Procedimiento de fabricación de un tubo de acero sin soldadura acabado en frío para un árbol de transmisión integralmente moldeado.

Un procedimiento de producción de un tubo de acero sin soldadura acabado en frío para un árbol de transmisión de tipo formado integralmente que usa una palanquilla (1) en el que su composición química comprende:

en % en masa: C: 0,30 a 0,38%, Si: 0,50% o menos, Mn: 0,30 a 2,00%, P: 0,025% o menos, S: 0,005% o menos, Cr: 0,15 a 1,0%, Al: 0,001 a 0,05%, Ti: 0,005 a 0,05%, N: 0,02% o menos, B: 0,0005 a 0,01%, y O (oxígeno): 0,0050% o menos, siendo el resto Fe e impurezas, y Beff definido por (1a) y (1b) anterior satisface 0,0001% o más, dado que Ti, N, y B están representados en términos de contenido (%), cuando N - 14 x Ti/47,9 ≥ 0 Beff ≥ B - 10,8 x (N - 14 x Ti / 47,9) / 14 ... (1a) ,

asimismo, cuando N - 14 x Ti/47,9< 0

Beff ≥ B ... (1b) ,

en el que

1) la palanquilla (1) es sometida a laminación por perforación por el procedimiento de fabricación de tubos Mannesmann seguido de laminación por alargamiento;

2) a continuación, cuando se somete a laminación de dimensionamiento usando un tren de laminación de dimensionamiento que incluye una pluralidad de cajas de laminación, cada una provista de al menos dos rodillos de laminación ranurados (6ra, 6rb), dado que hay un ángulo ß (grados) que está formado por las líneas tangentes (La, Lb) trazadas en bordes de rodillos adyacentes (Ea, Eb) dispuestos en oposición entre sí en cada caja de laminación y se determina y expresa un ángulo mínimo en términos de ángulo ß (grados) mediante ßmin (grados), los tubos madre (2) se laminan y producen usando los rodillos de laminación ranurados que satisfacen la relación de la ecuación (2),

β min ≥ 1,13 x 10 x ln (t / D x 100) + 1,37 x 102 ... (2) ,

donde D es el diámetro exterior del tubo después de la laminación de dimensionamiento (mm), t es el espesor de pared después de la laminación de dimensionamiento (mm), y ln(x) es el logaritmo neperiano de x; y.

3) cuando dichos tubos madre (2) son estirados en frío, una tasa de reducción de espesor en la porción de espesor mínimo es del 10% o más.

Procedimiento de fabricación de un tubo de acero sin soldadura acabado en frío para un árbol de transmisión integralmente moldeado Campo técnico La presente invención se refiere a un procedimiento de producción, de manera eficiente, de un tubo de acero sin soladura acabado en frío para un árbol de transmisión.

Técnica anterior

Últimamente, la protección del entorno global es una necesidad creciente, y se demanda el aligeramiento de la carrocería de los automóviles y un aumento adicional del efecto del ahorro de energía en la industria del automóvil.

Debido a esto último, las piezas del automóvil pasan de miembros macizos a miembros huecos desde el punto de vista del aligeramiento de la carrocería de los automóviles, y se adoptan miembros huecos que usan un tubo de acero que es él mismo hueco como material fuente para los árboles de transmisión de los automóviles.

Los árboles de transmisión huecos incluyen un árbol de de transmisión de tipo junta y un árbol de transmisión de tipo formado integralmente. El árbol de transmisión de tipo junta está configurado para usar un tubo de acero no 15 sometido a tratamiento en caliente tal como endurecimiento por inducción en su porción intermedia, para usar materiales macizos o aceros forjados en porciones de extremo opuestas para ser conectadas a una junta de velocidad constante y un engranaje diferencial y soldarlas con la porción intermedia anterior por soldadura o unión a presión por fricción. El árbol de transmisión de tipo integralmente formado es conocido, por ejemplo, por tener una estructura en la que ambas porciones de extremo de la pieza en blanco del tubo de acero que se ha de conectar con las juntas de velocidad constante están sometidas a un procedimiento de reducción de diámetro y de engrosamiento de pared y mecanizado de una chaveta como elemento para mecanismo de enlace, y se aplica un endurecimiento de inducción al todo.

Los árboles de transmisión para automóviles son piezas de seguridad esenciales que transmiten el par del árbol de rotación de un motor a las llantas y por lo tanto necesitan asegurar una rigidez a la torsión y una resistencia a la fatiga por torsión suficientes.

