Procedimiento y dispositivo para la producción de un cuerpo hueco y cuerpo hueco.

Procedimiento para la producción de un cuerpo hueco de metal que presenta al menos una primera sección(2) axial con una primera superficie de corte transversal y una segunda sección (3) axial con una segundasuperficie de corte transversal y en el que ambas secciones (2,

3) axiales del cuerpo hueco están unidasentre sí a través de una transición (8) de forma, que discurre esencialmente en un plano radial, es decir, através de una transición de forma que presenta una desviación de como máximo +/- 20º con respecto a laperpendicular a la dirección axial, en el que se produce un cuerpo (1) de preforma a partir de una pletina,que presenta al menos una zona (4) de transición, que se extiende en la dirección axial del cuerpo huecoque va a producirse, dispuesta entre las secciones (2, 3) axiales primera y segunda, cambiandopreferiblemente de manera continua en la zona (4) de transición la superficie de corte transversal del cuerpo(1) de preforma de la superficie de corte transversal de la primera sección (2) axial a la superficie de cortetransversal de la segunda sección (3) axial,

el cuerpo (1) de preforma se recibe en una matriz (5), presentando la matriz (5) la forma externa definitivadel cuerpo hueco que va a producirse,

se introduce un mandril (7) de conformación en el cuerpo (1) de preforma, presentando el mandril (7) deconformación la forma interna del cuerpo hueco que va a producirse,

mediante un movimiento axial del mandril (7) de conformación se conforma por recalcado el cuerpo (1) depreforma en la matriz (5) para dar la forma final del cuerpo hueco,

caracterizado porque

el cuerpo (1) de preforma se produce a partir de al menos una pletina utilizando la técnica de enrollamientoo mediante una deformación U-O y la longitud de la zona (4) de transición del cuerpo (1) de preforma seselecciona en función del grosor de pared de la pletina deformada, del cambio de forma en la transición deforma y en función del material, de tal manera que el cambio del grosor de chapa máximo en la direcciónaxial del cuerpo hueco, en particular en la zona de la transición (8) de forma, asciende a ± 15%.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2008/064047.

Solicitante: THYSSENKRUPP STEEL EUROPE AG.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: KAISER-WILHELM-STRASSE 100 47166 DUISBURG ALEMANIA.

Inventor/es: FLEHMIG, THOMAS, GORSCHLÜTER,JÖRG, MERTENS,OLIVER.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B21C37/08 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B21 TRABAJO MECANICO DE LOS METALES SIN ARRANQUE SUSTANCIAL DE MATERIAL; CORTE DEL METAL POR PUNZONADO.B21C FABRICACION DE CHAPAS, ALAMBRES, BARRAS, TUBOS, PERFILES METALICO O PRODUCTOS ANALOGOS SEMIACABADOS POR PROCEDIMIENTOS DISTINTOS AL LAMINADO; OPERACIONES AUXILIARES RELACIONADAS CON EL TRABAJO DE METALES SIN ARRANQUE SUSTANCIAL DE MATERIA.B21C 37/00 Fabricación de chapas, barras, alambres, tubos, perfiles metálicos,   o de productos análogos semiacabados, no prevista en otro lugar (por laminado B21B; por trabajo mecánico o tratamiento de chapas, perfiles, tubos o hilos metálicos semiacabados B21D, B21F; por moldeo B22; con ayuda de máquinas-herramientas que trabajan por levantamiento de materia B23; por soldadura, p. ej. chapeado, B23K; por amolado o pulido B24; por galvanoplastia C25D 1/00 ); Fabricación de tubos de forma particular. › Fabricación de tubos a base de juntas soldadas (no implicando más que una operación de soldado B23K).
  • B21C37/18 B21C 37/00 […] › de tubos cónicos.
  • B21D22/02 B21 […] › B21D TRABAJO MECANICO O TRATAMIENTO DE CHAPAS, TUBOS, BARRAS O PERFILES METALICOS SIN ARRANQUE SUSTANCIAL DE MATERIAL; CORTE DE METALES POR PUNZONADO (trabajo mecánico o tratamiento de alambre B21F). › B21D 22/00 Conformación sin cortado, por estampado, repujado o embutido (por medio de operaciones que no sean las que utilizan dispositivos o herramientas rígidas, masas flexibles o elásticas B21D 26/00). › Estampado que utiliza dispositivos o herramientas rígidas.
  • B21D41/02 B21D […] › B21D 41/00 Utilización de procedimientos que permitan modificar el diámetro de los extremos de los tubos (B21D 39/00 tiene prioridad). › Ensanchamiento.

