ES2234233T3 - Forjado de piezas. - Google Patents

Abstract

Aparato para el forjado en frío de piezas de trabajo metálicas de diámetro variable, que comprende dos troqueles opuestos (5, 6), teniendo cada troquel (5, 6) una primera parte de troquel (9) y una segunda parte de troquel (8), cuya segunda parte de troquel (8) está ensanchada con respecto a la primera parte de troquel (8), para formar un medio para atenuar la tensión de la pieza de trabajo durante el forjado, estando adaptada la segunda parte de troquel (8) para permitir que parte de la pieza de trabajo sobresalga de la misma, siendo la disposición tal que, durante el uso, la parte que sobresale de la pieza de trabajo se recalca y ensancha, caracterizado por un medio para ajustar la distancia de la parte que sobresale de la pieza de trabajo más allá de la segunda parte de troquel (8) y por el medio (23) para permitir una presión de forjado uniforme para cualquier diámetro de la pieza de trabajo.

Description

Forjado de piezas.

La invención se refiere a la forja de piezas de trabajo, en particular de piezas de trabajo metálicas tales como barras de refuerzo, para su uso en la construcción de edificios, en particular, la construcción de hormigón. Gracias al documento FR-A-2 653 809 se conoce un aparato según el preámbulo de la reivindicación 1 y un procedimiento según el preámbulo de la reivindicación 12.

Las barras de refuerzo de hormigón, que pueden ser deformadas por nervaduras externas, o planas, se proporcionan generalmente con longitudes finitas.

A menudo es necesario unirlas en línea para proporcionar un refuerzo más amplio del que de otro modo sería posible debido a la longitud finita. Dichas barras tienen una alta resistencia a la tracción y, por tanto, es necesario no debilitar esa resistencia durante cualquier proceso para permitir unir la barra con otra. Normalmente, esto se logra proporcionando una rosca en un extremo, normalmente mediante trabajo en frío, que puede ser ventajoso dado que las barras están hechas normalmente de acero con un alto contenido en carbono y manganeso. Sin embargo, la formación de una rosca en un extremo de la barra reduce a menudo la sección transversal de la barra, disminuyendo así su sección transversal de tracción en la región de la rosca que produce un fallo durante el uso, lo cual puede ser catastrófico para el hormigón. Por tanto, es necesario asegurar que el extremo roscado (que se forma por rodadura, moleteado o corte) es más ancho con respecto a la longitud remanente de la barra, de forma que la sección transversal de tensión efectiva de la parte roscada no es menor que la de la longitud remanente de la barra. Sin embargo, en el pasado, las técnicas de ensanchamiento no han sido capaces de producir satisfactoriamente un extremo ensanchado de una barra con nervaduras en el que la resistencia a la tracción no se logre en comparación con la del resto de la barra.

Un objeto de la invención consiste en intentar mitigar estos inconvenientes.

Según un primer aspecto de la invención, se proporciona un aparato para el forjado en frío de piezas de trabajo metálicas de diámetro variable, que comprende dos troqueles opuestos (5, 6), teniendo cada troquel (5, 6) una primera parte de troquel (9) y una segunda parte de troquel (8), segunda parte de troquel (8) que está ensanchada con respecto a la primera parte de troquel (8), para formar un medio para atenuar la tensión de la pieza de trabajo durante el forjado, estando adaptada la segunda parte de troquel (8) para permitir que parte de la pieza de trabajo se proyecte desde la misma, siendo la disposición tal que, durante el uso, la parte que se proyecta de la pieza de trabajo se recalca y ensancha, caracterizado por el medio para ajustar la distancia de la parte que se proyecta de la pieza de trabajo más allá de la segunda parte de troquel (8) y por el medio (23) para permitir una presión de forjado uniforme para cualquier diámetro de la pieza de trabajo.

