Procedimiento para la fabricación de un componente estructural con forma de tubo para un automóvil.

Procedimiento para la fabricación de un componente estructural (1) con forma de tubo para un automóvil,

en el que en primer lugar una placa metálica (5) es recortada periféricamente y luego en al menos una etapa de conformación es deformada en un cuerpo de tubo (9) con zonas de contacto (10) marginales opuestas entre sí y mediante conformación por alta presión interna es conformada en el componente estructural (1) con forma de tubo, en el que las zonas de contacto (10) son comprimidas entre sí con estanqueidad durante la conformación por alta presión interna, caracterizado por que el cuerpo de tubo (9) es calentado a por encima de Ac3 antes de la conformación por alta presión interna y mediante la alta presión interna es conformado finalmente en el componente estructural (1) y luego es enfriado y endurecido en la herramienta de moldeo durante la conformación a alta presión interna.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E12177018.

Solicitante: BENTELER AUTOMOBILTECHNIK GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: An der Talle 27-31 33102 Paderborn ALEMANIA.

Inventor/es: KNAUP, HANS-JURGEN, GARCIA GOMEZ,RAFAEL, DIERSMANN,HOLGER.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B21D26/033 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B21 TRABAJO MECANICO DE LOS METALES SIN ARRANQUE SUSTANCIAL DE MATERIAL; CORTE DEL METAL POR PUNZONADO.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 26/00 Conformación sin corte, realizada de forma que no se utilicen dispositivos o herramientas rígidos, o masas flexibles o elásticas, es decir, conformación obtenida aplicando una presión fluida o fuerzas magnéticas. › Deformación de cuerpos tubulares (tubos corrugados por aplicación de presión mediante fluido B21D 15/03, B21D 15/10).
  • B21D37/16 B21D […] › B21D 37/00 Herramientas en cuanto que sean elementos de máquinas consideradas en la presente subclase (formas o estructuras de herramientas adaptadas únicamente a operaciones particulares, ver los grupos correspondientes a estas operaciones). › Calentado o enfriamiento.
  • B21D53/88 B21D […] › B21D 53/00 Fabricación de otros objetos especiales (fabricación de cadenas o de partes de cadenas B21L). › de otras partes de vehículos, p. ej. capós guardabarros.
  • B62D25/04 B […] › B62 VEHICULOS TERRESTRES QUE SE DESPLAZAN DE OTRO MODO QUE POR RAILES.B62D VEHICULOS DE MOTOR; REMOLQUES (dirección o guiado de máquinas o instrumentos agrícolas según un recorrido determinado A01B 69/00; ruedas, ruedecillas pivotantes, mejora de la adherencia de ruedas B60B; neumáticos para vehículos, inflado de neumáticos, cambio o reparación de neumáticos B60C; conexiones entre vehículos de un mismo tren o de un conjunto similar B60D; vehículos raíl-carretera, vehículos anfibios o transformables B60F; disposiciones de suspensión B60G; calefacción, refrigeración, ventilación u otros dispositivos de tratamiento del aire B60H; ventanas, parabrisas, techos descapotables, puertas o dispositivos similares, cubiertas de protección para vehículos fuera de servicio B60J; disposiciones de conjuntos de propulsión, accionamientos auxiliares, transmisiones, disposición de instrumentos o tableros de a bordo B60K; equipo eléctrico o propulsión de vehículos de tracción eléctrica B60L; alimentación de energía eléctrica para vehículos de tracción eléctrica B60M; disposiciones para pasajeros no previstas en otro lugar B60N; vehículos adaptados al transporte de cargas o para llevar cargas u objetos especiales B60P; adaptación de los dispositivos de señalización o de iluminación, su montaje o soporte, circuitos a este efecto, para vehículos en general B60Q; vehículos, equipos o partes de vehículos, no previstos en otro lugar B60R; servicio,limpieza, reparación, elevación o maniobra, no previstos en otro lugar B60S; frenos, sistemas de control de frenos o partes de estos sistemas B60T; vehículos de colchón de aire B60V; ciclos de motor, sus accesorios B62J, B62K; ensayo de vehículos G01M). › B62D 25/00 Subconjuntos de carrocería; Elementos o detalles de ellos no previstos en otro lugar. › Montantes de puertas.

PDF original: ES-2532372_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Procedimiento para la fabricación de un componente estructural con forma de tubo para un automóvil La invención se refiere por un lado a un procedimiento para la fabricación de un componente estructural con forma de tubo para un automóvil según la reivindicación 1.

En el documento EP 1 172 281 A1 se describe un procedimiento para la fabricación de un pilar A para un automóvil, en el que en primer lugar es separada una placa de un material de bobina de acero y a continuación la placa es curvada en varias etapas, formándose un ala longitudinal de dos brazos alrededor de su eje longitudinal en una estructura base arqueada en su extensión longitudinal. A continuación, la estructura base con alta presión hidráulica interna es llevada a la forma final. Después, los brazos del ala longitudinal son unidos en alineación paralela y finalmente son conectados a la estructura de base con revestimientos.

