ES2120393T3 - Procedimiento de fabricacion de piezas moldeadas. - Google Patents
Procedimiento de fabricacion de piezas moldeadas.Info
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Abstract
LA INVENCION ESTA RELACIONADA CON UN PROCEDIMIENTO PARA LA FABRICACION DE PIEZAS CONFORMADAS (12), CONSISTENTE EN LOS PASOS SIGUIENTES: SE PREPARA UN MATERIAL PERFILADO (20) DE ALEACION DE ALUMINIO; EL PERFIL (20) SE CORTA PARA OBTENER UN PERFIL (10) DE LONGITUD PREDETERMINADA; EL PERFIL (10) SE INTRODUCE EN UNA PRENSA (14); EN LA PRENSA (14), EL PERFIL (10) SE PRENSA HASTA OBTENER LA FORMA DESEADA. LA INVENCION ESTA RELACIONADA TAMBIEN CON UNA PIEZA SOMETIDA A CARGA, QUE SE CARACTERIZA POR ESTAR COMPUESTA DE ALUMINIO ENDURECIDO EN FRIO.
Description
Procedimiento de fabricación de piezas
moldeadas.
La invención se refiere a un procedimiento para
la fabricación de piezas conformadas.
Una pieza conformada de esta clase, capaz de
soportar una carga, se puede utilizar en los campos más diversos de
la técnica. A continuación se describen, a título de ejemplo,
diversas aplicaciones en el campo de los sistemas de retención de
ocupantes de vehículos. Sin embargo, se advierte expresamente que la
invención se puede aplicar en todos los campos de la técnica.
Una pieza conformada a la cual se le puede
aplicar la invención es, por ejemplo, un trinquete de bloqueo que se
puede utilizar para unir el accionamiento de un tensor de cinturón
de seguridad con el carrete del enrollador de un cinturón. El
trinquete de bloqueo forma parte de un acoplamiento que en
situación normal mantiene separado el enrollador del cinturón de
seguridad con respecto al accionamiento del tensor del cinturón, de
manera que el carrete del enrollador del cinturón pueda girar
libremente. Ahora bien, cuando se activa el accionamiento del tensor
del cinturón, por ejemplo, desde un sensor colocado en el vehículo
que comprueba que se han rebasado los límites predeterminados de
deceleración del vehículo, es preciso acoplar el accionamiento del
tensor del cinturón, en el tiempo más corto posible, con el carrete
del cinturón, con el fin de provocar el giro del carrete del
cinturón en el dispositivo de enrollado de la correa del cinturón.
En razón a la brevedad del tiempo de respuesta requerido y al par de
giro que hay que transmitir, el trinquete de bloqueo se ve sometido
a unos esfuerzos considerables.
Con el fin de conseguir de forma segura la
resistencia requerida el trinquete de bloqueo se fabrica
generalmente como pieza sinterizada. De esta manera se puede
conseguir no sólo la resistencia necesaria sino también la precisión
de forma exigida. Alternativamente, una pieza conformada de esta
clase se puede fabricar también mediante mecanizado por arranque de
viruta de una pieza bruta de acero. En cualquier caso, los costes
de fabricación son elevados. También se conocen piezas de acero
extruidas en frío.
La fabricación de esta clase de componentes se
describe en la patente US-A 3.739.620. Aquí se
deforma un tubo de acero por uno de sus extremos en varios pasos en
un procedimiento de conformado en caliente, ensanchándolo.
El inconveniente en este caso es el elevado
consumo de energía al deformar. Por otra parte, en las piezas
conformadas de acero otro inconveniente es su peso relativamente
elevado.
También se conoce el modo de fabricar piezas
prensadas de aluminio. Según la patente JP 62224442, que puede
considerarse como el estado de la técnica más próximo, se fabrica
un distanciador, separando para ello primeramente una pieza bruta de
un perfil y prensándola a continuación para darle a la cara
superior y a la cara inferior la forma deseada. El material
sobrante, que sale por las ranuras que se están conformando, se
elimina a continuación.
