ES2822829T3 - Herramienta de punzonado de una prensa de sinterización y su procedimiento - Google Patents

Abstract

Herramienta de punzonado (36) de una prensa de sinterización (12), en la que pueden ser fabricadas piezas en bruto (7) de un material en polvo por compresión; con al menos un punzón inferior (29) y un punzón superior (28), en donde un primer punzón (1) del punzón superior (28) y/o del punzón inferior (29) tiene una cabeza (3), actuando la cabeza (3) sobre una superficie frontal (35) de una pieza en bruto (7), en donde la cabeza (3) es asimétrica con respecto a un eje axial (6) de la punzonadora de modo que una fuerza axial distanciada del eje axial (6) actúa sobre el primer punzón (1) al aplicar la presión, mientras que el primer punzón (1) presenta una geometría que se ensancha desde la cabeza (3) hasta una pieza base (17) que también es asimétrica respecto del eje axial (6) de la punzonadora, siendo la geometría asimétrica entre la cabeza (3) y la pieza base (17) un refuerzo del primer punzón (1), que, adaptado a la asimetría de la cabeza (3), sirve para compensar un par de inversión en el primer punzón (1).

Description

DESCRIPCIÓN

Herramienta de punzonado de una prensa de sinterización y su procedimiento

La presente invención se refiere a una herramienta de punzonado de una prensa de sinterización con al menos un punzón superior y un punzón inferior, un punzón de la herramienta de punzonado para una prensa de sinterización de ese tipo y un procedimiento de producción de una pieza de color verde mediante el uso de la prensa de sinterización propuesta con herramienta de punzonado.

Las prensas de sinterización son usadas para producir piezas de color verde a partir de un material en polvo, por lo que las piezas de color verde son sinterizadas posteriormente. Puede ser usado polvo de cerámica y/o polvo de metal como material de polvo. Las piezas de color verde son producidas con el fin de fabricar una amplia variedad de componentes a partir de estas. Estos pueden ser simétricos, especialmente componentes simétricos de rotación, pero también componentes asimétricos. Sin embargo, esto último está asociado a un mayor esfuerzo.

Una prensa de sinterización con punzones inferiores y punzones superiores es conocida a partir del documento SU 1 041 209 A1, cuyas piezas de cabeza son simétricas a un eje axial de la prensa de sinterización.

A partir de cada uno de los documentos JP 2014-100738 A, JP 2014-001429 A y JP 2010-031331 A, son conocidas prensas de sinterización en las que han sido previstos al menos punzones inferiores con cabezas de diseño asimétrico para la fabricación de piezas de color verde asimétricas.

La tarea de la presente invención es crear una herramienta de punzonado de una prensa de sinterización con punzones con los que pueden ser producidas geometrías aún más complicadas, en particular geometrías asimétricas con fuerzas de presión muy altas.

Esta tarea es resuelta con una herramienta de punzonado de una prensa de sinterización con las características de la reivindicación 1, un punzón con las características de la reivindicación 6 y un procedimiento de prensado de un material sinterizable con las características de la reivindicación 7. En las subreivindicaciones, así como en la descripción y las figuras, pueden ser encontradas formas y desarrollos ulteriores ventajosos. La formulación de las respectivas reivindicaciones independientes representa un primer intento de describir la invención descrita más detalladamente a continuación, aunque sin la intención de limitarla. En cambio, pueden ser suprimidas, complementadas o sustituidas una o varias características por una o más características descritas a continuación.

Es propuesta una herramienta de punzonado de una prensa de sinterización, con al menos un punzón inferior y un punzón superior, en la que un primer punzón del punzón superior y/o punzón inferior tiene una cabeza que es asimétrica a un eje axial de la prensa que es asimétrico con respecto al eje axial de la punzonadora, mientras el primer punzón presenta una geometría que se ensancha desde la cabeza hasta el pie, que también es asimétrico con respecto al eje axial de la punzonadora.

Esta geometría propuesta permite conformar el punzón de manera tal que incluso con altas fuerzas de presión el propio punzón sólo esté sujeto a deformaciones menores.

De acuerdo con la invención, la geometría asimétrica entre la cabeza y la pieza base constituye un refuerzo del primer punzón, que, adaptado a la asimetría de la cabeza, sirve para compensar un par de inversión en el primer punzón.

Ha sido previsto, por ejemplo, que el primer punzón entre la cabeza y la pieza base tenga una estructura hueca que se ensanche, que presenta a la misma altura a lo largo de una sección transversal vertical respecto del eje axial de la punzonadora, un espesor de material diferente.

También puede haber sido previsto que el primer punzón sea un punzón compuesto por una cabeza, una sección media, una sección inferior y un pie.

En una conformación ha sido previsto un movimiento rotatorio del primer punzón, preferentemente para compensar el juego en la herramienta.

