ES2319907T3 - Procedimiento para la fabricacion de un tubo hibrido. - Google Patents

Procedimiento para la fabricacion de un tubo hibrido. Download PDF

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Abstract

Procedimiento de fabricación de un tubo (5, 6) híbrido, compuesto de, al menos, un tubo (5) interior de un primer material y, al menos, un tubo (6) exterior de un segundo material con las siguientes etapas de procedimiento: fabricación del, al menos, un tubo (5) interior con un perfil prefijado en unas condiciones que presenten una elevada rigidez; fabricación del, al menos, un tubo (6) exterior por medio de un proceso de extrusión con un perfil adaptado al perfil prefijado del, al menos, un tubo (5) interior en un estado sin endurecer, fácilmente deformable; revestimiento del, al menos, un tubo (5) interior rígido por el, al menos, un tubo (6) exterior extruido, sin endurecer, por medio de una etapa del procedimiento integrada con el procedimiento de extrusión; y endurecimiento del, al menos, un tubo (6) exterior para reducir las dimensiones del, al menos, un tubo (6) exterior para unirlo a presión en unión positiva de fuerza con el, al menos, un tubo (5) interior.

Description

Procedimiento para la fabricación de un tubo híbrido.
El presente invento se refiere a un procedimiento para la fabricación de un tubo híbrido.
Un procedimiento semejante se conoce por el documento DE-A-35 12 501.
Aunque el presente invento así como la problemática planteada en él son utilizables en piezas mecánicas híbridas discrecionales, se explican más detalladamente en relación con un tubo, que se utiliza en una carrocería de un vehículo automóvil para aumentar la rigidez.
Entre los diversos procedimientos para fabricar de un tubo de ese tipo, resulta ventajoso el procedimiento de extrusión por razones de producción y costes.
Desde hace poco tiempo, se utilizan en proporciones ampliamente extendidas componentes, como chasis, bastidor principal del vehículo, parachoques y similares, que estén hechos de aluminio o de una aleación de aluminio, en lugar de piezas que se hagan de hierro del modo habitual, en diversos tipos de vehículos automóviles, como automóviles corrientes, camiones y similares, porque son deseables los chasis de aluminio, etc., en especial, en lo que se refiere a una disminución del peso del bastidor principal del vehículo, lo que prolonga la conservación de los vehículos y las inspecciones relativas a la renovación, etc.
En la fabricación de esos tipos de componentes de automóviles, se utiliza habitualmente en la práctica un proceso de extrusión. La razón de ello es que el punto de fusión del aluminio, que se utiliza como un material bruto, es bajo. En un proceso de extrusión de ese tipo, se fija sólidamente en una sección terminal distal de un recipiente un juego de matrices de extrusión con una sección perforada, que presenta una configuración similar en sección transversal que la de los componentes del automóvil; se incorpora un material calentado (palanquilla de acero o material bruto) en el interior del recipiente y luego se presiona el material bruto en dirección hacia el lado del juego de matrices de extrusión de modo que el material bruto sea extruido saliendo por la sección perforada, con lo cual se forman los componente de automóvil mencionados anteriormente. Puesto que, según este procedimiento de extrusión, la sección perforada del juego de matrices de extrusión presenta una forma constante de la sección transversal, cada uno de los componentes de automóvil, que se obtendrán así, presentan una forma constante de la sección transversal en dirección longitudinal.
Por consiguiente, en el sector de los vehículos automóviles existe, en general, la problemática de que en determinadas zonas, por ejemplo, en la columna A, se han de utilizar tubos de una elevada rigidez como, por ejemplo, tubos de acero. Evidentemente, esos tubos de acero no se pueden unir o, al menos, se pueden unir con dificultad a la carrocería de aluminio del vehículo automóvil por medio de una unión soldada, ya que acero y aluminio no se pueden soldar entre sí o lo hacen difícilmente. También en el caso de una configuración de un tubo de aluminio con un espesor de pared de unos 10 cm, se presentan tales problemas de soldadura.