La invención crea un procedimiento mediante el
cual se pueden fabricar piezas conformadas con un gasto inferior al
del estado de la técnica. El procedimiento objeto de la invención
comprende los pasos descritos en la reivindicación 1.
Este procedimiento aprovecha el hecho
sorprendente para el técnico de que las piezas conformadas a partir
de una aleación de aluminio están perfectamente en condiciones de
sustituir piezas conformadas de acero, a pesar de la aparente
resistencia insuficiente de las aleaciones de aluminio. Debido a la
deformación de la pieza perfilada en la prensa el material se
somete a un endurecimiento por deformación en frío, con lo cual se
puede conseguir un aumento de la resistencia de hasta un 60%. Una
pieza así conformada y endurecida por deformación en frío posee por
tanto una resistencia que es suficiente para las aplicaciones
previstas; según los materiales que se vayan a comparar se puede
conseguir incluso una resistencia que sea comparable con la de las
piezas conformadas de acero. De esta manera se puede conseguir un
notable ahorro de peso. Pero como además la pieza perfilada, es
decir, la pieza bruta que se trata de transformar en la pieza
conformada, se fabrica partiendo de un material de perfil que se
está alimentando, por ejemplo, de forma continua, se consigue un
procedimiento de fabricación especialmente favorable. También
repercute favorablemente en el proceso de fabricación el hecho de
que la pieza perfilada se prensa en prensas convencionales para
darle la forma deseada, es decir, en dispositivos que son
notablemente más económicos y sencillos, por ejemplo, en comparación
con dispositivos de sinterizado.
La sección del material del perfil se corresponde
con la proyección de la pieza conformada que se trata de fabricar,
más unas sobremedidas. Esto está basado en el hecho de que la
sección óptima para el material del perfil se puede determinar de
forma especialmente sencilla efectuando una proyección sobre un
plano de la pieza conformada que se trata de fabricar. A la
superficie obtenida de esta manera se le añaden entonces unas
sobremedidas para obtener la sección del material del perfil. Las
sobremedidas aseguran que al prensar la pieza perfilada, para darle
la forma deseada, se produce un grado de deformación
suficientemente grande para conseguir el endurecimiento por
deformación en frío deseado del material. Estas sobremedidas
generalmente son inferiores aproximadamente a un 25%;
preferentemente las sobremedidas representan entre aproximadamente
un 10% y aproximadamente un 20%.
De acuerdo con una forma de realización preferida
de la invención está previsto que el material del perfil tenga una
sección que esté adaptada a la pieza conformada que se desea
producir. Esta forma de realización de la invención está basada en
el hecho de que se puede reducir aun más el trabajo para la
fabricación de las piezas conformadas, si el material del perfil se
suministra ya con una sección que esté adaptada lo más posible a la
forma de la pieza conformada. Aunque en el mercado se encuentran
perfiles de aluminio con una gran diversidad de formas de sección,
sin embargo será difícil que un perfil existente cumpla el requisito
de que su sección se corresponda con el contorno de la forma de la
pieza conformada, eventualmente con unas sobremedidas
predeterminadas. La fabricación de un perfil especial con el único
fin de disponer de unos trozos de perfil, que se puedan conformar
mediante prensado en piezas brutas para las piezas conformadas
deseadas, requiere sin embargo solo un gasto que resulta
despreciable en comparación con los ahorros obtenidos en comparación
con los procedimientos de fabricación convencionales. Dicho de otra
manera, al disponer de un material de perfil de forma adecuada, que
se pueda fabricar con poco gasto en un proceso continuo, por
ejemplo, por extrusión, se obtiene un gran número de trozos de
perfil unidos entre sí, que solo hay que separar. Es evidente la
simplificación obtenida, en particular en comparación con los
procedimientos de sinterizado, donde cada pieza conformada se
fabrica individualmente.