Preferentemente el primer punzón y el segundo punzón pueden ser desplazados uno dentro del otro, mientras el primero y el segundo punzón tienen cada uno una cabeza que es asimétrica al eje axial de la prensa de sinterización, siendo que el primero y el segundo punzón presentan cada uno una geometría que se ensancha desde la cabeza a la pieza base y es también asimétrica al eje axial de la prensa de sinterización.

De acuerdo con otra propuesta de la invención que puede ser tanto dependiente como independiente de las otras propuestas de la invención, es propuesto un punzón de una herramienta de punzonado superior, en el que el punzón es usado en una prensa de sinterización, caracterizada porque el punzón presenta respecto de un eje axial del punzón una extensión asimétrica de la cabeza a los pies.

De acuerdo con otra propuesta de la invención, que puede ser tanto dependiente como independiente de las ideas posteriores de la invención, es propuesto un procedimiento de prensado de un material en polvo en una prensa de sinterización para obtener una pieza de color verde, con una inserción de punzón superior y punzón inferior en un matriz, con un relleno del matriz con el material en polvo y con un prensado del material en polvo, en el que es formada una pieza de color verde que después será sinterizada y que tiene una geometría asimétrica a un eje axial de la prensa de sinterización mediante una herramienta de punzonado como la descrita anteriormente o también a continuación, en el que es usada una extensión asimétrica de la cabeza a la pieza base de un punzón para compensar un desplazamiento lateral de este punzón respecto de un eje axial de la prensa de sinterización durante el prensado.

Es preferente que los punzones de la herramienta de punzonado sean distendidos de manera coordinada cuando son retirados de la matriz, sin usar un direccionamiento o regulación compensatorios en la prensa de sinterización para compensar las diferencias entre los procesos de distensión individuales cuando los punzones son retirados de la pieza de color verde.

Preferentemente ha sido previsto que antes de realizar presión con el punzón de la herramienta de punzonado, que se prolonga asimétricamente a un eje axial de la prensa de sinterización, sea ensamblado a partir de diversas piezas individuales e instalado en la prensa de sinterización.

De acuerdo con otra idea de la invención, que puede ser puesta en práctica de forma independiente y también dependiendo de las ideas anteriores, es propuesta una prensa de sinterización con al menos un punzón superior y un punzón inferior, con un depósito de polvo para llenar una matriz de la prensa de sinterización con un material de polvo sintetizable y con una matriz para producir una pieza de color verde mediante el material de polvo del depósito de polvo. Un primer punzón, el punzón superior y/o inferior, tiene una cabeza excéntrica y asimétrica a un eje axial de la prensa de sinterización. La cabeza puede ser movida sin guía dentro de la matriz a lo largo de una pared exterior de la matriz, un mandril y/o a lo largo de un punzón adyacente en la matriz. El primer punzón tiene una forma asimétrica, en particular simétrica no giratoria, en al menos una sección entre la cabeza y el pie, preferentemente en toda el área entre la cabeza y el pie, lo que reduce, en particular, la inclinación radial del punzón y el rectificado longitudinal de la cabeza en una superficie exterior adyacente de la matriz al retraerse y extenderse de esta, durante un proceso de prensado en la fabricación de la pieza de color verde.

La asimetría de la cabeza puede ser el resultado, por ejemplo, del hecho de que va a ser formada una pieza de color verde, que, por ejemplo, no es rotacionalmente simétrica en todas partes. Por ejemplo, una zona del punzón dispuesta en la matriz durante el prensado puede estar dispuesta excéntrica y también axialmente de forma asimétrica al eje. También puede ser usado un punzón que tiene diversas áreas dentro de la matriz con relación al polvo que ha de ser prensado, mientras las áreas difieren entre sí. Así, diferentes alturas, diferentes geometrías de superficie o diferentes formas pueden llevar a la asimetría en relación con el eje axial. Ahora ha sido descubierto lo siguiente: debido a la excentricidad y a la asimetría con respecto al eje axial, es generado un momento de flexión en el punzón cuando este ejerce una fuerza de presión sobre el material en polvo. El momento de flexión ha llevado a la fricción a lo largo de la cabeza con el dado adyacente, mandril u otro punzón. La fricción en un mandril, por ejemplo, es reducida por el hecho de que la cabeza ya no tiene tendencia a la inclinación radial debido al diseño asimétrico de la geometría del punzón entre cabeza y pie. En el pasado, esta tendencia a la inclinación ha dado lugar a un mayor desgaste de las cabezas de los punzones descentrados que en el caso de los punzones simétricos de rotación convencionales. Sin embargo, ahora es posible contrarrestar este mayor desgaste, formando el propio punzón de manera tal de brindar un soporte al momento de flexión, para que la deformación por flexión sea reducida o compensada en el propio punzón hasta tal punto que no haya o, a lo sumo, sea producida muy poca deformación por flexión. En contraste con el pasado, cuando se suponía que mediante un alto aporte de material se lograba suficiente rigidez de flexión del punzón, ahora está adoptándose un enfoque diferente: también es concebida asimétrica la geometría del punzón para así contrarrestar la asimetría de la cabeza. Esta asimetría puede ser lograda, por ejemplo, mediante aberturas de material en una pared, omitiendo material en una pared, usando arriostramientos en lugar de o las estructuras de pared o que soporten la pared, así como mediante otras medidas igualmente eficaces.