PDF original: ES-2401306_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Procedimiento y dispositivo para la producción de un cuerpo hueco y cuerpo hueco Sector de la técnica La invención se refiere a un procedimiento según el preámbulo de la reivindicación 1. La invención se refiere además a un dispositivo para la realización del procedimiento.

Estado de la técnica

En la fabricación de automóviles así como en la fabricación de tuberías a menudo se requieren cuerpos huecos que en la dirección axial presentan grandes cambios de forma de corte transversal en solamente una longitud axial corta, por ejemplo de un corte transversal pequeño a un corte transversal grande. La transición de forma entre secciones axiales de estos cuerpos huecos, que presentan diferentes formas de corte transversal, discurre por tanto esencialmente en un plano radial. Un ejemplo típico puede ser un sistema de escape de un automóvil, que en la zona del silenciador presenta un cuerpo hueco realizado de manera correspondiente. Otros cuerpos huecos son, por ejemplo, extremos de soporte de una estructura de bastidor de un automóvil o accesorios de sistemas de tuberías. Todos estos cuerpos huecos se producen a menudo mediante varias chapas unidas entre sí, en particular soldadas, que se deforman para obtener un cuerpo hueco correspondiente. Sin embargo, debido a la pluralidad de costuras de soldadura, es necesario mejorar la resistencia de los cuerpos huecos así producidos. Además, las costuras de soldadura son propensas a la corrosión y aumentan el esfuerzo para la producción. Además se conocen una pluralidad de procedimientos de producción, para por ejemplo a partir de un cuerpo tubular producir cuerpos huecos correspondientes con una transición de forma considerablemente reducida. Por ejemplo, la compresión de rodajas de chapa o cuerpos de preforma embutidos de manera profunda posibilita igualmente transiciones de forma que discurren radialmente. No obstante, estas transiciones de forma, en la mayoría de los casos, sólo pueden producirse en los extremos de tubo y llevan a un adelgazamiento considerable del grosor de chapa. Lo mismo sucede en la deformación de alta presión interna, que requiere elevadas inversiones adicionales en cuanto a las herramientas. Por ejemplo, la técnica de enrollamiento conocida para la producción de cuerpos huecos de cualquier corte transversal de metal a partir de una pletina posibilita sólo la producción de transiciones de forma que discurren axialmente por una zona de transición axial más larga. Las transiciones de forma que discurren esencialmente en un plano radial no pueden producirse mediante el uso de la técnica de enrollamiento. Finalmente, mediante una deformación en caliente, puede producirse una transición de forma que discurre en un plano radial. No obstante, este procedimiento también es caro, en particular debido al calentamiento necesario.

Por la solicitud de patente japonesa publicada JP 2005279706 A se conoce además un procedimiento para la producción de un cuerpo hueco con una transición de forma, en el que mediante un punzón de conformación introducido en el cuerpo hueco se obtiene una sección axial con una superficie de corte transversal reducida a partir de una zona con una superficie de corte transversal mayor. Por un lado, en el procedimiento no se influye en la transición de forma entre el corte transversal menor y mayor, sino que más bien se estira la zona de corte transversal menor. Además, la disminución del grosor de chapa en el procedimiento conocido es relativamente grande.

Un procedimiento según el preámbulo de la reivindicación 1 se conoce por el documento JP-A - 2006 00 2898.

Objeto de la invención Partiendo de esto, la presente invención se basa en el objetivo de poner a disposición un procedimiento y un dispositivo para la producción de un cuerpo hueco de tipo genérico, que pueda hacerse funcionar de manera económica y con el que puedan producirse cuerpos huecos que presenten una alta resistencia con transiciones de forma que discurran esencialmente en un plano radial y un grosor de chapa que prácticamente permanezca invariable.

Según una primera enseñanza de la presente invención, el objetivo deducido anteriormente se soluciona según el procedimiento mediante un procedimiento con las características de la reivindicación 1.