En el caso de que la pieza conformada tenga un
eje central, la sección del material del perfil se obtiene
preferentemente partiendo de una proyección de la pieza conformada
sobre un plano perpendicular al eje central. En esta dirección de
proyección, la sección del material del perfil se adapta de manera
óptima a la forma de las piezas conformadas con simetría de
rotación.
Si la pieza conformada tiene una forma
generalmente plana la sección del material del perfil se obtiene
preferentemente partiendo de una proyección de la pieza conformada
sobre un plano paralelo al plano en el que se extiende la pieza
conformada. En esta dirección de proyección, la sección del material
del perfil se adapta de manera óptima a la fabricación de piezas
conformadas generalmente planas.
De acuerdo con la invención se puede prever que
el material del perfil se someta a un recocido blando antes de
cortarlo a longitud. Alternativamente se puede prever también que
sea la pieza perfilada la que se someta al recocido blando. Mediante
el recocido blando se puede volver a eliminar un endurecimiento por
deformación en frío que se haya producido ya al fabricar el
material del perfil, por ejemplo, mediante extrusión, de manera que
las piezas perfiladas estén disponibles en una aleación de aluminio
que se pueda deformar bien.
De acuerdo con la invención se puede prever
también que la pieza conformada sea endurecida después del prensado,
por ejemplo mediante temple caliente o temple frío. De esta manera
se puede seguir aumentando la resistencia de la pieza conformada
prensada.
Otras realizaciones ventajosas de la invención se
deducen de las subreivindicaciones.
La invención se describe a continuación haciendo
referencia a diversas formas de realización que están representadas
en los dibujos adjuntos. En éstos puede verse:
- Figura 1, una sección longitudinal a través de
una pieza perfilada que se puede utilizar en un procedimiento
conforme a la invención;
- las Figuras 2 a 5, esquemáticamente cuatro
operaciones del proceso para la fabricación de una pieza
conformada;
- Figura 6, una vista en perspectiva de la pieza
conformada fabricada mediante el procedimiento representado en las
Figuras 2 a 5;
- Figura 7, una vista en planta de una pieza
conformada que ha sido fabricada mediante un procedimiento conforme
a la invención;
- Figura 8, una vista en sección a lo largo de la
línea VIII-VIII de la pieza conformada de la Figura
7;
- Figura 8a, una vista en perspectiva de un
material perfilado, partiendo del cual se puede perfilar la pieza
conformada representada en las Figuras 7 y 8;
- Figura 9, una vista lateral de otra pieza
conformada que ha sido fabricada mediante el procedimiento objeto de
la invención;
- Figura 10, la pieza conformada de la Figura 9
vista en planta y en una sección parcial a lo largo de la línea
X-X de la Figura 9;
- Figura 11, en una vista en perspectiva, otra
pieza conformada que ha sido fabricada mediante el procedimiento
objeto de la invención;
- Figura 12, una vista en planta de la pieza
conformada de la Figura 11; y
- Figura 12, una vista en perspectiva de un
material perfilado, partiendo del cual se puede fabricar la pieza
conformada representada en la Figura 112.
Sirviéndose de las Figuras 1 a 6 se describe a
continuación esquemáticamente un procedimiento de prensado en frío,
que tiene en común algunas operaciones con el procedimiento objeto
de la invención. Igual que en el procedimiento objeto de la
invención, la pieza perfilada 10 representada en la Figura 1 se
obtiene cortando para ello a longitud un material perfilado (no
representado) de una aleación de aluminio. El material perfilado se
puede suministrar, por ejemplo, desde un rollo de alimentación. De
forma análoga al procedimiento objeto de la invención se determina
la longitud respectiva de la pieza perfilada partiendo del volumen
de la pieza conformada que se trata de fabricar, de tal manera que
el volumen de la pieza perfilada sea por lo menos igual al volumen
de la pieza conformada, más la disminución de volumen de la pieza
perfilada que se produce en el curso del procedimiento debido a la
compactación del material, pero que es muy reducida. El material
del perfil es una aleación de aluminio de las clases de resistencia
F17 a F50. De acuerdo con la invención, el material del perfil se
somete a un recocido blando antes de cortarlo a longitud, o se
efectúa el recocido blando de la pieza perfilada 10 así preparada
antes de continuar su transformación, de manera que se elimine el
endurecimiento por deformación en frío de la aleación de aluminio
que se haya producido durante la fabricación del perfil y se obtenga
una muy buena deformabilidad del material.
