenido, caracterizado porque se parte de barras redondas, cuya temperatura de calentamiento es compensada sobre la longitud de la barra, a continuación se transforman a través de laminación inclinada permaneciendo rectas, de manera que se consigue una torsión predeterminada del material en la zona marginal y un gradiente de transformación deseado sobre la sección transversal y en el que después de que se ha excedido el grado de transformación (crítico) , se desarrollan procesos dinámicos de recristalización, porque a continuación se realiza un recalentamiento por encima de Ac3, a continuación se arrollan las barras en un muelle helicoidal o se doblan en un estabilizador y a continuación se endurecen y se revienen.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la dirección de la torsión de la textura en la zona marginal de la barra redonda corresponde a la dirección de la tensión principal del muelle helicoidal o bien del estabilizador sometido a torsión.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la dirección de la torsión de la textura en la zona marginal es de 35 a 65º con respecto al eje de la barra redonda.

4. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la laminación inclinada se realiza en una etapa.

5. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la laminación inclinada de la barra se realiza con un grado de estiramiento medio λ de al menos 1, 3.

6. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el máximo de la transformación en la zona marginal está entre 0, 65 y 1, 0 del diámetro de la barra y es al menos 0, 3.

7. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el material es calentad con una velocidad entre 100 y 400 K/s.

8. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el material de partida se calienta a una temperatura entre 700 y 1100ºC.

9. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el calentamiento se realiza por inducción.

10. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la compensación de la temperatura de calefacción de la barra se realiza durante al menos 10 segundos.

11. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque la diferencia de la temperatura sobre la longitud de la barra no excede de 5 K.

12. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque la temperatura de calefacción de la barra se mantiene constante casi hasta su entrada entre los rodillos.

13. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque durante la laminación inclinada no se excede una elevación máxima de la temperatura local de 50 K.

14. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque la laminación inclinada se realiza en un intervalo de temperaturas de 700 a 1100ºC.

15. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque los rodillos del bastidor de laminación inclinada se ajustan durante la transformación y las barras redondas son fabricadas sobre la longitud de la barra con un diámetro variable.

16. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque durante un recalentamiento siguiente a la laminación inclinada por encima de Ac3, se limita la diferencia de la temperatura sobre la longitud de la barra a máximo 5 K.

17. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque se parte de acero para muelles.

18. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque se parte de un acero al silicio y cromo.

19. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque se parte de acero microaleado.

20. Muelle helicoidal fabricado por medio de un procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 19, caracterizado porque presenta en caso de carga una distribución de la tensión casi igual sobre la sección transversal.

21. Estabilizador fabricado por medio de un procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 19, caracterizado porque la parte cargada a torsión durante la carga presenta una distribución de la tensión casi igual sobre la sección transversal.

Figura 1


 

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