Dispositivo para la formación y prensa de chapa de endurecimiento con elementos de calentamiento integrados.

Dispositivo para la conformación de chapas metálicas, que presenta una herramienta de conformación con unespacio de conformación,

pudiéndose calentar, por zonas, la chapa metálica en el espacio de conformación, medianteal menos un elemento de caldeo que está dispuesto en una escotadura de la herramienta de conformación, yel elemento (6, 7) de caldeo está aislado respecto a la herramienta (1) de conformación, mediante una capa (11, 12,13) aislante, caracterizado porque el elemento (6) de caldeo está delimitado por una cubierta (14), respecto al espacio (4) de conformación y la cubierta (14) se compone de un material con una conductividad térmica &lambda ;≥ 10 W/Km.

Dispositivo para la formación y prensa de chapa de endurecimiento con elementos de calentamiento integrados La invención se refiere a un dispositivo para la conformación de chapas metálicas, que presenta una herramienta de conformación con un espacio de conformación, pudiéndose calentar, por zonas, la chapa metálica en el espacio de conformación, mediante al menos un elemento de caldeo.

Se conoce la conformación en caliente de chapas metálicas, como tal, por ejemplo, por el documento DE 24 52 486 A1, así como por el documento GB 1 490 535 A. En este caso se calientan las chapas metálicas, de preferencia pletinas de chapa metálica, en una instalación de tratamiento térmico, a continuación se insertan calientes en la herramienta de la prensa y se conforman. Todavía colocadas en la herramienta de la prensa, se templan los componentes constructivos perfilados de chapa. Una ventaja esencial de esta manera de proceder, es que se pueden producir componentes templados constructivos perfilados de chapa, con forma complicada y, desde luego, con elevada exactitud de forma.

Determinados componentes constructivos conformados en caliente, sobretodo de chapa de acero de alta resistencia, por ejemplo, columnas B, todavía tiene que recortarse por los bordes, para mantener las tolerancias dimensionales predeterminadas. Además, muchos componentes constructivos de forma, después de la conformación en caliente, aún se tienen que perforar. Puesto que el proceso de conformación en caliente provoca un estado martensítico muy duro de la microestructura, un recorte convencional de los bordes o perforaciones de los componentes constructivos, realizado con cuchillas de corte, intensifica mucho el desgaste y los costes. Procedimientos alternativos de corte como, por ejemplo, el recorte mediante radiación láser, son asimismo extremadamente intensivos en costes, a causa de los elevados costes de instalación.

Para poder realizar un recorte convencional de los bordes o perforaciones, las zonas en las que se tiene que llevar a cabo un recorte, deberían de presentar una microestructura claramente más blanda. Para ello hay distintos puntos de partida.

Una posibilidad consiste en someter el componente constructivo de forma, a un tratamiento térmico adicional, después de la conformación en caliente, para reblandecer de nuevo la microestructura del material en las zonas a mecanizar. No obstante, a causa del necesario proceso adicional, esto conduce forzosamente a un aumento de los costes de fabricación, lo cual repercute desventajosamente sobre la economía de todo el proceso.

La segunda posibilidad consiste en diseñar el proceso de conformación en caliente o de temple, de manera que en las zonas a recortar, durante el templado, se lleve a cabo un enfriamiento más lento. Esto sólo es posible condicionalmente en las herramientas convencionales de conformación en caliente, utilizadas actualmente, que tienen como objetivo un enfriamiento lo más rápido posible de las piezas de forma. Se conocen propuestas para esto por el documento DE 197 23 655 A1. Aquí, en la herramienta de la prensa están previstos insertos o elementos adicionales de caldeo, para obtener en zonas precisas un enfriamiento reducido durante el temple, de manera que al final del proceso, estas zonas presenten una microestructura más blanda del material.

El documento DE 101 62 441 A1 describe también un procedimiento para la fabricación de componentes constructivos de automóvil, de chapas metálicas, en una herramienta de conformación con un espacio de forma, en el que para el control del flujo de material, se pueden atemperar apropiadamente zonas del espacio de forma, mediante aportación de calor y/o evacuación de calor.

Por PATENT ABSTRACTS OF JAPAN, tomo 009, Nº 107 (M-378) , de 11 de mayo de 1985 (1985-05-11) & JP 59 29242 A (SUMITOMO KINZOKU KOGYO KK) , de 22 de diciembre de 1984 (1984-12-22) , se conoce un dispositivo para la conformación de chapas metálicas, que presenta una herramienta de conformación con un espacio de conformación, pudiendo calentarse la chapa metálica en el espacio de conformación, mediante al menos un elemento de caldeo. El elemento de caldeo está dispuesto en una escotadura de la herramienta de conformación, y sobresale por zonas en el espacio de conformación.