La pieza perfilada 10 se coloca a continuación en
una prensa 14 que comprende esencialmente una matriz 16 y un punzón.
En el interior de la matriz 16 está previsto un expulsor 21 que se
puede desplazar con relación a aquélla. En la Figura 2 está
representado cómo se coloca la pieza perfilada 10 en la matriz 16. A
continuación se introduce el punzón 18 en la matriz 16 hasta que
penetre en ésta una guía del punzón 22, cuyo diámetro exterior es
ligeramente inferior al diámetro interior de la pieza bruta 10.
Tal como puede verse en la Figura 3 el punzón 18
se sigue introduciendo en la matriz 16, con lo cual, por una parte
se introduce la pieza perfilada 10 en la matriz 16 hasta que haga
tope con el expulsor 21, y por otra parte se ensancha ligeramente
por su extremo axial opuesto mediante un cono del punzón 24 que
viene a continuación de la guía del punzón 22.
En la Figura 4 puede verse que el punzón 18 ha
sido introducido completamente en la matriz 16. De esta manera la
pieza perfilada 10 ha quedado prensada dándole la forma deseada, de
modo que se ha obtenido una pieza conformada 12.
En la Figura 5 está representado cómo se expulsa
la pieza conformada 10 de la matriz 16 por medio del expulsor 21. Si
fuera necesario puede preverse también en el punzón 18 un anillo
expulsor 28, representado esquemáticamente en la Figura 5, con el
fin de poder desprender la pieza prensada 12 del punzón 18.
Igual que en el procedimiento objeto de la
invención, al alojarse el punzón 18 en la matriz 16, la pieza
perfilada 10 colocada en la prensa 14 se deforma de tal manera que
se produce el endurecimiento por deformación en frío del material.
Este endurecimiento por deformación en frío puede dar lugar a un
aumento de la resistencia de hasta un 60%. Si fuera necesario, se
puede aumentar más la resistencia de la pieza conformada obtenida 12
templando el material de la pieza conformada 12 después del
prensado, por ejemplo, mediante temple caliente o temple frío. Si el
volumen de la pieza perfilada se ha elegido igual al volumen de la
pieza conformada que se trataba de obtener, cortando para ello
adecuadamente a longitud, después del prensado se obtiene
directamente la pieza conformada sin que sea necesario ningún
trabajo de repaso. Ahora bien, de acuerdo con la invención, el
volumen de la pieza perfilada es ligeramente superior al volumen de
la pieza conformada que se trata de fabricar, de tal manera que
después del prensado se obtiene una pieza bruta que presenta un
exceso de material con respecto a la pieza conformada que se trata
de fabricar. Este exceso de material puede estar presente o bien
como un saliente local, que se separa o como un exceso superficial,
que es necesario rebajar.