Por ejemplo, es propuesto que a lo largo de una sección transversal del primer punzón perpendicular a su eje de movimiento la forma asimétrica tenga una pared asimétrica, en particular, el primer punzón tenga un espesor diferente de los lados opuestos de la pared. En particular, una desviación de la simetría rotacional al eje axial de la prensa de sinterización debe entenderse como asimétrica en el área entre la cabeza y el pie. La asimetría puede comprender otra forma de áreas opuestas de la forma. También puede ser usado otro material, un material adicional o incluso una omisión de material. Por ejemplo, la asimetría puede ser lograda mediante diferentes espesores de pared, diferentes formas, aberturas, puntales, diseños geométricos tal como cónicos, en forma de campana o similares. También puede ser usada una construcción entrelazada para crear una conexión de la pieza base hacia la cabeza. Por medio de la asimetría creada, es creada una compensación de flexión preferentemente en el propio punzón. Esto puede ser usado, por ejemplo, para contrarrestar la flexión de la cabeza o del punzón en una dirección.

Una forma de asimetría es lograda, por ejemplo, mediante una combinación de, con relación al eje axial de la prensa de sinterización, una transición oblicua de una forma de anillo cilíndrico a una forma de anillo cónico, cuando el punzón se estrecha desde la pieza base hasta la cabeza. La pieza base en este caso, como también en otras configuraciones, está dispuesta simétricamente, preferentemente con simetría rotacional, respecto del eje axial de la prensa de sinterización, preferentemente con, por ejemplo, un plano de la pieza base que se prolonga de forma perpendicular al eje axial de la prensa de sinterización y se apoya directamente en un adaptador de la prensa de sinterización. De esa manera, el punzón de ese tipo presenta una pieza base simétrica y una cabeza asimétrica, por lo que la transición compensa las fuerzas de flexión en el propio punzón. La transición del anillo cilíndrico a través de una forma de anillo que se estrecha, por ejemplo, de modo oviforme o elíptica, a una forma de anillo preferentemente cónica también permite adaptar la pared correspondiente, en particular para que sea asimétrico, de modo que puedan ser compensadas las fuerzas o momentos de flexión.

Preferentemente, una herramienta con un primer punzón, que tiene una pieza base simétrica y una cabeza asimétrica, produce una pieza de color verde, que tiene un centro de gravedad general en el eje axial de la prensa de sinterización.

En una conformación está previsto, por ejemplo, que la prensa de sinterización tenga uno o más punzones que pueden ser desplazados uno dentro del otro. Preferentemente, algunos punzones, preferentemente todos los punzones, tienen una extensión en forma cónica. Preferentemente, tales prensas, así como el punzón, están formados de manera tal que, como también se desprende del documento DE 102014003726 de la solicitante, aún no publicado, bajo el título "Presse zum Herstellen malihaltiger Grünlinge und Verfahren zum Herstellen" -Prensa para la producción de piezas de color verde dimensionalmente estables y procedimientos de fabricación-, al que se hace plena referencia a este respecto en el contexto de la divulgación. Las posibilidades de producir el punzón, por ejemplo, mediante procedimientos de fabricación aditiva, solos o en combinación con otros procedimientos de producción, son indicados en los documentos DE 102015 01784 y DE 102015 01785 aún no publicados. También se hace referencia a estos en su totalidad en el contexto de la declaración con respecto a la fabricación, pero también con respecto a la formación del punzón.

Otra conformación prevé, por ejemplo, que la pared asimétrica sea una pared con puntales. De esta manera, se le puede brindar un apoyo adicional, a un área de la pared, especialmente como refuerzo. La pared también puede ser reemplazada por uno o más puntales en ciertas áreas.

Preferentemente, un área asimétrica entre la cabeza y la pieza base se encuentra aproximadamente opuesta a un extremo saliente asimétrico de la cabeza. También puede haber una diferencia de altura a lo largo del eje axial de la prensa de sinterización para el área asimétrica, de modo que sea producido un opuesto oblicuo. Por ejemplo, la transición de una forma geométrica a otra es oblicua con relación al eje axial de la prensa de sinterización a lo largo de la circunferencia. En este caso, por ejemplo, es preferente que la forma geométrica sea girada aproximadamente 180° hasta el extremo asimétrico de la cabeza. En otra conformación se prevé una adaptación de la forma geométrica que prácticamente es dividida. Así, puede haber varios refuerzos o debilitaciones alrededor de la circunferencia, que permiten que la forma geométrica así formada compense al menos en gran medida la flexión debido a la fuerza de presión que actúa en el punzón.