Según un segundo aspecto de la invención, se proporciona un procedimiento para forjar en frío piezas de trabajo metálicas alargadas de diámetro variable, comprendiendo el procedimiento las etapas de proporcionar dos troqueles opuestos (5, 6), teniendo cada parte de troquel (5, 6) una primera parte de troquel (9) y una segunda parte de troquel (8) ensanchada con respecto a la primera parte de troquel (9), para formar un medio para atenuar la tensión de la pieza de trabajo durante el forjado, insertando una pieza de trabajo alargada (2) entre los troqueles (5, 6) de forma que la primera parte del troquel recibe una parte principal de la pieza de trabajo (2), y por una parte de la pieza de trabajo que se proyecta a través y más allá de la segunda parte de troquel (8), y recalcando la parte que se proyecta de forma que fluya dentro de la segunda parte de troquel ensanchada (8'), caracterizado por permitir que la distancia de la parte que se proyecta de la pieza de trabajo más allá de la segunda parte de troquel (8) sea ajustable, y por proporcionar una presión de forjado uniforme para cualquier diámetro de la pieza de trabajo.

Usando la invención es posible proporcionar un extremo ensanchado de barras de refuerzo deformadas (con nervaduras) y no deformadas sin modificar sus características globales de tracción.

El medio para atenuar la tensión puede comprender un canal de descarga al que el metal puede fluir durante el forjado. Esta es una estructura relativamente simple pero eficaz, en particular cuando el canal de descarga puede ser un surco sustancialmente en forma de U en el troquel.

Puede haber dos troqueles opuestos. Esto permite un ensanchamiento positivo por todo el contorno de la pieza de trabajo.

Cada troquel puede tener una primera parte de troquel y una segunda parte de troquel, segunda parte de troquel que puede estar ensanchada con respecto a la primera parte de troquel, y que puede estar adaptada para permitir que parte de la pieza de trabajo se proyecte desde la misma, siendo la disposición tal que, durante el uso, la parte que se proyecta de la pieza de trabajo se recalca y ensancha. Ésta es una estructura particularmente simple y eficaz.

Puede haber medios para presionar las partes del troquel entre sí, y medios para aplicar presión en una dirección, sustancialmente a 90º de la primera dirección de presión mencionada. Esto permite mantener una integridad de tracción de la pieza de trabajo durante un procedimiento de forjado/ensanchamiento.

El medio para presionar las partes del troquel entre sí puede comprender una prensa hidráulica que actúe sustancialmente verticalmente durante su uso. Esto constituye una construcción eficaz.

El segundo medio mencionado puede comprender una prensa hidráulica que actúe sustancialmente horizontalmente. Esto también constituye una construcción eficaz.

Al menos, la distancia entre el troquel de ensanchamiento y la prensa hidráulica que actúa sustancialmente horizontalmente puede ser ajustable. Esto permite una operación de ensanchamiento deseada.

La distancia puede ser ajustable mediante el ajuste de la presión de un pistón de forjado para realizar el forjado. Esto es una forma eficaz de ajustar la operación.

Una alternativa igualmente efectiva puede ser que la distancia sea ajustable mediante el ajuste de una plataforma de apoyo de forjado, sobre la cual puede actuar el pistón de forjado.

La presión de la prensa hidráulica que actúa sustancialmente verticalmente también puede ser ajustable. Esto proporciona de nuevo un control deseado del procedimiento.

La primera parte del troquel puede tener una configuración de troquel interna sustancialmente complementaria a la configuración externa de una parte principal de la pieza de trabajo que se va a forjar. Esto permite dar soporte a la pieza de trabajo durante el ensanchamiento.

El procedimiento puede incluir las etapas de proporcionar dos troqueles de forjado opuestos. Esto proporciona un procedimiento positivo de operación.

Cada troquel de forjado puede comprender un canal de descarga en el que puede fluir material de la pieza de trabajo durante el forjado. Esto permite mantener la integridad de tracción de la pieza de trabajo.

Pueden existir unas etapas para permitir que cada parte del troquel tenga una primera parte de troquel y una segunda parte del troquel ensanchada con respecto a la primera parte de troquel, insertando una pieza de trabajo alargada entre los troqueles, de forma que la primera parte de troquel recibe una parte principal de la pieza, y un extremo de la pieza de trabajo se proyecta a través y más allá de la segunda parte de troquel, y recalcando el extremo que se proyecta de forma que fluya hacia la segunda parte de troquel ensanchada. Esto proporciona un procedimiento de ensanchamiento eficaz.