No es probable que las piezas de la estructura base intensamente curvadas en la dirección longitudinal puedan ser fabricadas con el procedimiento descrito anteriormente.

También en el documento DE 24 524 86 A1, en el DE 10 2005 028 010 B3, así como en el DE 26 03 618 A1 se describen procedimientos para la conformación en caliente y el endurecimiento en prensa de chapas de metal.

Además, por los documentos WO 98/24569 A1, EP 1 342 515 A1, DE 101 41 503 C1, así como el WO 2005/021180 A1 son conocidos diferentes procedimientos de fabricación para componentes metálicos, en los que son procesados cuerpos con forma de tubo mediante conformación por alta presión interna.

Partiendo del estado de la técnica, la invención se propone el objeto de conseguir un procedimiento para la fabricación de un componente estructural con forma de tubo para un automóvil, así como un componente estructural, en el que sea posible una reducción de la sección transversal del componente estructural y, sin embargo, se pueda conseguir un aumento de su rigidez.

En lo que concierne a la parte de procedimiento de este objeto, esto se consigue con las características especificadas en la reivindicación 1.

Perfeccionamientos ventajosos del procedimiento constituyen el contenido de las reivindicaciones 2 a 9.

En correspondencia a las diferentes variantes del procedimiento es posible ahora de forma ventajosa fabricar pilares A y B de una carrocería de un automóvil, de modo que con una optimización relevante de la sección transversal se puedan conseguir tanto mejoras en el ángulo visual, como mayores rigideces con bajo peso y altas absorciones de energía. Asimismo, con las variantes del procedimiento según la invención pueden ser fabricados travesaños, marcos de techo, soportes perpendiculares, paredes frontales, así como soportes longitudinales para automóviles.

Para ello, según una variante ventajosa del procedimiento una placa metálica recortada es deformada en primer lugar con forma de U y a continuación deformada con forma de tubo. Las zonas longitudinales laterales del cuerpo de tubo pueden ser posicionadas superpuestas con forma de ala y en un proceso de conformación final posterior, durante la conformación por alta presión interna, ser comprimidas entre sí con estanqueidad. Pero también puede ser concebible un contacto con forma lineal de las zonas longitudinales. Un revenido para los propósitos del endurecimiento se lleva a cabo por calentamiento de un producto semiacabado preformado con un enfriamiento brusco posterior en una herramienta de moldeo.

Después del conformado con forma de U o embutición profunda de una placa recortada puede realizarse un recorte de los bordes longitudinales de las zonas longitudinales, si esto es necesario por ejemplo en la embutición profunda debido a la geometría.

A continuación se realiza al menos una flexión con forma tubular de una sola etapa de los sectores finales del producto semiacabado en forma de U. Ventajosamente esto se puede hacer con un contratope en el interior en forma de al menos un mandril. Es particularmente ventajoso para conseguir curvaturas menores en la dirección longitudinal del cuerpo de tubo, el uso de mandriles unidos en forma de segmentos o miembros, por ejemplo mandriles macho, o dos mandriles separados que puedan ser introducidos por los dos sectores finales del cuerpo de tubo. En este caso, al menos un segmento de mandril que se debe apoyar en la zona de máxima curvatura del componente, puede ser configurado de forma correspondiente para ello.

Dentro del marco de la invención, en el procedimiento para la fabricación de un componente estructural en forma de tubo para un automóvil, en primer lugar es cortada periféricamente una placa metálica y luego en al menos una etapa de conformación es conformada en un cuerpo de tubo con zonas de contacto marginales opuestas entre sí, después de lo cual el cuerpo de tubo es conformado finalmente por medio de alta presión interna con zonas de contacto superpuestas con estanqueidad para formar un componente estructural. Esto quiere decir en el marco de la invención, que las zonas de contacto superpuestas con estanqueidad se aplican entre sí de forma estanca a los fluidos, de manera que puede realizarse el proceso de alta presión interna. Lo mismo se aplica a las variantes de realización preferidas descritas a continuación.

Como material se emplean aceros aleados con boro de alta resistencia, por ejemplo aceros de conformación térmica AlSi o revestidos con cinc, o BTR 165. La composición y las características del BTR 165 están descritas en el documento DE 103 48 086 A1.

En lo que se refiere al calentamiento en el curso de las etapas de procedimiento, el calentamiento antes de una etapa de conformación posibilita una menor fuerza de prensado o un grado de conformación mayor. Por una temperatura del componente mayor que (>) AC3 directamente antes del enfriamiento brusco puede ser fabricado un componente totalmente endurecido. Los mayores grados de conformación, en particular los menores radios de flexión, son significativos especialmente en relación con la aplicación exclusiva de la conformación de alta presión interna.