En un diseño de compensación interna del punzón de una fuerza axial que actúa a distancia del eje axial de la prensa de sinterización e inicia un momento de flexión en el punzón, la tensión de flexión puede ser usada, por ejemplo, para comprobar si el diseño del punzón cumple el perfil de exigencia. La tensión de flexión es la tensión producida debido a la flexión, es decir, la tensión del momento. Esto resulta de:

en la que M es el momento de flexión escalar, I el momento de inercia de la zona, z la distancia desde el centro de gravedad de la sección transversal hasta la fibra de borde de la forma geométrica y W el momento de resistencia. Con la representación en forma de tensor de tensión, por ejemplo, si las superficies seccionales de un cuerpo, por ejemplo, tres superficies seccionales cada una perpendicular a una dirección de un sistema de coordenadas cartesianas, se puede comprobar la tensión que se produce en cada caso. Por ejemplo, tres fuerzas resultan en tres superficies de corte del cuerpo según la siguiente matriz:

Esta vista en el sistema de coordenadas cartesianas es particularmente adecuada para un área de la cabeza que aún no ha sido transformada en una forma redonda, especialmente circular, sino que tiene una geometría angular. En un área de la forma geométrica, que es redondeada, ya sea circular o elíptica, es preferente un sistema de coordenadas ortogonales o cilíndricas para el cálculo. Mediante una transformación correspondiente, pueden ser creadas transiciones de una forma geométrica a otra forma geométrica.

Además, existe la posibilidad de diseñar la forma geométrica mediante un cálculo tensorial. El cálculo tensorial permite, por ejemplo, describir en un primer momento el estado de tensión independientemente de un determinado sistema de coordenadas. Sólo después de una derivación del respectivo método de cálculo las ecuaciones componentes pueden ser adaptadas a las propiedades geométricas del cuerpo, por ejemplo, en coordenadas cilíndricas o esféricas. El uso de un tensor de distorsión, es decir, un tensor de segunda etapa, que describe la relación de la configuración del tanque de momento con la configuración inicial durante la deformación de los cuerpos continuos y, por lo tanto, el cambio en las relaciones posicionales mutuas de los elementos de medición, se apoya preferentemente en el hecho de que también es considerada una velocidad, a la que es aplicado el esfuerzo. La velocidad de distorsión, formada a partir de la derivada del tensor de distorsión, permite, en particular, considerar el diferente comportamiento del material. De este modo, también puede ser estimado un cambio en la forma externa del punzón en forma de tensión, compresión, cizallamiento, etc., y la geometría del punzón puede ser ajustada en consecuencia hasta que se descarte la flexión bajo la fuerza de presión en la zona de la matriz, especialmente en la zona de la cabeza. También es posible determinar la velocidad a la que la cabeza entra o desacelera preferentemente en la matriz. Por consiguiente, para la producción en serie es importante mantener una velocidad mínima predeterminada y, por lo tanto, la sincronización, pero también encontrar la menor influencia de flexión posible.

De acuerdo con otra conformación el primer punzón puede ser trasladado a un segundo punzón, presentando el segundo punzón también una forma asimétrica entre la cabeza y la pieza base. Por ejemplo, el segundo punzón también puede estar dispuesto de forma asimétrica en relación con el eje de la prensa de sinterización.

De acuerdo con una conformación ulterior ha sido previsto que al menos el primer punzón esté compuesto por diferentes partes. Esto permite, por ejemplo, utilizar diferentes materiales con diferentes módulos de elasticidad y adaptar su distribución o disposición en el punzón a una compensación del momento de flexión deseado. De este modo, pueden utilizarse diferentes procesos de fabricación para diferentes partes del punzón, por ejemplo, porque esos procesos de fabricación permiten diferentes precisiones debido a sus principios, y las diferentes partes del punzón también requieren diferentes precisiones entre sí.

De acuerdo con otra idea de la invención, que puede ser independiente de la prensa de sinterización anterior, así como también depender de dicha prensa de sinterización, es propuesto un procedimiento de cálculo para el diseño de una herramienta de compresión de la prensa de sinterización, preferentemente para la producción de piezas de color verde metálicas, por lo que para un primer punzón de la herramienta de compresión, que tiene una cabeza excéntrica y asimétrica a un eje axial de la prensa de sinterización, es calculada una flexión que se produce en la prensa de sinterización en el caso de una entrada de fuerza así como una salida de fuerza en el caso de un proceso de prensado de una pieza de color verde, y se adapta a esta una rigidez del primer punzón adaptando una asimetría de una forma del primer punzón entre cabeza y pieza base, mientras se comprueba si ha mejorado la compensación de un momento de inclinación axial en el primer punto, causado por la excentricidad de la cabeza mediante el ajuste de la asimetría de la forma.