Pueden existir unas etapas para extraer la pieza de trabajo forjada del aparato y formar una rosca en la parte ensanchada de la pieza de trabajo. Esto proporciona una forma de conectar la pieza de trabajo con otra similar.

La pieza de trabajo de metal alargada puede tener, al menos, un extremo roscado, y puede comprender una barra de refuerzo para su uso en la construcción de edificios.

Dicha barra de refuerzo puede tener un manguito roscado internamente en un extremo opuesto a un extremo roscado ensanchado.

A continuación se describe un aparato y un procedimiento para el forjado en frío o el ensanchamiento de una pieza de trabajo metálica mediante el forjado en frío, a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos.

La Fig. 1 muestra una copia de una fotografía de un extremo roscado de una barra de refuerzo metálica deformada de la técnica anterior para su uso en el hormigón de refuerzo de la construcción de edificios;

la Fig. 2 muestra una sección transversal en "b" en la Fig. 1;

la Fig. 3 muestra una ampliación de C en la Fig. 2, con un aumento de 20:1;

las Figs. 4 y 5 muestran, respectivamente, vistas en alzado esquemáticas del aparato según la invención para forjar/ensanchar en blando y en frío una barra de refuerzo metálica;

las Figs. 6 y 7 muestran una vista en alzado del extremo de los troqueles de forjado usados en el aparato de las Figs. 4 y 5, mostrando la Fig. 6 una barra de refuerzo en posición;

la Fig. 8 muestra una vista en alzado lateral de los troqueles de forjado de la Fig. 6, con la barra de refuerzo en posición para el ensanchamiento de un extremo;

las Figs. 9 a 11 muestran las etapas en la producción de un extremo roscado ensanchado de una barra de refuerzo según la invención;

la Fig. 12 muestra una barra de refuerzo según la invención; y

la Fig. 13 muestra un sistema de refuerzo que comprende una pluralidad de barras de refuerzo según la invención.

Con respecto a los dibujos, se muestra el aparato 1 (Figs. 4 a 8) para el forjado en frío o el ensanchamiento de una pieza de trabajo de metal en forma de una barra de refuerzo 2 para hormigón que comprende un troquel 3 para atenuar la tensión de la pieza de trabajo 2 durante el forjado.

Por tanto, una barra de refuerzo 2 con una resistencia a la tracción muy alta, que tiene una configuración externa variable debido a la variación del tamaño y de la forma de las deformaciones de la superficie (nervaduras), particularmente las que se extienden longitudinalmente 4, puede ser ensanchada en frío y en blando sin reducir las características mecánicas y la fuerza de la barra de refuerzo 2. Por tanto, la resistencia a la tracción y el límite elástico de las barras de refuerzo no se reducen, al contrario que en la técnica anterior de las Figs. 1 a 3. La Fig. 1 muestra un extremo de una barra de refuerzo A de la técnica anterior que ha sido ensanchada y a la que después se le aplicó una rosca en "T". Hay una tendencia a la formación de una fisura en "C", Figs. 2, 3, si el procedimiento de ensanchamiento no está controlado, de forma que el ensanchamiento es demasiado grande o, por el contrario, demasiado pequeño. En este último caso, el fallo se produce en la sección roscada, dado que el área transversal de la rosca es demasiado pequeño. Tales irregularidades dimensionales conducirán a un fallo temprano durante el uso de la barra de refuerzo A de la técnica anterior.

Esto se evita usando el aparato 1 de las Figs. 4 a 8, en el que hay un troquel 3 en forma de un par de troqueles opuestos 5, 6 sustancialmente verticalmente (según se muestra), teniendo cada uno un canal o surco de guía 7 para las nervaduras longitudinales 4 de la barra de refuerzo 2, teniendo también cada troquel un medio de atenuación de la tensión de descarga en forma de un surco 8' sustancialmente en forma de U, que se extiende desde una segunda parte de troquel 8 o troquel de ensanchamiento, que está ensanchado con respecto a una primera parte de troquel 9. También hay una transición o perfil inclinado 10 entre la primera y la segunda partes de troquel 9, 8, que permite una aplicación controlada de la presión.