Un calentamiento mayor que (>) AC3 según el diagrama hierro-carbono se puede realizar si debe ser endurecido antes de la conformación por alta presión interna o solo se realiza un revenido final. Si debe realizarse un revenido posterior, puede realizarse un calentamiento antes de la conformación en forma de U o de tubo también a menos de AC3. Como se ha descrito, el calentamiento o el mantenimiento caliente es realizado directamente antes de la conformación por alta presión interna en una herramienta de alta presión interna o también en un dispositivo de calentamiento estacionario montado detrás.

El enfriamiento en la herramienta de alta presión interna puede realizarse por pulverizado, soplado o inmersión. Esto, en particular, en una herramienta de moldeo enfriada durante la conformación por alta presión interna Parece importante además en el marco de la invención que cuando se sostiene el cuerpo de tubo durante la conformación por alta presión interna se pueda trabajar preferiblemente de manera que las zonas de contacto con forma lineal que limitan la ranura longitudinal del cuerpo de tubo sean comprimidas entre sí, para por tanto con una presión superficial correspondientemente alta poder resistir la alta presión interna.

Además, puede ser ventajoso en el marco del procedimiento según la invención que en la conformación por alta presión interna, el componente estructural sea endurecido por contacto con un refrigerante en la cavidad de moldeo de la herramienta de alta presión interna. Para ello, por ejemplo el refrigerante es conducido a través de canales de admisión en la cámara de moldeo. Es esencial aquí que se pueda ajustar el estado físico del refrigerante, siendo introducido el refrigerante en particular con una presión de hasta 25 MPa en la cavidad del molde, en particular inyectado. Por lo tanto, se puede conseguir que por el refrigerante se elimine una magnitud suficientemente grande de calor del elemento estructural.

Otra variante de esto es el uso de un refrigerante cuya presión se sitúe por encima de su presión de vapor.

Los sectores finales del componente estructural pueden estar provistos preferentemente de una sección transversal al menos aproximadamente redonda. Esto se puede conseguir mediante los mandriles ya mencionados.

En la aplicación preferida para la fabricación de un pilar A para un automóvil es particularmente ventajoso que la placa cortada periféricamente reciba en primer lugar una sección transversal en forma de U con zonas de contorno curvadas de forma convexa y cóncava, así como alas longitudinales y que a continuación... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para la fabricación de un componente estructural (1) con forma de tubo para un automóvil, en el que en primer lugar una placa metálica (5) es recortada periféricamente y luego en al menos una etapa de conformación es deformada en un cuerpo de tubo (9) con zonas de contacto (10) marginales opuestas entre sí y mediante conformación por alta presión interna es conformada en el componente estructural (1) con forma de tubo, en el que las zonas de contacto (10) son comprimidas entre sí con estanqueidad durante la conformación por alta presión interna, caracterizado por que el cuerpo de tubo (9) es calentado a por encima de Ac3 antes de la conformación por alta presión interna y mediante la alta presión interna es conformado finalmente en el componente estructural (1) y luego es enfriado y endurecido en la herramienta de moldeo durante la conformación a alta presión interna.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que la placa recortada periféricamente (5) es preformada en forma de U en una primera etapa de conformación y en una segunda etapa de conformación es conformada para formar un cuerpo de tubo (9) .

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que el componente estructural (1) durante o después de conformación por alta presión interna es agujereado y/o unido por sus zonas de contacto (10) marginales orientadas longitudinalmente.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que las zonas de contacto (10) del cuerpo de tubo (9) son comprimidas entre sí con forma lineal durante la conformación por alta presión interna.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que las zonas de contacto (10) del cuerpo de tubo (9) están realizadas en sectores de ala (11) que se superponen de forma plana.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que los sectores finales (17, 19) del componente estructural (1) están provistos de una sección transversal al menos aproximadamente redonda.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que al menos los sectores finales (17, 19) del cuerpo de tubo (9) son deformados mediante, respectivamente, al menos un mandril.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7 para la fabricación de un componente estructural (1) en forma de un pilar A para un automóvil, caracterizado por que la placa (5) recortada periféricamente recibe en primer lugar una sección transversal con forma de U con zonas periféricas (21) curvadas con forma convexa y cóncava así como alas longitudinales (11) , de manera que a continuación por contacto plano de la alas (11) la sección transversal con forma de U es conformada en un cuerpo de tubo (9) curvado en la dirección longitudinal con un nervio lateral (16) situado en el lado interior (15) de la curvatura.

9. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado por que el sector final (17) con la sección transversal más pequeña recibe un radio de curvatura (KR) menor en la dirección longitudinal del cuerpo de tubo (9) que el resto de la zona longitudinal (18) del cuerpo de tubo (9) .

 

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