La asimetría a ajustar puede ser determinada mediante un catálogo de diferentes medidas, según lo descrito anteriormente. Es posible comenzar con una configuración básica. Luego, en un primer esbozo, pueden ser aplicadas diferentes medidas y luego ser evaluadas entre sí. Además, es posible establecer una serie de medidas predeterminadas que serán combinadas entre sí. Sobre la base de esta especificación, puede ser usado un programa de cálculo computarizado para comprobar la compensación de la presión aplicada por el punzón modelado. Si se observa que el modelo del punzón no muestra todavía en todas las áreas los resultados que pueden ser especificados, existe, por ejemplo, la posibilidad de un ajuste adicional. Esto puede hacerse mediante un algoritmo correspondiente, que puede ajustarse al menos en tal medida que contenga especificaciones sobre qué medida o medidas deben utilizarse para un ajuste posterior.

En otra conformación es previsto el ajuste de una condición límite según la cual el punzón reacciona bajo carga de compresión sin desplazarse en dirección de inclinación. Puede ser especificado, por ejemplo, que el punzón permanezca rígido. También puede ser especificado que el punzón presente una desviación uniforme en la dirección axial.

Es preferente que la optimización de la topología tenga lugar en el primer punzón, por lo que se comprueba mediante al menos un algoritmo de optimización en un espacio de diseño predeterminado, por medio de cuyo desplazamiento de material es ajustado un comportamiento del punzón bajo la fuerza de presión a los parámetros de límite predeterminados, por lo que el espacio de diseño es ajustado de manera tal que comprende una forma del primer punzón que se ensancha desde la cabeza hasta la pieza base. Preferentemente, la omisión de material es seguida por uno o más espesores de material. Por ejemplo, se puede dejar de lado la optimización de la topología para este fin, se puede aplicar material mediante CAD y se puede volver a iniciar la optimización de la topología.

Además, es preferente que el procedimiento use un sistema modular del que puedan ser tomadas diferentes partes de un punzón y ensambladas como módulos, por lo que el módulo respectivo combina diferentes geometrías, diferentes materiales y diferentes procesos de producción.

De acuerdo con una idea ulterior de la invención, que puede ser independiente de la mencionada prensa de sinterización y del procedimiento anterior, así como también en dependencia de estos en cada caso, preferentemente es propuesto un primer punzón para una prensa de sinterización, mientras el primer punzón presenta una forma asimétrica en un área entre la cabeza y la pieza base, con una cabeza que es excéntrica y asimétrica a un eje axial de la prensa de sinterización. Además, ese primer punzón puede tener una o más de las características descritas anteriormente o a continuación con relación a la prensa de sinterización. El primer punzón preferentemente puede ser desplazado dentro del segundo punto, que también tiene una cabeza que es excéntrica y asimétrica a un eje axial de la prensa de sinterización.

De acuerdo con otra idea diferente de la invención, que puede ser independiente de una o varias ideas anteriores, así como también depender de cada una de estas, es propuesto un procedimiento de prensado de un material en polvo en la prensa de sinterización para obtener una pieza de color verde a ser sinterizada, con un ingreso de los punzones superiores e inferiores en una matriz, con el llenado de la matriz con el material en polvo y con el prensado del material en polvo, es formada una pieza de color verde a la que se le otorga una geometría asimétrica en relación con un eje axial de la prensa de sinterización mediante un primer punzón, presentando el primer punzón un par asimétrico y al entrar y salir pasa adyacente a la matriz sin contacto. Mediante este procedimiento es evitado un esmerilado, en particular la fricción lateral durante el procedimiento en la matriz, especialmente bajo la acción de una fuerza de presión. En este proceso, preferentemente es lograda una compensación de un momento efectivo de flexión, debido a la carga asimétrica a lo largo del eje axial, debido a la disposición descentrada de la cabeza, debido a la construcción del primer punzón que presenta la pared asimétrica. Por esa razón, la compensación del momento de flexión es realizada en el propio punzón, sin que se produzca ninguna flexión, inclinación lateral u otra deformación que provoque el roce de la cabeza con una superficie adyacente.

Otras formas y desarrollos ulteriores ventajosos son derivados de las siguientes figuras, que también pueden estar vinculadas a otras características de la invención a partir de la descripción. Las características individuales de las figuras individuales no están limitadas a estas. Más bien, uno o más rasgos de una o más figuras, así como de la descripción, pueden formar en conjunto otras formas. En particular, las figuras no deben ser consideradas limitantes bajo ningún concepto, sino a modo de ejemplo. Las figuras muestran:

Fig. 1 una vista oblicua de una sección de una prensa de sinterización con una herramienta de punzonado con dos punzones, cuyas cabezas asimétricas pueden ser desplazadas dentro de una matriz,

Fig. 2 una sección transversal a través de la prensa de sinterización de la Fig. 1,

Figs. 3 a 6 una comparación de la prensa de sinterización de las Figs. 1 y 2 en diferentes representaciones,

Fig. 7 una vista oblicua de una sección de otro tipo de realización de una prensa de sinterización con una herramienta de punzonado con dos punzones, en la que los momentos de flexión pueden ser compensados por la conformación del punzón,

Fig. 8 una vista oblicua de los dos punzones de la Fig. 7, y

Fig. 9 una vista oblicua de uno de los dos punzones de la Fig. 7 y la Fig. 8.

