PROCEDIMIENTO DE FABRICACION DE UNA PIEZA DE MATERIAL COMPUESTO.

Procedimiento de fabricación de una pieza de material compuesto estratificada,

que comprende las etapas que consisten en:

- revestir al menos una cara de una chapa de acero cuyo espesor Ea es inferior a 0,65 mm mediante una o varias películas adherentes de polímero cuyo espesor total Ep es superior o igual a 0,1 mm para formar una chapa de acero de material compuesto estratificada que presenta un espesor E, según lo cual E = Ea + Ep,

- eventualmente, cortar dicha capa para formar una pieza en bruto, y después

- conformar mediante embutición la chapa o la pieza en bruto de chapa de material compuesto estratificada para obtener dicha pieza de material compuesto, realizándose la embutición en una herramienta de embutición que comprende un punzón, una matriz y un pisador, regulando el valor del paso de material Pm entre el punzón y la matriz, de tal modo que: E - 0,80 x Ep =q Pm =q E

Procedimiento de fabricación de una pieza de material compuesto.

La presente invención se refiere a un procedimiento de fabricación de una pieza de material compuesto estratificada, a las piezas obtenidas según este procedimiento, y al uso de estas piezas en el campo del automóvil para fabricar la caja en blanco de los vehículos, en los campos de los electrodomésticos, de la industria en general o incluso de la construcción.

Las nuevas legislaciones puestas en práctica con vistas a reducir las emisiones de gases carbónicos, obligan a los fabricantes a reducir el peso de los vehículos automóviles para disminuir su consumo de carburante.

A pesar de los progresos realizados por los profesionales de la siderurgia por perfeccionar clases de acero que presentan a la vez una buena resistencia y una buena ductilidad, lo que permite reducir sensiblemente el espesor de las chapas, éstas presentan todavía espesores superiores a 0,65 mm para las piezas de grandes dimensiones, es decir, piezas para las que la chapa o pieza en bruto de chapa utilizada para realizarlas tiene al menos una de sus dimensiones superior a 600 mm. Por consiguiente, el peso de este tipo de piezas todavía sigue siendo superior a las exigencias de los fabricantes. En efecto, no es factible la fabricación de piezas de carrocería, es decir, de piezas visibles como por ejemplo las aletas, mediante conformación mediante embutición de una chapa de acero que tiene un espesor inferior a 0,65 mm, ya que es muy difícil de controlar en una instalación industrial, especialmente debido a los riesgos de formación de pliegues o de rasgados en la pieza embutida.

Durante la embutición, la chapa de acero se mantiene mediante pisadores entre una matriz y un punzón que presentan formas a menudo complejas. Así, ciertas zonas de la chapa experimentan estiramientos, mientras que otras zonas experimentan, en cambio, compresiones.

De manera clásica, cuando la chapa tiene un espesor superior a 0,65 mm, se regulan las herramientas de embutición de modo que la distancia entre el punzón y la matriz, que el experto en la técnica denomina clásicamente "paso de material", sea igual o superior al espesor de la chapa que va a embutirse. Se trabaja en estas condiciones, con una holgura positiva entre las herramientas. Lo habitual es tomar un margen equivalente a algunos tantos por ciento del espesor de la chapa, teniendo esto por objetivo, por una parte, tolerar las variaciones de espesor que puedan existir para tales chapas y, por otra parte, facilitar el flujo del material en las zonas de contracción de la pieza, es decir, allí donde la chapa va a tener tendencia a engrosarse en el transcurso de la conformación. Se evitan así los riesgos de pinzamientos entre las herramientas que pueden provocar rasgados. A este nivel de espesor, el acero tiene una capacidad de deformación suficiente para compensar las diferencias de holguras que aparecen en el transcurso de la embutición, y evitar la formación de pliegues y/o de rasgados.

En cambio, cuando el espesor de la chapa está comprendido entre 0,50 y 0,65 mm, el acero se vuelve sensible a las diferencias de holgura entre las herramientas, y ya no puede compensar estas diferencias de holguras. Por consiguiente, se producen pliegues y rasgados. Si, durante la embutición de tales chapas, se conserva el hábito de regular las herramientas con una holgura positiva, se consiguen evitar los rasgados. Sin embargo, la formación de pliegues es inevitable, y esto es inaceptable sobre todo para piezas de carrocería.

