Aparato de conformado por prensado en caliente de un material de chapa metálica y procedimiento de conformado por prensado en caliente.

Un aparato de conformado en caliente de un material de chapa metálica,

en el que

en un aparato de conformado en caliente de un material de chapa metálica para conformar por prensado un material de chapa metálica (1) calentado, está provista una tubería de suministro (6) para un medio de enfriamiento en un molde (2, 3), están provistos orificios de expulsión (4) para el medio de enfriamiento en una superficie de conformado del molde, comunicándose entre sí la tubería de suministro y los orificios de expulsión, caracterizado porque está provista una pluralidad de salientes (13) que tienen una proporción del área de 1 % al 90 %, un diámetro o diámetro de la circunferencia de 10 μm a 5 mm, y una altura de 5 μm a 1 mm sobre al menos parte de la superficie de conformado del molde.

Aparato de conformado por prensado en caliente de un material de chapa metálica y procedimiento de conformado por prensado en caliente La presente invención se refiere a un aparato de conformado por prensado en caliente de un material de chapa metálica de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 y a un procedimiento correspondiente que usa el aparato de la reivindicación 1. Dicho aparato se describe, por ejemplo, en el documento SU-A-935 166.

El conformado por prensado de un material de chapa metálica es el procedimiento de trabajo más común que es ampliamente conocido en la fabricación de automóviles, maquinaria, equipo eléctrico, equipo de transporte y similares debido a su elevada productividad y alta capacidad para trabajar con alta precisión. En los últimos años, el aumento en la resistencia de las chapas de acero, por ejemplo, como material para piezas de automóviles ha avanzado en términos de reducción en el peso de las piezas y, en el conformado por prensado de una chapa de acero de alta resistencia a la tracción, se pone de manifiesto el problema de que se produzcan retracción, pliegues y similares, que tienden a provocar formas defectuosas. Por otro lado, el aumento en la resistencia del material de chapa metálica causa el aumento en la presión de una superficie de contacto con un molde en el momento del conformado por prensado, lo que da lugar al problema de que la fuerza de fricción entre el molde y el material de chapa metálica supera la carga soportada de un aceite lubricante provocando de este modo una superficie defectuosa debido a defectos superficiales causados por la matriz o similares y daño al molde y, por consiguiente, se reduce la productividad.

En lo que se refiere a estos problemas, para prevenir la aparición de defectos de conformado tales como grietas, pliegues y defectos superficiales del material de chapa metálica después del conformado por prensado, se propone el procedimiento de formar varios huecos en parte o en la totalidad de la superficie del molde y confinar el aceite lubricante entre la superficie del molde y el material de chapa metálica para mejorar de este modo una propiedad de deslizamiento (por ejemplo, el documento JP-A-6-210370) . Sin embargo, este procedimiento adolece del problema de que si la fuerza de fricción aumenta debido al aumento en la resistencia del material de chapa metálica, no puede obtenerse un efecto lubricante suficiente.

Por otro lado, es suficientemente conocido que cuando se conforma un material de chapa metálica con una baja capacidad de conformado por prensado, es efectivo un procedimiento de conformado por prensado en caliente que consiste en calentar el material de chapa metálica y prensarlo a una elevada temperatura. En este conformado por prensado en caliente, se considera importante enfriar el material de chapa metálica después del conformado en términos de productividad, y se propone un procedimiento de enfriamiento con un refrigerante después del conformado por prensado a una temperatura elevada (por ejemplo, los documentos JP-A-7-47431 y JP-A-2002282951) .

Sin embargo, el procedimiento propuesto en el documento JP-A-7-47431 está diseñado para suministrar aire desde una salida de aire dispuesta en una porción periférica de un punzón de un molde de la prensa caliente y llevar a cabo el enfriamiento con el aire con baja capacidad calorífica y conductividad térmica como medio, y tiene la dificultad del cambio de aire con el aire existente en el hueco entre el molde y el material de chapa metálica, por lo que tiene el problema de que el enfriamiento es de una baja eficiencia. Además, el procedimiento propuesto en el documento JP-A-2002-282951 está diseñado para definir un hueco entre el molde y el material de chapa metálica, disponer ranuras de introducción de refrigerante en una superficie de conformado del molde que contacta con el material de chapa metálica, y aumentar la velocidad de enfriamiento usando el refrigerante. Sin embargo, cuando el refrigerante fluye hacia las ranuras de introducción de refrigerante, la temperatura en el lado de salida es mayor que en el lado de entrada, y el refrigerante fluye con más dificultad a lo largo de las ranuras debido a la deformación del material de chapa metálica en el momento del conformado, lo que hace que resulte difícil un enfriamiento uniforme. Además, existe el problema de que tiende a producirse transferencia de la forma de la ranura continua al material de chapa metálica conformado.