Sorprendentemente se ha demostrado que con el procedimiento según la invención la disminución del grosor de chapa es mínima porque, con la conformación por recalcado de la transición de forma o mediante el recalcado de la zona de transición del cuerpo de preforma, se genera un flujo de material que reduce claramente la disminución del grosor de chapa en zonas muy deformadas. El cuerpo hueco así producido con una transición de forma, que discurre esencialmente en un plano radial, entre dos secciones axiales presenta un grosor de chapa muy homogéneo. Por un lado, debido al procedimiento que comprende dos etapas de trabajo, concretamente la producción del cuerpo de preforma y la conformación por recalcado del cuerpo de preforma, puede realizarse el cuerpo hueco de manera muy económica, por otro lado, el cuerpo hueco resultante presenta muy buenas propiedades en cuanto a estabilidad. Como transición de forma que discurre esencialmente en un plano radial se considera en la presente solicitud de patente también toda transición de forma que presente una desviación de como

máximo +/- 20º con respecto a la perpendicular a la dirección axial. La transición de forma que discurre esencialmente en un plano radial se produce según la invención entre secciones axiales del cuerpo hueco que presentan diferentes superficies de corte transversal, es decir, por ejemplo, entre secciones axiales que presentan un corte transversal pequeño y uno grande y/o entre secciones axiales del cuerpo hueco, que presentan diferentes formas de corte transversal, como por ejemplo circular y poligonal.

Las longitudes axiales de las secciones axiales del cuerpo hueco que va a producirse con diferentes superficies de corte transversal pueden presentar una longitud diferente, preferiblemente una distribución de, por ejemplo, 1/3 a 2/3, refiriéndose 1/3 de la longitud a superficies de corte transversal más grandes. Con los procedimientos conocidos hasta ahora a menudo sólo era posible incorporar transiciones de forma que discurren radialmente en zonas de extremo, por ejemplo, en un cuerpo tubular. Para aumentar adicionalmente la rentabilidad del procedimiento según la invención, está previsto según la invención, que el cuerpo de preforma se produzca a partir de al menos una pletina por ejemplo utilizando la técnica de enrollamiento o mediante una deformación U-O. Ambos procedimientos, la técnica de enrollamiento así como la deformación U-O, ya se han probado y posibilitan una producción económica de cuerpos huecos, que pueden utilizarse como cuerpos de preforma. Tanto en la técnica de enrollamiento como en la deformación U-O se suelda la pletina deformada en la zona del canto. En particular, los cuerpos de preforma producidos mediante estos procedimientos, debido a los procedimientos previos poco agresivos con el material, presentan además muy buenas propiedades de deformación. De este modo, en la segunda etapa de procedimiento, la conformación por recalcado, también pueden conseguirse aún grados de deformación elevados.

Según la invención, la longitud de la zona de transición del cuerpo de preforma se selecciona en función del grosor de pared de la pletina deformada, del cambio de forma en la transición de forma y en función del material, de tal manera que el cambio del grosor de chapa máximo en la dirección axial del cuerpo hueco, en particular en la zona de la transición de forma, asciende a ± 15%. De este modo puede aumentarse adicionalmente la seguridad de proceso del procedimiento según la invención y controlarse el cambio del grosor de chapa mediante el procedimiento según la invención.

El procedimiento según la invención es especialmente ventajoso cuando el cuerpo de preforma en al menos una sección axial presenta la forma externa y la interna del cuerpo hueco que va a producirse. De este modo la conformación por recalcado resulta especialmente sencilla, porque el mandril de conformación puede disponerse de manera desplazable fácilmente en esta sección axial del cuerpo de preforma. Preferiblemente se deforman cuerpos de preforma tubulares, de modo que de manera sencilla se producen accesorios o piezas de sistemas de escape o extremos de soporte de una estructura de bastidor de un automóvil.

Según una forma de realización adicional del procedimiento según la invención se incorporan elementos funcionales o elementos de conformación secundarios en el cuerpo hueco que va a producirse, de modo que puede prescindirse de la incorporación... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para la producción de un cuerpo hueco de metal que presenta al menos una primera sección (2) axial con una primera superficie de corte transversal y una segunda sección (3) axial con una segunda superficie de corte transversal y en el que ambas secciones (2, 3) axiales del cuerpo hueco están unidas entre sí a través de una transición (8) de forma, que discurre esencialmente en un plano radial, es decir, a través de una transición de forma que presenta una desviación de como máximo +/- 20º con respecto a la perpendicular a la dirección axial, en el que se produce un cuerpo (1) de preforma a partir de una pletina, que presenta al menos una zona (4) de transición, que se extiende en la dirección axial del cuerpo hueco que va a producirse, dispuesta entre las secciones (2, 3) axiales primera y segunda, cambiando preferiblemente de manera continua en la zona (4) de transición la superficie de corte transversal del cuerpo (1) de preforma de la superficie de corte transversal de la primera sección (2) axial a la superficie de corte transversal de la segunda sección (3) axial,