Por eso, existe según el estado actual de la técnica el método de rodear un tubo de acero de una elevada rigidez con un perfil de aluminio, introduciéndose el tubo de acero en condición recta en un perfil de aluminio prefijado. Seguidamente tiene lugar, en caso necesario, un proceso de curvado del tubo híbrido, pudiendo seguir un ensanchamiento del perfil por medio de una conformación interior bajo alta presión.
Aunque, según el estado de la técnica, esta actuación ha resultado desventajosa, porque un proceso de curvado adicional y un ensanchamiento por medio de una conformación interior bajo alta presión representan un procedimiento de mucho gasto y costoso, que eleva desventajosamente los costes totales del procedimiento de fabricación del tubo híbrido.
Por consiguiente, se le plantea al invento el problema de crear un procedimiento de fabricación de un tubo híbrido, por medio del cual se eviten los inconvenientes mencionados arriba y se garantice, en especial, un procedimiento más sencillo y económico, con el cual se pueda fabricar un tubo híbrido de una elevada resistencia y se pueda soldar a la carrocería por medio de una unión soldada.
Se resuelve este problema, según el invento, en cuanto se refiere al procedimiento por medio de un procedimiento con las características de la reivindicación 1.
La idea fundamental del presente invento consiste en que el procedimiento para la fabricación de un tubo híbrido compuesto de, al menos, un tubo interior de un primer material y, al menos, un tubo exterior de un segundo material presente las siguientes etapas de procedimiento: fabricación del, al menos, un tubo interior con un perfil predefinido en un estado que presente una elevada rigidez; fabricación del, al menos, un tubo exterior mediante un procedimiento de extrusión con un perfil adaptado al perfil prefijado del, al menos, un tubo interior en un estado no endurecido, fácilmente deformable; introducción del, al menos, un tubo interior rígido en el tubo exterior no endurecido, extruido, mediante una etapa de procedimiento integrada en el procedimiento de extrusión; y endurecimiento del, al menos, un tubo exterior para una reducción de las dimensiones del, al menos, un tubo exterior y del, al menos, un tubo interior conjuntamente.
Por consiguiente, el presente invento presenta, con respecto a los métodos conocidos según el estado de la técnica, la ventaja de que, debido a la introducción del tubo interior rígido en el tubo exterior aún sin endurecer durante el procedimiento de extrusión, por ejemplo, un extruido directo del, al menos, un tubo exterior sobre el, al menos, un tubo interior, y por el endurecimiento subsiguiente por enfriamiento del, al menos, un tubo exterior, se garantiza con sencillez una unión positiva de fuerza mutua por presión del, al menos, un tubo exterior y del, al menos, un tubo interior sin que se haya de llevar a cabo un tratamiento a presión por ensanchamiento del tubo interior mediante, por ejemplo, un procedimiento de conformación interior bajo alta presión. Con ello, se liga el presente procedimiento con un gasto de procedimiento menor y con menores costes de fabricación.
El presente invento presenta además la ventaja de que un curvado del, al menos, un tubo interior antes de un tratamiento por presión puede llevarse a cabo con el, al menos, un tubo exterior, ya que el, al menos, un tubo exterior en un estado aún sin endurecer se puede desplazar también de modo sencillo sobre un tubo interior curvado. Con ello, se pueden evitar de un modo minucioso y posible procesos de doblado causantes de un daño, por ejemplo, formación de grietas o bien roturas, tras un proceso de tratamiento a presión de los dos tubos.
En las reivindicaciones subordinadas, se encuentran configuraciones y mejoras ventajosas del procedimiento dado en la reivindicación 1.
Según un perfeccionamiento preferido, el, al menos, un tubo interior se hace de acero. Gracias a ello, el tubo híbrido conjunto presenta una elevada rigidez mecánica para una utilización en el ámbito de las carrocerías de un vehículo automóvil. Por el contrario, el, al menos, un tubo exterior se fabrica por extrusión de aluminio o de una aleación de aluminio. El, al menos, un tubo exterior se suelda preferiblemente sólidamente con una brida de conexión o a una sección de carrocería asociada de un vehículo automóvil. Puesto que tanto la brida de unión y/o la sección de carrocería asociada se componen asimismo, en general, de aluminio, se garantiza una soldadura sencilla del tubo híbrido por medio del tubo exterior fabricado de aluminio o bien por medio se embrida por medio de la brida de unión con la sección de carrocería asociada o bien con la brida de unión asociada. Gracias a ello, se forma con sencillez una unión por soldadura estable y duradera entre la carrocería y el tubo híbrido.