En las Figuras 7 y 8 está representada una pieza
conformada que ha sido fabricada mediante el procedimiento objeto de
la invención. En este caso la pieza conformada 12 es una rueda
dentada con un orificio a lo largo del eje central C, siendo este
orificio un orificio escalonado. Para suministrar un material de
perfil adecuado se analiza en primer lugar la pieza conformada que
se trata de fabricar, definiendo para ello un eje que es el eje
central C de la pieza conformada. La pieza conformada 12 se proyecta
sobre un plano perpendicular al eje C, por ejemplo, el plano del
dibujo. De esta manera se obtiene una línea de contorno exterior 70,
dada por el contorno exterior de la rueda dentada, así como una
línea de contorno interior 72, dada por el tramo del agujero
escalonado que tiene el diámetro menor. A esta superficie,
determinada entre las dos líneas de contorno, se añaden, para
obtener la sección efectiva del material de perfil que se ha de
utilizar, unas sobremedidas que representan entre aproximadamente un
10% y aproximadamente un 20%. Para la fabricación de la pieza
conformada representada en las Figuras 7 y 8 se emplea por lo tanto
un material perfilado que es sensiblemente tubular (véase la Figura
8a), donde el diámetro interior de este tubo viene determinado por
el diámetro menor del orificio de la rueda dentada, y donde el
contorno exterior ya presenta los dientes que corresponden al
engranaje terminado. Debido a las sobremedidas antes citadas se
obtienen, sin embargo, diferencias entre las dimensiones del
material del perfil y las dimensiones de la pieza conformada
acabada. La longitud que ha de tener la pieza perfilada que se vaya
a obtener cortando la longitud del material del perfil se obtiene,
tal como se ha expuesto con anterioridad, mediante el volumen que
tiene la pieza conformada terminada 12. El trozo de perfil obtenido
de esta manera se transforma a continuación, en la pieza conformada
12, en una prensa que está adaptada a la forma de la pieza
conformada que se trata de fabricar.
En las Figuras 9 y 10 está representada otra
pieza conformada 12 que ha sido fabricada mediante el procedimiento
objeto de la invención. Esta pieza conformada 12 es un trinquete de
bloqueo que se puede utilizar, por ejemplo, para unir el
accionamiento de un tensor de cinturón de seguridad con un
enrollador de cinturón. Con una altura H de unos 20 mm y un espesor
d de unos 7 mm, este trinquete de bloqueo está en condiciones de
transmitir un par de giro de hasta aproximadamente 100 Nm. También
en esta pieza conformada 12 que se trata de fabricar se obtiene la
sección del material de perfil que se ha de emplear como punto de
partida, a base de una proyección de la pieza conformada 12 sobre
un plano. Dado que la pieza conformada 12 en este caso es
generalmente plana, se efectúa la proyección sobre un plano que es
paralelo al plano en el que se extiende la pieza conformada 12, es
decir, en este caso en el plano del dibujo. El contorno exterior de
la sección del material del perfil se corresponde por lo tanto con
la línea de contorno 90 de la pieza conformada 12. También aquí se
añaden unas sobremedidas. El material de perfil obtenido de esta
manera corresponde por lo tanto a una barra que tiene en general
una sección en forma de hoz, donde en la cara interior ya están
previstos los dientes que lleva la pieza conformada 12. La pieza
perfilada obtenida cortando adecuadamente a longitud este material
de perfil se prensa a continuación, donde en el curso de la
deformación que así tiene lugar se forman también los salientes de
apoyo 92, que se extienden perpendicularmente al plano de
proyección.
En las Figuras 11 y 12 está representada otra
pieza conformada 12 que ha sido fabricada mediante el procedimiento
objeto de la invención. En este caso se trata de un émbolo de
rotación, tal como se utiliza, por ejemplo, en un accionamiento
rotativo de un tensor de cinturón. La sección del material perfilado
que se ha de emplear se determina de forma similar al caso de la
pieza conformada de las Figuras 7 y 8 mediante proyección en un
plano perpendicular al eje central C. De esta manera se obtiene la
línea de contorno exterior 100 y la línea de contorno interior 102.
El material perfilado 20 que se ha de utilizar es por lo tanto una
barra con un contorno exterior sensiblemente triangular y un
orificio interior dentado (véase la Figura 13). La pieza perfilada
obtenida después de cortar a longitud este material perfilado se
prensa entonces para obtener la pieza conformada 12. En el curso de
la deformación que se produce entonces se pueden conseguir también
los rebajes 104 (véase la Figura 11).
En el caso de que la pieza conformada 12 que se
vaya a fabricar presente destalonados se pueden emplear también en
la prensa piezas corredizas, mediante las cuales se prensan estos
zonas destalonadas.