Un objeto de la presente invención es proporcionar un aparato de conformado por prensado en caliente de un material de chapa metálica y un procedimiento de conformado por prensado en caliente que hace esto posible para, en un aparato de conformado por prensado en caliente para calentar y conformar un material de chapa metálica, acelerar el enfriamiento de un molde y una pieza conformada con el fin de obtener un producto prensado de excelente resistencia y exactitud dimensional en un corto período de tiempo y además suprimir la acumulación de calor en el molde para mejorar la productividad del producto prensado.

La presente invención se ha llevado a cabo basándose en hallazgos obtenidos interpretando las propiedades de deslizamiento y el fenómeno de transferencia térmica entre el material de chapa metálica y el molde en el conformado por prensado en caliente y examinando con detalle el comportamiento durante el enfriamiento del material de chapa metálica por un medio de enfriamiento.

Así, el objeto anterior puede conseguirse por las características definidas en las reivindicaciones.

La invención se describe con detalle en combinación con los dibujos, en los que:

Fig. 1A es una vista en sección que muestra un ejemplo de un molde provisto de orificios de expulsión y tubería de suministro para un medio de enfriamiento;

Fig. 1B es una vista en perspectiva del ejemplo del molde de la Fig. 1A;

Fig. 2A es una vista en sección que muestra un ejemplo de un molde provisto de orificios de expulsión, tubería de suministro, orificios de descarga y tubería de descarga para un medio de enfriamiento;

Fig. 2B es una vista en perspectiva del ejemplo del molde de la Fig. 2A;

Fig. 3A es una vista en sección que muestra un ejemplo de un molde provisto de orificios de expulsión, tubería de suministro y tubería de enfriamiento para un medio de enfriamiento;

Fig. 3B es una vista en perspectiva del ejemplo del molde de la Fig. 3A;

Fig. 4 es una vista esquemática que muestra parte de la superficie de un molde de acuerdo con la presente invención provisto de orificios de expulsión, orificios de descarga y salientes;

Fig. 5A es una vista esquemática que muestra parte de una sección de un ejemplo del molde de acuerdo con la presente invención provisto de los orificios de expulsión, los orificios de descarga y los salientes; y

Fig. 5B es una vista esquemática que muestra otro ejemplo del molde de acuerdo con la presente invención de la Fig. 5A.

La presente invención está diseñada de modo tal que en un procedimiento de conformado por prensado en caliente de un material de chapa metálica que comprende calentar un material de chapa metálica hasta una temperatura predeterminada (por ejemplo, de 700 °C a 1000 °C) por un horno de calentamiento eléctrico o un dispositivo de calentamiento mediante calentamiento por inducción, calentamiento por corriente eléctrica, o similar, dejar el material de chapa metálica a alta temperatura en un molde de un aparato de conformado por prensado, prensar el material de chapa metálica por superficies de conformado del molde, es decir, superficies de contacto de punzón y matriz opuestas, y mantener el molde en un punto muerto inferior, un medio de enfriamiento es expulsado desde el molde durante y/o después del conformado para enfriar de forma forzada una pieza conformada y el molde.

Los ejemplos de moldes mostrados en las Fig. 1 a Fig. 3 se describirán con detalle a continuación.