El documento EP 1595609 divulga un tubo de acero sin soldadura para un árbol de transmisión. Un objeto del documento D1 es producir piezas huecas para un árbol de transmisión de una manera en la que se aplica un proceso de rectificado interior relativamente escaso y se aplica un posterior proceso de estirado en frío a un tubo de acero sin soldadura acabado en caliente por el procedimiento de fabricación de tubos Mannesmann.

El documento EP 1743950 se refiere a tubos de acero sin soldadura para ser usados como piezas en blando de árboles huecos que son apropiadas para reducir el peso de los árboles de transmisión usados en los automóviles. El documento D2 describe un procedimiento para producir estos tubos de acero sin soldadura.

El documento EP 1731234 describe un procedimiento para fabricar un tubo usando un tren de dimensionamiento. El documento D3 divulga el uso de un rodillo ranurado configurado de manera que el ángulo β definido por las tangentes satisface la relación: β ≥ 1, 13 x 10 x Ln (t/D x 100) + 1, 37 x 102, con el objetivo de suprimir de manera efectivamente la generación y progresión de las arrugas que se pueden producir en la superficie interior de una tubería o tubo.

Por otra parte, cuando se usa un tubo de acero sin soldadura como pieza en blanco hueca para el árbol de transmisión, defectos de tipo arruga pueden permanecer en la superficie interior del tubo de acero, es decir, defectos cóncavo-convexos formados en la superficie interior cuando se ve en sección transversal en perpendicular a la dirección longitudinal (en lo sucesivo, denominados “arugas de superficie interior”) dependiendo de las condiciones de producción. Cuando las arrugas de superficie interior permanecen, estas pasan a ser con facilidad la causa de daños tales como la iniciación de grietas por fatiga, reduciendo significativamente la fuerza de resistencia a la fatiga del árbol de transmisión.

La figura 1 es un diagrama que ilustra un ejemplo del proceso de producción del procedimiento de fabricación de tubos Mannesmann que produce un tubo de acero sin soldadura en caliente. Este procedimiento de fabricación de tubos implica producir una envoltura 2 hueca perforando una porción central axial de dicha palanquilla 1 con un tren de perforación 3, siendo la palanquilla como material fuente a laminar en una envoltura hueca que se está calentando a una temperatura predeterminada y a continuación suministrar la envoltura hueca a una posterior

máquina de laminación por alargamiento de un tren de mandril 4 para laminación por alargamiento. La envoltura 2 hueca pasada a través del tren 4 de mandril es a continuación cargada en un horno de recalentamiento 5 para recalentar, y a continuación pasa a través de un tren de laminación de dimensionamiento de un reductor de estiramiento 6 para producir un tubo de acero sin soldadura para ser usado como tubo madre para trabajo en frío, y similar.

En tal procedimiento de fabricación de tubos, el reductor de estiramiento 6 mostrado está configurado de manera

que se fabrica un juego de rodillos de laminación 6r que someten la envoltura 2 hueca para ser procesada por laminación para incluir tres rodillos 6r de laminación ranurados equidistantes que están dispuestos alrededor de una línea de paso como línea central, estos rodillos 6r de laminación ranurados se colocan en cada caja de laminación en el que se usan normalmente una pluralidad de cajas de laminación 6r, y en una caja de laminación adyacente, la orientación de la impartición de presión para la metalurgia por rodillos 6r de laminación ranurados en un plano perpendicular a la línea de paso se desplaza 60º respecto de de la de los rodillos de una caja de laminación de referencia de manera que se alternan las direcciones de metalurgia en la caja de laminación adyacente.

La configuración de los otros reductores de estiramiento 6 que pueden ser adoptados incluyen un tren de laminación de dimensionamiento de cuatro rodillos que comprende cuatro rodillos de laminación ranurados, la orientación de impartición de presión para metalurgia por rodillos ranurados es desplazada 45º dentro de un plano perpendicular a la línea de paso en una caja de laminación adyacente para de este modo permitir la alteración de la orientación de la impartición de presión para metalurgia, y un tren de laminación de dimensionamiento de dos rodillo que incluye dos rodillos de laminación ranurados que están dispuestos en oposición en cada caja.

Sin embargo, en el reductor de estiramiento usado como tren de laminación de dimensionamiento, una envoltura hueca es acabada por laminación laminando por reducción el diámetro exterior sin el uso de una herramienta de restricción de superficie interior tal como un mandril, con la que las arrugas longitudinales se generan fácilmente en la superficie interior del tubo de acero sometido a laminación en caliente.