Claims (21)
1. Procedimiento para la fabricación de piezas
conformadas (12), con los pasos siguientes:
- -
- se prepara un material perfilado (20) de una aleación de aluminio;
- -
- se prepara una pieza perfilada (10) de una longitud predeterminada cortando a longitud el material perfilado (20);
- -
- la pieza perfilada (10) se coloca en una prensa (14);
- -
- la pieza perfilada (10) se prensa en la prensa (14) dándole la forma deseada,
donde durante el prensado tiene lugar un
endurecimiento por deformación en frío del material, y
donde la sección del material perfilado (20) se
corresponde con una proyección de la pieza conformada (12) que se
trata de fabricar, más unas sobremedidas de sobremedida
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque se analiza la forma de la pieza
conformada terminada (12), definiendo para ello un eje (C) y un
contorno de la pieza conformada (12) situado en un plano
perpendicular al eje.
3. Procedimiento según la reivindicación 2,
caracterizado porque la longitud de la pieza perfilada (10)
cortada a longitud viene determinada por la dimensión axial de la
forma de la pieza conformada (12).
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 2 y 3, caracterizado porque la forma de la
sección del material perfilado (20) se diferencia del contorno de la
pieza conformada (12) por la sobremedida.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 2 a 4, caracterizado porque la dimensión
axial de la pieza perfilada (10) se diferencia de la dimensión axial
de la pieza conformada (12) por la sobremedida.
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 2 a 5, caracterizado porque la sobremedida
es inferior a aproximadamente un 25%.
7. Procedimiento según la reivindicación 6,
caracterizado porque la sobremedida representa entre
aproximadamente un 10% y aproximadamente un 20%.
8. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 2 a 7, caracterizado porque el eje es el
eje central (C) de la pieza conformada (12) y la sección del
material perfilado (20) se obtiene partiendo de una proyección de
la pieza conformada (12) sobre el plano perpendicular al eje
central (C).
9. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 2 a 7, caracterizado porque la pieza
conformada (12) tiene una forma generalmente plana, porque el eje
(C) es perpendicular al plano en el que se extiende la pieza
conformada (12) y porque la sección del material perfilado (20) se
obtiene partiendo de una proyección de la pieza conformada (12)
sobre el plano perpendicular al eje.
10. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 2 a 9, caracterizado porque el material
perfilado (20) se fabrica con la forma de la sección adaptada a la
pieza conformada (12) que se trata de fabricar.
11. Procedimiento según la reivindicación 10,
caracterizado porque la forma de la sección del material
perfilado (20) está adaptada al contorno de la pieza conformada
(12) obtenido por proyección.
12. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el
material perfilado (20) pertenece a la clase de resistencia F17 a
F50.
13. Procedimiento según las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque el material perfilado (20)
se somete a un recocido blando antes de cortarlo a longitud.
14. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque la pieza
perfilada (10) se somete a un recocido blando.
15. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la pieza
conformada (12) se templa después de prensar.
16. Procedimiento según la reivindicación 15,
caracterizado porque la pieza conformada (12) se templa en
caliente.
17. Procedimiento según la reivindicación 15,
caracterizado porque la pieza conformada (12) se templa en
frío.
18. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la pieza
conformada (12) presenta un exceso de material después del
prensado.
19. Procedimiento según la reivindicación 18,
caracterizado porque el exceso de material está presente por
lo menos como un saliente local que se separa después de
prensar.
20. Procedimiento según la reivindicación 18,
caracterizado porque el exceso de material está presente por
lo menos como un exceso plano que se elimina después de
prensar.
21. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la pieza
conformada (12) es un elemento de construcción sometido a carga de
un sistema de retención de ocupantes de vehículos.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19638441 | 1996-09-19 | ||
| DE19638441A DE19638441A1 (de) | 1996-09-19 | 1996-09-19 | Verfahren zum Herstellen von Preßteilen für Fahrzeuginsassen-Rückhaltesysteme |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| ES2120393T1 ES2120393T1 (es) | 1998-11-01 |
| ES2120393T3 true ES2120393T3 (es) | 2004-04-01 |
Family
ID=7806247
Family Applications (2)
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