Las Figs. 1A y 1B muestran esquemáticamente un aspecto en el que están provistos orificios de expulsión 4 y tuberías de suministro 6 para el medio de enfriamiento en la matriz 2 que es un molde inferior, y las tuberías de suministro 6 para el medio de enfriamiento provistas en la matriz 2 y un portamatriz 2’ están conectadas por pernos mediante juntas tóricas 11. En la Fig. 1A, está provista una junta tórica de caucho como mecanismo de sellado 12 que previene el escape del medio de enfriamiento en la periferia de la matriz 2. Las Figs. 1A y 1B muestran el ejemplo en el que los orificios de expulsión 4 para el medio de enfriamiento están provistos en una porción de pared vertical de la matriz, pero aquellos pueden estar provistos en una porción... [Seguir leyendo]

1. Un aparato de conformado en caliente de un material de chapa metálica,

en el que en un aparato de conformado en caliente de un material de chapa metálica para conformar por prensado un material de chapa metálica (1) calentado, está provista una tubería de suministro (6) para un medio de enfriamiento en un molde (2, 3) , están provistos orificios de expulsión (4) para el medio de enfriamiento en una superficie de conformado del molde, comunicándose entre sí la tubería de suministro y los orificios de expulsión, caracterizado porque está provista una pluralidad de salientes (13) que tienen una proporción del área de 1 % al 90 %, un diámetro o diámetro de la circunferencia de 10 !m a 5 mm, y una altura de 5 !m a 1 mm sobre al menos parte de la superficie de conformado del molde.

2. El aparato de conformado en caliente de un material de chapa metálica de acuerdo con la reivindicación 1, en el que en los orificios de expulsión (4) está provisto un mecanismo de válvula (9) .

3. El aparato de conformado en caliente de un material de chapa metálica de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que en la periferia del molde está provisto un mecanismo de sellado (12) que evita que el medio de enfriamiento se escape.

4. El aparato de conformado en caliente de un material de chapa metálica de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que los salientes (13) son una capa de revestimiento electrolítico de NiW o una capa de revestimiento electrolítico de cromo con un grosor de 10 !m a 80 !m.

5. El aparato de conformado en caliente de un material de chapa metálica de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que los orificios de expulsión (4) para el medio de enfriamiento están provistos solo en una porción en la que el coeficiente de transmisión de calor entre el material de chapa metálica (1) y el molde es igual o inferior a 2000 W/m2K.

6. El aparato de conformado en caliente de un material de chapa metálica de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que

en el molde está provista una tubería de descarga (7) para el medio de enfriamiento, en una superficie de conformado del molde están provistos orificios de descarga (5) para el medio de enfriamiento, y la tubería de descarga (7) y los orificios de descarga (5) se comunican entre sí.

7. El aparato de conformado en caliente de un material de chapa metálica de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que en el molde está provista una tubería de enfriamiento (8) .

8. El procedimiento de conformado en caliente de un material de chapa metálica que usa el aparato de conformado en caliente de un material de chapa metálica de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que el conformado se lleva a cabo mientras el medio de enfriamiento es expulsado hacia un hueco entre el material de chapa metálica (1) y el molde (2, 3) desde los orificios de expulsión (4) .

9. El procedimiento de conformado en caliente de un material de chapa metálica de acuerdo con la reivindicación 8, en el que el medio de enfriamiento expulsado hacia el hueco entre el material de chapa metálica y el molde es descargado desde los orificios de expulsión (4) y/o los orificios de descarga (5) .

10. El procedimiento de conformado en caliente de un material de chapa metálica de acuerdo con la reivindicación 8

o 9, en el que el medio de enfriamiento es expulsado únicamente a una porción en la que el coeficiente de transmisión de calor calculado midiendo temperaturas del material de chapa metálica y el molde es igual o inferior a 2000 W/m2K.

11. El procedimiento de conformado en caliente de un material de chapa metálica de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, en el que el medio de enfriamiento es un tipo o dos tipos o más de agua, un alcohol polihidroxilado, una solución de alcohol polihidroxilado, poliglicol, un aceite mineral con una temperatura de inflamación igual o superior a 120 °C, un éster sintético, un aceite de silicona, un aceite fluorado, una grasa con una temperatura de fusión igual o superior a 120 °C, y una emulsión acuosa obtenida mezclando un tensioactivo en un aceite mineral o éster sintético.

12. El procedimiento de conformado en caliente de un material de chapa metálica de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, en el que el medio de enfriamiento es expulsado durante el mantenimiento del material de chapa metálica en el punto muerto inferior de la prensa.