La Fig. 1 muestra una vista oblicua de una sección de una prensa de sinterización 12 con una herramienta de punzonado 36 con dos punzones (un primer punzón 1 y un segundo punzón 2), cuyas piezas de cabeza (primera cabeza 3 y segunda cabeza 4) pueden ser desplazadas dentro de una matriz 5. Mediante ese desplazamiento de las piezas de cabeza 3, 4, puede ser formada una pieza de color verde 7 a partir de un polvo 5. La matriz 5 presenta una pared exterior de la matriz 30 dentro de la cual puede ser formada la pieza de color verde 7, en la cual la pieza de cabeza 3, 4 respectiva puede actuar sobre una superficie frontal 35 de la pieza de color verde 7. Cada una de las dos cabezas 3, 4 está formada asimétricamente al eje axial 6 de la prensa de sinterización 12 y está dispuesta excéntricamente al eje axial 6. El primer punzón 1 de esta realización representa un punzón superior 28 y el segundo punzón 2 un punzón inferior 29. El primer punzón 1 puede ser desplazado a lo largo de un primer eje de movimiento 33, el segundo punzón 2 a lo largo de un segundo eje de movimiento 34.

También es mostrado esquemáticamente un depósito de polvo 31 para llenar la matriz 5 de la prensa de sinterización 12 con un material sinterizable en polvo 32, a partir del cual puede ser formada la pieza de color verde 7. La pieza de color verde 7, que en la realización ejemplar que se muestra en la presente memoria presenta una forma que no es rotacionalmente simétrica al eje axial 6, puede ser aliviada a través de los punzones 1, 2 después de la aplicación de la fuerza de prensado de tal manera que sea evitada la formación de grietas de la pieza de color verde 7. Por lo tanto, la geometría respectiva del primer punzón 1 y del segundo punzón 2 está diseñada preferentemente de manera tal que no sólo pueda ser producida una compensación interna de un momento de flexión. Más bien, ambos punzones 1, 2 están preferentemente diseñados de manera tal que su comportamiento elástico sea igual cuando se libere de la fuerza de presión. Cuando son aliviados los dos punzones 1, 2, puede ser aliviada de manera uniforme la presión sobre la pieza de color verde 7 en toda la superficie frontal 35 de la pieza de color verde 7. Esto puede prevenir la aparición de tensiones desiguales y por lo tanto posiblemente de fuerzas de cizallamiento distribuidas de manera desigual, lo que puede conducir a la cizalladura en el material de la pieza de color verde 7 y por lo tanto a la formación de grietas en la pieza de color verde 7. A este respecto, también se hace referencia al estado de la técnica mencionado con anterioridad y a las posibilidades descritas anteriormente, que resultan de la conformación de los punzones 1,2.

El primer punzón 1 puede ser insertado en el segundo punzón 2. Ambos punzones 1, 2 en cada caso presentan una sección en forma de cono (primera sección cónica 13 y segunda sección cónica 14) en una pieza base respectiva (primera pieza base 17 y segunda pieza base 18) y una sección recta (primera sección recta 15 y segunda sección recta 16) en la cabeza 3, 4 respectiva. Debido a la presencia de las secciones en forma de cono 13, 14 y de las secciones rectas 15, 16 es implementada la asimetría antes descrita. Esta asimetría está formada por una combinación de forma de anillo cilíndrico y cónico. Aquí, la forma de anillo cilíndrico se realiza por las secciones rectas 15, 16. La forma de anillo cónico es implementada en ese caso por las secciones cónicas 13, 14. Existe una transición entre las secciones cónicas 13, 14 y las secciones rectas 15, 16. Debido a esta conformación, se estrecha el respectivo punzón 1,2 desde la respectiva pieza base 17, 18 a la respectiva cabeza 3, 4. La designación pieza base 17, 18 es usada en la presente memoria como sinónimo del también término usual "pie del punzón" y la designación cabeza 3, 4 es usada como sinónimo del término que también es habitual "cabeza del punzón". Con esta geometría del punzón 1, 2 puede ser lograda una compensación de un momento de flexión. Por ejemplo, pueden contribuir a esto un diferente espesor de pared, aberturas de pared y/o transiciones oblicuas entre la respectiva sección recta 15, 16 y la respectiva sección cónica 13, 14 del respectivo punzón 1, 2.