La primera parte de troquel 9 es complementaria al diámetro externo de la parte principal del cuerpo de la barra de refuerzo 2. La longitud de los troqueles 5, 6 es tal que la barra de refuerzo 2 se extiende en un extremo a través y más allá de la parte del troquel ensanchada 8. El aparato 1 incluye un primer medio para aplicar presión en forma de una prensa hidráulica 11 que actúa sustancialmente verticalmente (según se muestra) para actuar en la parte principal de la barra de refuerzo presionando sobre las nervaduras 4. Esto reduce el riesgo de un aumento de la tensión en la barra de refuerzo 2 durante el ensanchamiento de su extremo. También hay un segundo medio para aplicar presión en forma de una prensa hidráulica 12 que actúa sustancialmente horizontalmente (según se muestra). La distancia horizontal puede ajustarse según se desee ajustando la distancia del pistón 13 y/o ajustando una superficie de apoyo o disco 14, superficie de apoyo o disco 14 que es intermedio entre el pistón 13 y la parte de troquel ensanchada 8. El efecto es ajustar la distancia de la barra de refuerzo que se proyecta más allá de la parte de troquel ensanchada 8. Puede utilizarse otro medio de ajuste.

En la operación para formar un extremo ensanchado 2a de la barra de refuerzo 2, los troqueles 5, 6 están separados verticalmente, la barra de refuerzo 2 se inserta a través de una guía y soporte 15 en un marco 16 del aparato 1, de forma que el extremo a ensanchar sobresalga más allá de las partes del troquel 8 ensanchadas. La barra 2 se sujeta entonces bajando la parte de troquel 5 verticalmente, flecha "X" mediante su pistón 17 para engranar la parte inferior del troquel, de forma que la barra 2 sustancialmente está soportada sobre la longitud completa de su cuerpo principal. A continuación se acciona la prensa hidráulica 12 para que actúe sobre el extremo que sobresale para recalcarlo en una operación de forjado en frío, permitiendo el surco de descarga 8' que se produzca el recalcado sin imponer una tensión adicional durante el ensanchamiento. Asimismo, el surco de descarga 8' permite que la forma y las dimensiones sean controladas de una forma positiva, control al que contribuye la zona inclinada 10, que junto con el surco de descarga 8' permite un ensanchamiento blando y controlado con una atenuación de la tensión creada, de forma que la barra tiene una parte inclinada 17 entre el cuerpo principal y el extremo ensanchado 2a, sin ninguna tensión adicional.

Tras el ensanchamiento de un extremo, el otro extremo puede ser ensanchado también o no. El/los extremo(s) ensanchado(s) es/son entonces roscado(s) mediante rodadura, moleteado o mandrinado, para formar una rosca 18. Dado que la operación de ensanchamiento se realiza en frío, sin ningún incremento de la tensión, el material del extremo roscado es "blando", de forma que facilita una rápida operación de cortado de la rosca sin dañar las herramientas para cortar la rosca. La previsión de un forjado blando en frío permite atenuar la tensión, de forma que no hay un incremento de la tensión en el extremo ensanchado, y el control de la distancia de la barra de refuerzo que sobresale más allá de los troqueles de ensanchamiento 8 proporciona el deseado tamaño adecuado para el extremo que se está ensanchando. Por tanto, el extremo ensanchado no es demasiado grande (lo que crearía una fisura en el extremo ensanchado), ni demasiado pequeño (lo que crearía un fallo en la región roscada), según el tamaño y la forma particular de la barra de refuerzo que se está ensan-
chando.

La Fig. 12 muestra una barra de refuerzo 2 con un manguito roscado internamente 19 en un extremo de hormigón 20 a punto de ser conectada con una barra de refuerzo 2 según la invención, siendo atornillado el extremo ensanchado roscado 2a, 18 en el manguito 19 para realizar la conexión. Esto puede realizarse manualmente en la ubicación, con la ayuda, si se requiere, de alicates o tenazas. La Fig. 13 muestra un refuerzo para hormigón en forma de un sistema completo de barras de refuerzo conectadas entre sí - mirando desde la izquierda hay una barra 2' con un manguito 19 (como la de la Fig. 12), una barra 2'' con extremos roscado ensanchados, una barra 2''' con un manguito ensanchado 19 en cada extremo, una barra 2'''' con un ensanchamiento roscado en un extremo y un manguito ensanchado internamente 19 en el otro, una barra 2^{5} con una doble rosca ensanchada externa en cada extremo, un manguito 21 con ensanchamientos internos en ambos extremos y una barra 2^{6} con un extremo roscado ensanchado. Se entenderá que éstos son ejemplos de posibles combinaciones para conectar barras de refuerzo como formas de realización de la invención en un sistema de refuerzo para hormigón.