Además, en el ejemplo del reductor de estiramiento 6 mostrado en la figura 1 anterior, puesto que la laminación por reducción para el diámetro exterior se lleva a cabo mediante tres rodillos de laminación, el tubo de pieza en blanco hueco es sometido a trabajo de laminación a partir de tres direcciones circunferenciales hacia su línea de paso. De este modo, la forma de superficie interior del tubo de acero sometido a acabado en caliente no se convierte en un círculo perfecto sino que se convierte en un círculo cuadrangular o un círculo poligonal, para de este modo formar de manera muy probable formas cóncavo-convexas en su superficie interior.

Con el fin de solucionar el problema de las arrugas de la superficie interna de un tubo de acero sin soldadura, la patente japonesa número 2822849 propone un procedimiento para producir la reducción por laminación en un reductor de estiramiento uniforme entre cada caja y mecanizar también la superficie interior de un tubo de acero producido por desbastado por granallado o similar para producir un tubo de acero sin soldadura para automóviles tales como un árbol de transmisión. Según este procedimiento de producción, la superficie interior de un tubo de acero sin soladura sometido a laminación en caliente es mecanizado con un espesor de 20 μm a 500 μm para de este modo eliminar las arrugas generadas en la superficie interior del tubo de acero y mejorar la fuerza de resistencia a la fatiga.

Sin embargo, es necesario un enorme tiempo de procesamiento para el mecanizado/desbastado interno por tal granallado. Especialmente, para... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento de producción de un tubo de acero sin soldadura acabado en frío para un árbol de transmisión de tipo formado integralmente que usa una palanquilla (1) en el que su composición química comprende: en % en masa: C: 0, 30 a 0, 38%, Si: 0, 50% o menos, Mn: 0, 30 a 2, 00%, P: 0, 025% o menos, S: 0, 005% o menos, Cr: 0, 15 a 1, 0%, Al: 0, 001 a 0, 05%, Ti: 0, 005 a 0, 05%, N: 0, 02% o menos, B: 0, 0005 a 0, 01%, y O (oxígeno) : 0, 0050% o menos, siendo el resto Fe e impurezas, y Beff definido por (1a) y (1b) anterior satisface 0, 0001% o más, dado que Ti, N, y B están representados en términos de contenido (%) , cuando N -14 x Ti/47, 9 ≥ 0

Beff = B –10, 8 x (N –14 x Ti / 47, 9) / 14 … (1a) ,

asimismo, cuando N -14 x Ti/47, 9 < 0

Beff = B … (1b) ,

en el que 1) la palanquilla (1) es sometida a laminación por perforación por el procedimiento de fabricación de tubos Mannesmann seguido de laminación por alargamiento; 2) a continuación, cuando se somete a laminación de dimensionamiento usando un tren de laminación de dimensionamiento que incluye una pluralidad de cajas de laminación, cada una provista de al menos dos rodillos de laminación ranurados (6ra, 6rb) , dado que hay un ángulo β (grados) que está formado por las líneas tangentes (La, Lb) trazadas en bordes de rodillos adyacentes (Ea, Eb) dispuestos en oposición entre sí en cada caja de laminación y se determina y expresa un ángulo mínimo en términos de ángulo β (grados) mediante βmin (grados) , los tubos madre (2) se laminan y producen usando los rodillos de laminación ranurados que satisfacen la relación de la ecuación (2) ,

βmin≥ 1, 13 x 10 x ln (t / D x 100) + 1, 37 x 102… (2) ,

donde D es el diámetro exterior del tubo después de la laminación de dimensionamiento (mm) , t es el 25 espesor de pared después de la laminación de dimensionamiento (mm) , y ln (x) es el logaritmo neperiano de x; y. 3) cuando dichos tubos madre (2) son estirados en frío, una tasa de reducción de espesor en la porción de espesor mínimo es del 10% o más.

2. El procedimiento de producción de un tubo de acero sin soldadura acabado en frío para un árbol de transmisión formado integralmente según la reivindicación 1, caracterizado porque la composición química de la palanquilla comprende, además, uno o más elementos de uno o más grupos seleccionados de los grupos de (a) a (c) siguientes, en lugar de una parte de Fe:

a) uno o más elemento seleccionados de Cu: 1% o menos, Ni: 1% o menos y Mo: 1% o menos b) uno o más elemento seleccionados de V: 0, 1% o menos, Nb: 0, 1% o menos y Zr: 0, 1% o menos, y c) uno o más elementos seleccionados de Ca: 0, 01% o menos, Mg: 0, 01% o menos, y metales de tierras raras (REM) : 0.01% o menos 4.

3. El procedimiento de producción de un tubo de acero sin soldadura acabado en frío para un árbol de transmisión formado integralmente según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque se lleva a cabo un recocido o una normalización después del estirado en frío.