Según otro perfeccionamiento preferido más, el, al menos, un tubo exterior se fabrica con un perfil transversal que, para garantizar una introducción del, al menos, un tubo interior en el, al menos, un tubo exterior, presenta unas dimensiones algo mayores que las del perfil transversal del, al menos, un perfil interior. Además, se adaptan preferiblemente entre sí los perfiles transversales del, al menos, un tubo interior y del, al menos, un tubo exterior de modo que, por endurecimiento del al menos un tubo exterior, se produzca una conexión por presión en unión positiva de fuerza del mismo con el, al menos, un tubo interior debido a la disminución de las dimensiones del tubo exterior.
Según un ejemplo de realización preferido más, se introduce el, al menos, un tubo interior en el, al menos, un tubo exterior, mientras que el, al menos, un tubo exterior se encuentra en un estado pastoso. Gracias a ello, se puede rodear también con sencillez el tubo interior, incluso curvado, con el material para el, al menos, un tubo exterior, ya que éste es fácilmente deformable y conformable en estado pastoso.
Resulta ser ventajoso que el, al menos, un tubo exterior se endurezca por enfriamiento desde la elevada temperatura de fabricación durante el proceso de extrusión a, por ejemplo, la temperatura ambiente. A causa del coeficiente de dilatación dependiente de la temperatura del aluminio, se contrae durante dicho enfriamiento el tubo exterior compuesto de aluminio de tal modo que garantice una unión por presión con el tubo interior rodeado.
Preferiblemente, se tronza o bien se corta a medida con sencillez a una longitud prefijada el, al menos, un tubo exterior preferiblemente aún durante el estado pastoso, es decir, antes de que sea endurecido.
Según otro ejemplo de realización preferido más, se curva ya previamente con una forma prefijada el, al menos, un tubo interior antes de la introducción en el, al menos, un tubo exterior. Alternativamente, se puede curvar de una forma prefijada en dirección el, al menos, un tubo interior junto con el tubo exterior también tras una introducción del mismo en el, al menos, un tubo exterior.
El, al menos, un tubo interior se precalienta preferiblemente a una temperatura prefijada antes de introducirlo en el, al menos, un tubo exterior de modo que el estado pastoso del tubo exterior, que envuelve al tubo interior, sea mantenido por un largo espacio de tiempo.
Resulta ventajoso que el, al menos, un tubo exterior se extruya por medio del procedimiento de extrusión directamente sobre el, al menos, un tubo interior. Al mismo tiempo, se conduce el, al menos, un tubo interior de una elevada rigidez por medio de un mecanismo de sujeción adecuado delante de la salida o bien de la matriz del extrusor.
El invento se explica, a continuación, más detalladamente a base de ejemplos de realización, teniendo en cuenta las figuras adjuntas del dibujo. Las figuras muestran:
Figura 1a un alzado esquemático de la sección transversal lateral de un proceso de extrusión en un primer estado;
Figura 1b un alzado esquemático de la sección transversal lateral de un proceso de extrusión en un segundo estado;
Figura 1c un alzado esquemático de la sección transversal lateral de un proceso de extrusión en un tercer estado; y
Figura 2 un alzado esquemático de la sección transversal lateral de una etapa de producción para fabricar un tubo híbrido según un ejemplo de realización del presente invento.
En las figuras del dibujo, signos de referencia iguales indican componentes iguales o con la misma función, siempre que no se indique lo contrario.
En el proceso de extrusión representado en las figuras 1a a 1c, se han representado, a modo de ejemplo, de forma conocida las etapas de la introducción de una pieza 1 en bruto de, por ejemplo, aluminio o de una aleación de aluminio en un cargador 2 en un alzado esquemático de una sección transversal lateral.