Se entenderá que la operación de los troqueles 5, 6 y de la prensa 12 está bajo el control de una unidad motriz "P" según se muestra en las Figs. 4 y 5, que es una unidad controlada numéricamente.

Por tanto, la temporización de la operación de aplicación de presión, y la presión de la misma puede controlarse automáticamente. Por tanto, puede usarse la misma presión para barras de refuerzo de diámetro variable, por ejemplo, puede usarse una presión de 120 bares o 180 bares, accionando el aparato 1 para recalcar el extremo de la barra de refuerzo 2 que está siendo forjada en frío, cualquiera que sea su diámetro. Esto se consigue mediante un sensor 23 que puede ser un conmutador final mecánico, u otro medio tal como un láser u otro dispositivo opcional que se coloca adyacente a la cara 22 de los troqueles 5, 6 orientados hacia la prensa 12, y que detecta la aproximación del pistón 13 y de la superficie de apoyo 14, y acciona la prensa 12 para cesar la acción y volver a la posición de inicio justo antes de que el pistón 13/superficie de apoyo 14 entre en contacto con la cara vista 22 de los troqueles 5, 6. Al cesar la aplicación de la presión, no obstante, el material de la barra de refuerzo continúa fluyendo para formar finalmente el extremo recalcado. Por tanto, el sensor 23 actúa para asegurar que no hay ninguna necesidad de ajustar la fuerza aplicada cualquiera que sea el diámetro de la barra de refuerzo que se está forjando en frío. La presión sobre las caras del troquel 22 sería de aproximadamente 340 bares si hubiera contacto con el pistón 13/superficie de apoyo 14. Con el sensor, la presión es sólo de 120-180 bares, lo que protege por tanto a los troqueles 5, 6 de daño, ahorra tiempo dado que no se requiere un reestablecimiento de presión, se ahorra energía, hay un menor desgaste general del aparato y del personal que maneja el mismo.

Asimismo, antes de una operación de forjado, la posición de inicio (a la derecha, en las Figs. 4, 5) del pistón 13 se establece para definir la longitud de la barra de refuerzo 2 que sobresale a la derecha según se ve, más allá de las superficies 22. Esto proporciona por tanto una forma simple de insertar la barra de refuerzo en el aparato, de forma que queda en contacto con el pistón 13/superficie de apoyo 14 antes del forjado.

En un procedimiento general, un usuario de las barras de refuerzo 2 de una longitud en particular, que son demasiados cortas y que requieran ser alargadas, las envía al solicitante, quien forja y crea una rosca en un extremo, y generalmente añade un manguito al extremo opuesto, y entonces la barra de refuerzo modificada es enviada de vuelta al cliente, para su uso según se muestra en la Fig. 12.

Se comprenderá también que el aparato 1 descrito con referencia a los dibujos proporciona un extremo ensanchado 2a regular y homogéneo en el que las tensiones son virtualmente idénticas a las de la parte no ensanchada de la barra, de forma que puede aplicarse una carga completa cuando se usa en construcciones de hormigón. Además, el ensanchamiento en frío según se describe en esta invención con referencia a los dibujos también es ventajoso porque puede llevarse a cabo en una localización deseada, por ejemplo, un sitio de construcción o de obra, dado que el aparato puede ser móvil. Asimismo, el ensanchamiento en frío es más barato que el ensanchamiento en caliente porque no se requiere ninguna energía de calentamiento y no se necesita dejar un tiempo adicional para calentar y enfriar una pieza de trabajo.