La embutición de una chapa que presenta un espesor inferior a 0,50 mm con vistas a formar una pieza de forma compleja que no presente pliegues es incluso imposible, ya que se vuelve delicado encontrar un punto de funcionamiento de las herramientas de embutición sin riesgo de rasgado.

Así, para reducir el peso de los vehículos, los fabricantes recurren a materiales de baja densidad como el aluminio o los polímeros termoplásticos para realizar este tipo de piezas. En el caso de los polímeros termoplásticos, su utilización permite un aligeramiento de las piezas del orden del 50% con respecto al mismo tipo de piezas de acero, así como una gran libertad de forma. Además, las piezas de polímero termoplástico presentan una excelente tolerancia a los pequeños choques.

Sin embargo, los polímeros termoplásticos presentan inconvenientes tales como:

- problemas de conductividad eléctrica que hacen su utilización incompatible con los procedimientos convencionales de pintado, como la cataforesis,

- dificultades para obtener una pieza cuyo tono sea el mismo que el de las piezas circundantes que son generalmente de acero, y

- limitaciones de ensamblaje relacionadas con la dilatación diferencial de la pieza de polímero termoplástico frente a las piezas circundantes durante los ciclos de calentamiento del pintado, y en la vida útil del vehículo.

También se conocen chapas tipo "sándwich" compuestas por dos paramentos exteriores de chapa de acero y de un alma de polímero que une los dos paramentos, que permiten lograr un aligeramiento del orden del 20 al 30% con respecto a una chapa de acero que presenta las mismas características mecánicas. Sin embargo, por una parte, el aumento de peso se considera insuficiente por parte de los fabricantes de automóviles, por otra parte, la fabricación de este tipo de chapas es delicada. En efecto, es difícil hacer que se adhiera la capa de polímero entre los dos paramentos de manera homogénea, y la chapa tipo "sándwich" corre el riesgo de deslaminarse durante su conformación.

En los campos de los electrodomésticos y la industria en general, los fabricantes también se ven forzados a restricciones de aligeramiento para aumentar la productividad. Por tanto, se encuentra de nuevo el mismo problema que el que se encuentra en el campo del automóvil durante la conformación mediante embutición de chapas o de piezas en bruto de chapas de espesores finos para obtener piezas que presenten un buen aspecto.

En el campo del embalaje, se conoce así el documento EP 648600 que da a conocer un procedimiento de fabricación de una pieza de material compuesto que consiste en conformar una chapa de acero de espesor comprendido entre 0,10 y 0,30 mm, revestida con una película de polímero de espesor comprendido entre 0,002 y 0,1 mm.

En el campo del automóvil, se conoce el documento EP 1342650 que da a conocer un procedimiento de fabricación de una pieza de carrocería exterior mediante embutición profunda de una chapa metálica revestida mediante recubrimiento de bobinas (coil coating).

Por tanto, el objetivo de la presente invención es evitar la formación de pliegues y/o de rasgados en piezas en acero obtenidas mediante conformación de chapas o de piezas en bruto de chapa de acero que tienen un espesor inferior a 0,65 mm.

Con este fin, la invención tiene como primer objeto un procedimiento de fabricación de una pieza de material compuesto estratificada que comprende las etapas que consisten en:

- revestir al menos una cara de una chapa de acero cuyo espesor E_a es inferior a 0,65 mm, mediante una o varias películas adherentes de polímero cuyo espesor total E_p es superior o igual a 0,1 mm para formar una chapa de acero de material compuesto estratificada que presenta un espesor E = E_a + E_p,

- eventualmente, cortar dicha capa para formar una pieza en bruto, después

- conformar mediante embutición la chapa o la pieza en bruto de chapa de material compuesto estratificada para obtener dicha pieza de material compuesto, realizándose la embutición en una herramienta de embutición que comprende un punzón, una matriz y un pisador, regulando el valor del paso de material Pm entre el punzón y la matriz de modo que: E - 0,80 x E_p =q Pm =q E.

El procedimiento según la invención también puede presentar las características siguientes:

- la embutición de la chapa o de la pieza en bruto de chapa de material compuesto estratificada se realiza aplicando el punzón o bien directamente sobre la cara revestida con la película adherente de polímero de la chapa o de la pieza en bruto de chapa, o bien directamente sobre la cara no revestida con la película adherente de polímero de la chapa o de la pieza en bruto de chapa,

- el espesor de la chapa de acero E_a es inferior a 0,5 mm,

- el espesor de la película adherente de polímero E_p es superior a 0,2 mm,