El cargador 2 presenta en su extremo una matriz 3 de extrusión con una abertura 3a. Un émbolo 4 o bien un pistón 4 se mueve dentro del cargador 2 para presionar la pieza 1 bruta contra la matriz 3. Al mismo tiempo, la pieza 1 bruta es presionada a través de la abertura 3a de la matriz 3 y genera una pieza de trabajo perfilada, por ejemplo, una pieza de trabajo con una sección transversal tubular, de aluminio o de una aleación de aluminio. La pieza de trabajo presenta además una sección transversal, que corresponde a la sección transversal de la abertura 3a de la matriz.
La figura 2 ilustra una representación esquemática de un procedimiento de fabricación según el invento de un tubo híbrido según un ejemplo de realización del presente invento. Como puede observarse en la figura 2, se fabrica un tubo 5 interior, preferiblemente de acero o similar, con un perfil prefijado, radios interiores prefijados y radios exteriores prefijados y preferiblemente ya doblado previamente de la forma deseada. El tubo 5 interior se sujeta, por ejemplo, mediante un mecanismo 7 de sujeción en la correspondiente cámara de proceso por delante de la abertura 3a de la matriz 3 de la prensa de extrusión.
Como puede observarse además en la figura 2, el tubo 5 interior prefabricado se dispone preferiblemente cerca de la abertura 3a de la matriz 3 de extrusión de tal modo que tenga lugar un revestimiento del tubo 5 interior directamente en el proceso de extrusión. Al mismo tiempo, se empuja o bien se extruye preferiblemente directamente sobre el tubo 5 interior el perfil del tubo 6 exterior prensado, que sale de la matriz de extrusión a través de la abertura 3a, preferiblemente aún en estado pastoso. Al abandonar el material 1 de aluminio por la abertura 3a de la matriz 3 de extrusión, presenta una temperatura de unos 500ºC. En el estado pastoso existente a esa temperatura, el tubo 6 exterior extruido es fácilmente deformable de tal modo que el tubo 6 exterior extruido, al abandonar la matriz 3 de extrusión, se puede extruir con sencillez sobre el tubo 5 interior, tal como se ha representado en la figura 2.
Seguidamente, tiene lugar, preferiblemente asimismo en estado aún pastoso del tubo 6 exterior, un tronzado o bien un corte a medida del tubo 6 exterior a una longitud determinada por medio de un mecanismo de corte apropiado (no representado).
En las etapas de procedimiento mencionadas anteriormente, el tubo 5 interior puede precalentarse ventajosamente a una temperatura apropiada para que el material, que forma el tubo 6 exterior, se encuentre aún en estado pastoso ventajoso al empujarlo sobre el tubo 5 interior así como al cortarlo a medida.
Finalmente, se enfría el tubo híbrido, consistente en el tubo 5 interior y en el tubo 6 exterior, a una temperatura prefijada, con lo cual se endurece el material del tubo 6 exterior. En el caso presente, se utiliza aluminio o una aleación de aluminio como material para el tubo 6 exterior, que presenta un coeficiente de dilatación relativamente alto dependiente de la temperatura, y tiene lugar una contracción en función de la temperatura, es decir, una reducción de las dimensiones del tubo 6 exterior debida a un enfriamiento de ese tipo. Las temperaturas y las dimensiones del tubo 5 interior así como las del tubo 6 exterior se eligen además preferiblemente de modo que, con un enfriamiento del tubo 6 exterior, se dé lugar a un prensado en unión positiva de fuerza entre el tubo 5 interior y el tubo 6 exterior debido a la contracción del material del tubo 6 exterior.
Por consiguiente, el presente invento crea un procedimiento por medio del cual se garantiza, con sencillez, un tubo híbrido consistente, por ejemplo, en un tubo 5 de acero y un tubo 6 de aluminio con un perfil prefijado y una forma curvada prefijada sin que sea necesaria una costosa conformación interior bajo alta presión.
Adicionalmente, se pueden evitar daños al tubo híbrido gracias al curvado previo del tubo 5 interior, a diferencia de los métodos según el estado actual de la técnica.
Aunque el presente invento se describió anteriormente a base de ejemplos de realización preferidos, no se limita a ellos, sino que se puede modificar de diversas maneras.