Claims (14)

1. Aparato para el forjado en frío de piezas de trabajo metálicas de diámetro variable, que comprende dos troqueles opuestos (5, 6), teniendo cada troquel (5, 6) una primera parte de troquel (9) y una segunda parte de troquel (8), cuya segunda parte de troquel (8) está ensanchada con respecto a la primera parte de troquel (8), para formar un medio para atenuar la tensión de la pieza de trabajo durante el forjado, estando adaptada la segunda parte de troquel (8) para permitir que parte de la pieza de trabajo sobresalga de la misma, siendo la disposición tal que, durante el uso, la parte que sobresale de la pieza de trabajo se recalca y ensancha, caracterizado por un medio para ajustar la distancia de la parte que sobresale de la pieza de trabajo más allá de la segunda parte de troquel (8) y por el medio (23) para permitir una presión de forjado uniforme para cualquier diámetro de la pieza de trabajo.

2. Aparato según la reivindicación 1, caracterizado por el medio (23) para permitir una presión de forjado uniforme que comprende un sensor adyacente a la cara (22) de los troqueles (5, 6) de las que la pieza de trabajo sobresale.

3. Aparato según la reivindicación 2, caracterizado por el medio (11) para presionar las partes del troquel entre sí en una primera dirección de presión, y por un medio (12) para aplicar presión en una dirección sustancialmente a 90º de la primera dirección de presión.

4. Aparato según la reivindicación 3, caracterizado por el medio (11) para presionar las partes del troquel entre sí que comprende una prensa hidráulica que actúa sustancialmente verticalmente durante su
uso.

5. Aparato según la reivindicación 3 o la reivindicación 4, caracterizado por el medio (12) para aplicar presión en una dirección sustancialmente a 90º de la primera dirección de presión, que comprende una prensa hidráulica que actúa sustancialmente horizontalmente.

6. Aparato según la reivindicación 5, caracterizado porque al menos la distancia entre el troquel de ensanchamiento (5, 6) y la prensa hidráulica que actúa sustancialmente horizontalmente (12) es regulable directa o indirectamente.

7. Aparato según la reivindicación 6, caracterizado porque la distancia es ajustable mediante el ajuste de un pistón de forjado (13) para realizar el forjado.

8. Aparato según la reivindicación 6, caracterizado porque la distancia es ajustable mediante el ajuste de una superficie de apoyo de forjado (14) sobre la cual puede actuar el pistón de forjado (13).

9. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 8, caracterizado porque la presión de la prensa hidráulica que actúa sustancialmente verticalmente (11) es ajustable.

10. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la parte de troquel ensanchada comprende un surco sustancialmente en forma de U (8') en el troquel (5, 6).

11. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la primera parte de troquel (9) tiene una configuración de troquel interna sustancialmente complementaria a la configuración externa de una parte principal de la pieza de trabajo que se va a forjar.

12. Procedimiento para forjar en frío piezas de trabajo metálicas alargadas de diámetro variable, comprendiendo el procedimiento las etapas de proporcionar dos troqueles opuestos (5, 6), teniendo cada parte de troquel (5, 6) una primera parte de troquel (9) y una segunda parte de troquel (8) ensanchada con respecto a la primera parte de troquel (9), para formar un medio para atenuar la tensión de la pieza de trabajo durante el forjado, insertando una pieza de trabajo alargada (2) entre los troqueles (5, 6) de forma que la primera parte del troquel recibe una parte principal de la pieza de trabajo (2), y por una parte de la pieza de trabajo que sobresale a través y más allá de la segunda parte de troquel (8), y recalcando la parte que sobresale de forma que fluya dentro de la segunda parte de troquel ensanchada (8'), caracterizado porque permite que la distancia de la parte de la pieza de trabajo que sobresale más allá de la segunda parte de troquel (8) sea ajustable, y por proporcionar una presión de forjado uniforme para cualquier diámetro de la pieza de trabajo.

13. Procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado porque cada troquel de forjado (5, 6) comprende un canal de descarga para recibir una nervadura de una pieza de trabajo (2).

14. Procedimiento según la reivindicación 12 ó 13, caracterizado porque incluye las etapas de extraer la pieza de trabajo forjada (2) del aparato y formar una rosca en la parte ensanchada (2a) de la pieza de trabajo (2).