No obstante, la dificultas especial consiste básicamente en realizar gradientes muy diferentes de enfriamiento, en tránsitos lo más pequeños posibles entre zonas templadas y blandas, o sea, dentro de pocos milímetros en uno y el mismo componente constructivo de forma.

La misión de la invención se basa en, partiendo del estado actual de la técnica, crear un dispositivo para la conformación de piezas de chapa, mejorado desde el punto de vista de la técnica de las instalaciones, y de la aplicación, en el que, en la pieza de forma, se puedan realizar en especial gradientes muy diferentes de enfriamiento dentro de límites espacialmente estrechos, para dejar las zonas a recortar y/o a perforar, en un estado estructural blando que se pueda cortar bien.

La solución de esta misión consiste según la invención, en un dispositivo según las notas características de la reivindicación 1.

El punto esencial de la invención lo forma la medida de aislar térmicamente el elemento de caldeo integrado en la herramienta de conformación, totalmente o por zonas, respecto a las paredes adyacentes de la herramienta de conformación, mediante una capa aislante. De este modo se puede aumentar la efectividad del elemento de caldeo, con una transmisión precisa de calor en determinadas zonas estrechas o limitadas localmente, del componente constructivo de forma. Por consiguiente, la influencia de la microestructura del material en el componente constructivo de forma, se puede mejorar claramente. Se evita una evacuación de calor en zonas adyacentes de la herramienta de conformación.

El elemento de caldeo está delimitado por una cubierta, respecto al espacio de conformación. La cubierta cierra por conveniencia el elemento de caldeo y la capa aislante, respecto al espacio de conformación, de manera que se presente homogénea, la superficie de la herramienta sobre la que se desliza la pletina de chapa a conformar, durante el proceso de conformación. La cubierta se compone de un material con buena conductividad térmica, por ejemplo, de cobre. Así se asegura una buena transmisión del calor en dirección hacia el componente constructivo de forma. Básicamente, el material de la cubierta deberá de presentar una conductividad térmica I; 10 W/Km.

El cobre presenta, por ejemplo, una conductividad térmica I de 394 W/Km. También es posible el empleo de una cubierta de hierro. El hierro posee una conductividad térmica I de 73 W/Km.

Las zonas calentadas en el espacio de conformación, del componente constructivo de forma, no se enfrían durante el proceso de temple, o sea, mientras están sujetas en la herramienta de conformación. No es hasta después de la apertura de la herramienta de conformación que se enfrían al aire los puntos con una velocidad notablemente menor. Por causa de la velocidad lenta de enfriamiento, no se produce en los puntos anteriormente caldeados, ninguna estructura martensítica templada en el componente constructivo de forma. En estos puntos se puede obtener una dureza del componente constructivo, parecida a la del estado no bonificado del material, de manera que se pueden realizar mejor y con alta calidad operaciones secundarias de mecanizado, o sea, en especial operaciones de corte y perforación. También las herramientas utilizadas de mecanización, como cuchillas o herramientas de punzonar, sufren un desgaste claramente menor, y alcanzan duraciones esencialmente mayores.

Perfeccionamientos ventajosos de la idea básica de la invención, son objeto de las reivindicaciones 2 a 7 secundarias.

En el dispositivo según la invención son posibles ajustes estructurales muy limitados espacialmente, del material de una pieza de forma, en el proceso de conformación en caliente. Esto acaece por el calentamiento dirigido con precisión del componente constructivo de forma, durante el proceso de conformación, para mantener a una temperatura elevada la correspondiente zona de la pletina de chapa o del componente constructivo de forma, durante el proceso de conformación y, a continuación enfriar al aire con relativa lentitud. De este modo, se deja la zona a recortar en un estado estructural blando que se puede cortar bien.

Según la invención están integrados, al menos uno, de preferencia varios elementos de caldeo en escotaduras de la herramienta de conformación, estando el elemento de caldeo aislado térmicamente respecto a las paredes adyacentes de la herramienta de conformación, mediante... [Seguir leyendo]

el elemento (6, 7) de caldeo está aislado respecto a la herramienta (1) de conformación, mediante una capa (11, 12, 13) aislante, caracterizado porque el elemento (6) de caldeo está delimitado por una cubierta (14) , respecto al espacio (4) de conformación y la cubierta (14) se compone de un material con una conductividad térmica I; 10 W/Km.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque está prevista una capa (11) aislante entre el elemento (6, 7) de caldeo, y el fondo (8) de la escotadura (5) .

3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque está prevista una capa (12, 13) aislante entre el elemento (6, 7) de caldeo, y las paredes (9, 10) laterales de la escotadura (5) .

4. Dispositivo según alguna de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la capa (11, 12) aislante se compone de cerámica.

5. Dispositivo según alguna de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la capa (11, 12) aislante se compone 15 de mica.

6. Dispositivo según alguna de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la capa (11, 12) aislante se compone de material de fibra de vidrio.

7. Dispositivo según alguna de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la capa (13) aislante está formada por una rendija de aire.