Las geometrías de los punzones 1, 2 son diferentes entre sí, especialmente en lo que respecta a las respectivas secciones rectas 15, 16, así como en lo que respecta a las respectivas secciones cónicas 13, 14, que pueden ser ventajosas debido a las diferentes fuerzas que se producen, así como debido a las diferentes dimensiones de los punzones 1,2.

También, puede diferir un ángulo de expansión 19 (es decir, un ángulo de apertura del cono) de la respectiva sección cónica 13, 14 en los dos punzones 1, 2. Para mayor claridad, solo está representado el ángulo de expansión 19 para el segundo punzón 2. En una posición final las piezas base 17, 18 respectivas preferentemente se encuentran en diferentes niveles.

Preferentemente, tales punzones son usados en prensas de sinterización, tal como resulta de la solicitud de patente DE 102014201 966 no publicada aún de la solicitante con el título "Pulverpresse mit kegeligem Unterbau", a la que se hace plena referencia a este respecto en el contexto de la divulgación.

La Fig. 2 muestra una sección transversal a través de la prensa de sinterización 12 de la Fig. 1, en particular a través de los dos punzones 1, 2 y la matriz 5. En este caso puede ser observado con especial claridad el diseño de la transición entre las respectivas secciones cónicas 13, 14 y las respectivas secciones rectas 15, 16 de los punzones 1, 2. Cada una de las secciones cónicas 13, 14 tiene un espesor de pared 20 de una pared 23, que es de diferente valor en diferentes puntos de las secciones cónicas 13, 14. Además, está representada una abertura de paredes 21. La Fig. 2 muestra la asimetría de los punzones 1, 2 con respecto al eje axial 6 más claramente que la Fig. 1.

Las Fig. 3 a 6 muestran la prensa de sinterización 12 de las Fig. 1 y 2 en comparación en diferentes representaciones. La Fig. 3 es una vista en perspectiva desde el exterior, la Fig. 4 es una vista lateral desde el exterior, la Fig. 5 es una vista transversal desde la misma perspectiva que la mostrada en la Fig. 4 y la Fig. 6 es una vista desde arriba desde el exterior. En cuanto a los signos de referencia usados, véase la descripción anterior de la Fig. 1 y 2.

La Fig. 7 muestra una vista seccional en perspectiva de otra realización de la prensa de sinterización 12 con una herramienta de punzonado 36, que tiene dos punzones (un punzón interior 8 y un punzón exterior 9) que pueden ser trasladados en una matriz 5. En esta realización, el punzón 9 exterior representa un punzón superior 28 y el punzón 8 interior representa un punzón inferior 29. Cada una de las dos cabezas 10, 11 está realizada por separado, dispuesta asimétricamente respecto de un eje axial 6 de la prensa de sinterización 12 y excéntricamente al eje axial 6.

En la matriz 5 puede ser formada una pieza de color verde 7 a partir del polvo. Ambos punzones 8, 9 están realizados de manera tal que pueda ser compensado un momento de flexión que puede producirse en el punzón 8, 9 respectivo. El punzón 8 interior presenta una cabeza 11 interior, que puede ser desplazada dentro de una cabeza 10 exterior del punzón 9 exterior. La cabeza 10 exterior del punzón 9 exterior en este caso rodea la cabeza 11 interior, lo que está representado en la representación en corte transversal como un rodeo de dos lados. También, en la presente memoria, la denominación cabeza 10, 11 es usada como sinónimo del término habitual “cabeza de punzón”. Con la disposición mostrada, puede ser reducida la inclinación de los dos punzones 8, 9. Así, puede ser reducida la fricción de los punzones 8, 9 entre sí, pero también con la matriz 5, en particular, puede ser eliminada por completo.

La Fig. 8 muestra una parte de la prensa de sinterización 12 de la Fig. 7 en una vista oblicua desde afuera. Puede ser observado el punzón 8 interno con la cabeza 11 interior y el punzón 9 externo con la cabeza 10 exterior. El punzón 9 exterior presenta un recorte del material 22 implementado como abertura a través de una pared 23 del punzón 9 exterior. El recorte del material 22 constituye una de las aberturas de material descritas con anterioridad, mediante las cuales puede ser lograda la asimetría del punzón 8, 9 respectivo. El recorte del material 22 sirve en particular para crear (como también ha sido descrito con anterioridad) una asimetría en el punzón 8, 9 respectivo. El recorte del material 22 o bien la asimetría dado el caso también cumple la función de crear una compensación de la flexión, por lo que es contrarrestada, por ejemplo, una flexión de la cabeza 10, 11 respectiva del punzón 8, 9 respectivo en una dirección. El recorte del material 22 presenta una extensión longitudinal 24 que es más grande una extensión circunferencial 25.