el cuerpo (1) de preforma se recibe en una matriz (5) , presentando la matriz (5) la forma externa definitiva del cuerpo hueco que va a producirse,

se introduce un mandril (7) de conformación en el cuerpo (1) de preforma, presentando el mandril (7) de conformación la forma interna del cuerpo hueco que va a producirse,

mediante un movimiento axial del mandril (7) de conformación se conforma por recalcado el cuerpo (1) de preforma en la matriz (5) para dar la forma final del cuerpo hueco,

caracterizado porque el cuerpo (1) de preforma se produce a partir de al menos una pletina utilizando la técnica de enrollamiento o mediante una deformación U-O y la longitud de la zona (4) de transición del cuerpo (1) de preforma se selecciona en función del grosor de pared de la pletina deformada, del cambio de forma en la transición de forma y en función del material, de tal manera que el cambio del grosor de chapa máximo en la dirección axial del cuerpo hueco, en particular en la zona de la transición (8) de forma, asciende a ± 15%.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el cuerpo (1) de preforma en al menos una sección (2, 3) axial presenta la forma externa y la interna del cuerpo hueco que va a producirse.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado porque se incorporan elementos funcionales y/o elementos de conformación secundarios en el cuerpo hueco que va a producirse.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque para la producción del cuerpo

(1) de preforma se utilizan pletinas de acero, de una aleación de acero, en particular de aceros altamente 40 resistentes.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el cuerpo (1) de preforma se produce a partir de “planchas a medida”.

6. Dispositivo para la producción de un cuerpo hueco de metal que presenta al menos una primera sección (2) axial con una primera superficie de corte transversal y una segunda sección (3) axial con una segunda superficie de corte transversal y en el que ambas secciones (2, 3) axiales limitan una con otra en la dirección axial del cuerpo hueco a través de una transición (8) de forma, que discurre esencialmente en un plano radial, es decir, a través de una transición de forma que presenta una desviación de como máximo +/

20º con respecto a la perpendicular a la dirección axial, en particular para la realización de un procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5,

caracterizado porque 55 está prevista una primera matriz (10) para la producción de un cuerpo (1) de preforma a partir de una pletina utilizando la técnica de enrollamiento o el procedimiento de deformación U-O, estando configurada la primera matriz (10) de tal manera que el cuerpo (1) de preforma presenta al menos una zona (4) de transición, que se extiende en la dirección axial del cuerpo hueco que va a producirse, dispuesta entre las secciones (2, 3) axiales primera y segunda, y en la zona (4) de transición la superficie de corte transversal

del cuerpo (1) de preforma cambia preferiblemente de manera continua de la superficie de corte transversal de la primera sección (2) axial a la superficie de corte transversal de la segunda sección (3) axial, y al menos está prevista una segunda matriz (5) para recibir el cuerpo (1) de preforma producido con un mandril

(7) de conformación, presentando la segunda matriz (5) la forma final externa del cuerpo hueco,

presentando el mandril (7) de conformación la forma final interna del cuerpo hueco que va a producirse y 65 pudiendo desplazarse axialmente el mandril (7) de conformación con respecto a la segunda matriz (5) .

7. Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado porque la primera y/o la segunda matriz (10, 5) y/o el mandril (7) de conformación presenta medios para la incorporación de elementos funcionales y/o de conformación secundarios en el cuerpo hueco.

8. Dispositivo según la reivindicación 6 ó 7, caracterizado porque están previstos medios para el transporte automático de una pletina al interior de la primera matriz (10) del dispositivo (9) y/o medios para insertar el cuerpo de preforma en la segunda matriz y/o medios para extraer el cuerpo hueco de la segunda matriz.

9. Cuerpo hueco de metal caracterizado porque presenta al menos una primera sección (2) axial con una primera superficie de corte transversal y una segunda sección (3) axial con una segunda superficie de corte transversal y en el que ambas secciones (2, 3) axiales del cuerpo hueco están unidas entre sí a través de una transición (8) de forma, que discurre en un plano radial, producido mediante un procedimiento según la reivindicación 1 a 5, en particular utilizando un dispositivo según la reivindicación 6 a 8, ascendiendo el cambio del grosor de chapa máximo en la dirección axial del cuerpo hueco, en particular en la zona de la transición (8) de forma, a +/- 15 %.

10. Cuerpo hueco según la reivindicación 9, caracterizado porque el cuerpo hueco está compuesto por acero, una aleación de acero y/ o aceros altamente resistentes.


 

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