Se puede utilizar, por ejemplo, un primer tubo 5 interior recto, sobre el cual se extruye directamente el tubo 6 exterior y seguidamente se curva de la forma prefijada junto con el tubo 5 interior. También en este caso se evita ventajosamente un curvado del tubo híbrido ya endurecido.
Se pueden prever además formas de perfil y de secciones transversales discrecionales para el tubo híbrido. A causa de la extrusión directa del extruido de aluminio aún en estado pastoso, se puede conformar el extruido de aluminio en la secciones transversales y los perfiles longitudinales prefijados y se pueden adaptar al tubo 5 interior.
Lista de signos de referencia
1
Pieza bruta
2
Cargador
3
Matriz de extrusión
3a
Abertura de la matriz de extrusión
4
Émbolo
5
Tubo interior/tubo de acero
6
Tubo exterior/tubo de aluminio
7
Mecanismo de sujeción

Claims (12)

1. Procedimiento de fabricación de un tubo (5, 6) híbrido, compuesto de, al menos, un tubo (5) interior de un primer material y, al menos, un tubo (6) exterior de un segundo material con las siguientes etapas de procedimiento: fabricación del, al menos, un tubo (5) interior con un perfil prefijado en unas condiciones que presenten una elevada rigidez; fabricación del, al menos, un tubo (6) exterior por medio de un proceso de extrusión con un perfil adaptado al perfil prefijado del, al menos, un tubo (5) interior en un estado sin endurecer, fácilmente deformable; revestimiento del, al menos, un tubo (5) interior rígido por el, al menos, un tubo (6) exterior extruido, sin endurecer, por medio de una etapa del procedimiento integrada con el procedimiento de extrusión; y endurecimiento del, al menos, un tubo (6) exterior para reducir las dimensiones del, al menos, un tubo (6) exterior para unirlo a presión en unión positiva de fuerza con el, al menos, un tubo (5) interior.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el, al menos, un tubo (5) interior se fabrica de acero o similar.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el, al menos, un tubo (6) exterior se extruye a partir de aluminio, de una aleación de aluminio o similar.
4. Procedimiento según, al menos, una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el, al menos, un tubo (6) exterior se fabrica con un perfil transversal, que para garantizar una introducción del, al menos, un tubo (5) interior en el, al menos, un tubo (6) exterior, presenta unas dimensiones adecuadas de modo que por endurecimiento del, al menos, un tubo (6) exterior se realice una unión positiva de fuerza a presión del mismo con el, al menos, un tubo (5) interior.
5. Procedimiento según, al menos, una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el, al menos, un tubo (5) interior se introduce en el, al menos, un tubo (6) exterior mientras que el, al menos, un tubo (6) exterior se encuentra aún en un estado pastoso.
6. Procedimiento según, al menos, una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el, al menos, un tubo (6) exterior se endurece por enfriamiento para reducir las dimensiones del mismo y para unirlo a presión en unión positiva de fuerza con el, al menos un tubo (5) interior.
7. Procedimiento según, al menos, una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el, al menos, un tubo (6) exterior se corta a medida aún en estado pastoso a una longitud prefijada.
8. Procedimiento según, al menos, una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el, al menos, un tubo (5) interior ya se curva previamente con una forma prefijada antes de un revestimiento por el, al menos, un tubo (6) exterior.
9. Procedimiento según, al menos, una de las reivindicaciones 1 a 7 precedentes, caracterizado porque el, al menos, un tubo (5) interior, tras un revestimiento del mismo por el, al menos, un tubo (6) exterior, se curva junto con el, al menos, un tubo (6) exterior con un forma prefijada, mientras que el, al menos, un tubo (6) exterior se encuentra aún en un estado pastoso.
10. Procedimiento según, al menos, una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el, al menos, un tubo (6) exterior se suelda sólidamente con una brida de unión y/o una sección de carrocería asociada de un vehículo automóvil.
11. Procedimiento según, al menos, una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el, al menos, un tubo (5) interior se calienta previamente a una temperatura prefijada antes de un revestimiento por el, al menos, un tubo (6) exterior.
12. Procedimiento según, al menos, una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el, al menos, un tubo (6) exterior se extruye directamente sobre el, al menos, un tubo (5) interior.
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