La Fig. 9 muestra una vista oblicua del punzón 9 exterior de la Fig. 7 y Fig. 8, mientras el punzón 8 interior no ha sido mostrado en la representación. El punzón 9 exterior presenta engrosamientos 26 de la pared 23, en particular, en forma de refuerzos 27. Además, el punzón 9 exterior presenta recortes del material 22 (de los cuales no es mostrado uno) en la pared 23. Los engrosamientos 26 y los recortes del material 22 pueden ayudar a reducir una tendencia a la flexión del punzón 9 exterior.

Lista de referencias

primer punzón

segundo punzón primera cabeza segunda cabeza

matriz

eje axial

pieza de color verde punzón interior

punzón exterior

cabeza exterior

cabeza interior

prensa de sinterización primera sección cónica segunda sección cónica primera sección recta segunda sección recta primera pieza base segunda pieza base ángulo de expansión espesor de pared abertura de pared recorte del material pared

extensión longitudinal extensión circunferencial engrasamiento

refuerzo

punzón superior punzón inferior

pared exterior de la matriz depósito de polvo material en polvo primer eje de movimiento segundo eje de movimiento superficie frontal herramienta de punzonado

Claims (9)

1. REIVINDICACIONES

   i. Herramienta de punzonado (36) de una prensa de sinterización (12), en la que pueden ser fabricadas piezas en bruto (7) de un material en polvo por compresión; con al menos un punzón inferior (29) y un punzón superior (28), en donde un primer punzón (1) del punzón superior (28) y/o del punzón inferior (29) tiene una cabeza (3), actuando la cabeza (3) sobre una superficie frontal (35) de una pieza en bruto (7), en donde la cabeza (3) es asimétrica con respecto a un eje axial (6) de la punzonadora de modo que una fuerza axial distanciada del eje axial (6) actúa sobre el primer punzón (1) al aplicar la presión, mientras que el primer punzón (1) presenta una geometría que se ensancha desde la cabeza (3) hasta una pieza base (17) que también es asimétrica respecto del eje axial (6) de la punzonadora, siendo la geometría asimétrica entre la cabeza (3) y la pieza base (17) un refuerzo del primer punzón (1), que, adaptado a la asimetría de la cabeza (3), sirve para compensar un par de inversión en el primer punzón (1).
2. 2. Herramienta de punzonado (36) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque el primer punzón (1), entre la cabeza (3) y la pieza base (17), presenta una estructura hueca que se ensancha, que a la misma altura a lo largo de una sección transversal perpendicular al eje axial (6) de la punzonadora presenta un espesor de material diferente.
3. 3. Herramienta de punzonado (36) de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, caracterizada porque el primer punzón (1) es un punzón compuesto con una cabeza (3), una sección media, una sección inferior y una pieza base (17).
4. 4. Herramienta de punzonado (36) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque es posible un movimiento rotatorio del primer punzón (1), preferentemente para una compensación del juego.
5. 5. Herramienta de punzonado (36) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el primer punzón (1) y un segundo punzón pueden ser desplazados uno dentro del otro, teniendo el primer punzón (1) y el segundo punzón (2) cada uno de ellos una cabeza (3, 4) que es asimétrica al eje axial de la prensa de sinterización (12), presentando el primer punzón (1) y el segundo punzón (2) cada uno de ellos una geometría que se ensancha desde la cabeza (3, 4) a la pieza base (17, 18) y es también asimétrica al eje axial (6) de la prensa de sinterización (12).
6. 6. Punzón (1) de una herramienta de punzonado (36) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, en donde el punzón (1) sirve para su uso en una prensa de sinterización (12), caracterizado porque el punzón (1) desde la cabeza (3) hasta la pieza base (17) presenta un ensanchamiento asimétrico respecto de un eje axial (6) del punzón (1).
7. 7. Procedimiento de prensado de un material en polvo en una prensa de sinterización (12) para obtener una pieza en bruto (7), con una inserción del punzón superior (28) y del punzón inferior (29) en una matriz (5), con un relleno de la matriz (5) con el material en polvo y con un prensado del material en polvo, formándose una pieza en bruto (7) que después será sinterizada y que tiene una geometría asimétrica a un eje axial (6) de la prensa de sinterización (12) mediante una herramienta de punzonado (36) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que es usada una extensión asimétrica de la cabeza (3) a la pieza base (17) de un punzón (1) para compensar un desplazamiento lateral de este punzón (1) con respecto a un eje axial (6) de la prensa de sinterización durante el prensado.
8. 8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque se produce una distensión coordinada del punzón (1, 2) de la herramienta de punzonado (36) al salir de la matriz (5) mutuamente coordinada, sin aplicar un direccionamiento compensatorio o una regulación compensatoria en la prensa de sinterización (12) para compensar diferencias entre distintos procesos de distensión al retirar el punzón (1,2) de la pieza en bruto (7) .
9. 9. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 7 u 8, caracterizado porque antes de realizar la compresión, al menos el punzón (1) de la prensa de sinterización (12) que se prolonga asimétrico a un eje axial (6), está compuesto por diversas piezas individuales y es colocado en la prensa de sinterización (12).