ES2850150T3 - Componente de chapa de metal - Google Patents

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Abstract

Un componente de chapa de metal (30), que comprende: una primera superficie conformada tridimensionalmente (22); una segunda superficie conformada tridimensionalmente (26) opuesta a la primera superficie (22); y un borde que interconecta y se extiende alrededor del perímetro de las superficies conformadas primera y segunda (22, 26), en el que el borde incluye una porción cizallada (70) obtenida mediante una operación de recorte, en el que el borde incluye una porción indentada (66) obtenida mediante una operación de conformado en caliente antes de la operación de recorte, y en el que la porción cizallada (70) está colocada inmediatamente adyacente a la porción indentada (66), caracterizado porque la porción indentada (66) incluye una sección transversal que tiene una pared sustancialmente plana que se extiende en un ángulo de sustancialmente cuarenta y cinco grados desde la primera superficie (22) la porción indentada (66) incluye una superficie inferior de indentación (76) que se extiende sustancialmente paralela a la primera superficie (22) e interseca la pared plana.

Description

DESCRIPCIÓN
Componente de chapa de metal
Antecedentes y sumario
La presente invención se refiere a un componente de chapa de metal. Un componente de chapa de metal de acero genérico que tiene las características definidas en el preámbulo de la reivindicación 1, se conoce, por ejemplo, por el documento US 2007/0107203 A1. Otros procedimientos de estampado, en los que se proporciona una ranura respectiva antes del estampado para evitar la aparición de rebabas, se conocen por los documentos WO 02/061822 A1, US 4362078 y JP 03047637.
Se pueden utilizar operaciones de estampado para modelar componentes de acero conformados. En algunos procedimientos, la chapa de acero se calienta antes de modelar una pieza en bruto conformada. La pieza en bruto conformada puede tratarse después térmicamente mediante una operación de templado. Una vez completado el procedimiento de tratamiento térmico, la pieza en bruto conformada presenta propiedades de resistencia mecánica muy altas. Por lo tanto, el modelado o recorte posterior de la pieza en bruto de acero laminado endurecida puede ser un desafío.
Puede que se requiera una operación de recorte después del procedimiento de tratamiento térmico para definir más una forma perimetral exterior o crear aberturas conformadas a través de la pieza en bruto de acero endurecida. Un troquel de recorte puede incluir un acero de recorte superior móvil respecto a un acero de recorte inferior con la pieza en bruto de acero endurecida colocada entre los aceros de recorte superior e inferior. Debido a las propiedades mecánicas de la pieza en bruto endurecida, las fuerzas impartidas en los bordes de los aceros de recorte superior e inferior pueden ser grandes. También pueden existir impactos localizados y cargas de choque. Como resultado de la operación de recorte, puede producirse un desgaste prematuro o una fractura de los aceros de recorte. Puede que hagan falta reparaciones o reemplazos costosos y prolongados de los aceros de recorte. Pueden existir problemas similares de vida útil y desgaste del troquel al estampar y/o recortar láminas de acero sin calentar y templar previamente la pieza en bruto. Los aceros de recorte pueden presentar un desgaste indeseable aunque la chapa de acero no se haya endurecido.
Para solucionar los problemas mencionados, la presente invención proporciona un componente de chapa de metal que tiene las características definidas en la reivindicación 1. Otras realizaciones preferidas se definen en las reivindicaciones dependientes.
Otras áreas de aplicabilidad se pondrán de manifiesto a partir de la descripción facilitada en el presente documento. Se entenderá que la descripción y los ejemplos específicos solo están concebidos con fines ilustrativos y no están concebidos para limitar el ámbito de la presente divulgación.
Dibujos
Los dibujos descritos en el presente documento solo tienen fines ilustrativos y no están concebidos para limitar el ámbito de la presente divulgación en modo alguno.
La Figura 1 es una vista en perspectiva de una pieza en bruto de chapa de metal antes de completar una operación de recorte;
la Figura 2 es una vista lateral en sección transversal de una pieza en bruto de chapa de metal modelada colocada dentro de una prensa de modelado;
la Figura 3 es una vista lateral en sección transversal de una chapa estampada que tiene un recorte de troquel integral colocado con una prensa de recorte de acuerdo con las enseñanzas de la presente divulgación;
la Figura 4 es una vista en sección transversal fragmentaria de una parte de pieza de una pieza en bruto de chapa de metal separada de una parte de desecho;
la Figura 5 es una vista lateral en sección transversal de una parte de la pieza en bruto modelada de la Figura 2; y
la Figura 6 es una vista lateral en sección transversal de otra pieza en bruto modelada de acuerdo con las enseñanzas de la presente divulgación.
Descripción detallada
La siguiente descripción es de naturaleza meramente ejemplar y no está concebida para limitar la presente divulgación, la aplicación ni los usos. Se entenderá que en todas las partes de los dibujos, números de referencia correspondientes indican piezas y características similares o correspondientes.
La Figura 1 representa una pieza en bruto modelada 10, conformada tridimensionalmente. La pieza en bruto 10 puede modelarse a partir de una chapa de aleación que incluya materiales tales como acero de ultra alta resistencia y acero martensítico. En un ejemplo, se puede utilizar un acero de aleación de boro. El acero se proporciona habitualmente en grosores que varían de 0,8 mm a 2 mm o más. Dependiendo del tipo de material y el grosor de la chapa, se puede proporcionar una bobina de material a la característica de estampado. Partes de la chapa de acero se suministran desde la bobina y se colocan dentro de un troquel de corte. El troquel de corte corta una longitud de material desde la bobina y también puede definir un perímetro exterior irregular de piezas en bruto individuales que se modelarán posteriormente.
La pieza en bruto se puede transferir a un horno en el que se puede calentar a una temperatura que facilite el modelado. En un ejemplo, el horno funciona a 920 °C. En otros casos, la pieza en bruto se puede calentar dentro de una prensa de modelado. En el presente ejemplo, la pieza en bruto precalentada o no precalentada se transfiere a una prensa de modelado en caliente 12 que incluye un troquel de modelado superior 14 y un troquel de modelado inferior 16. El troquel de modelado superior 14 incluye un cincel 18 que sobresale de una superficie 20. La superficie 20 define la forma de una superficie superior 22 de la pieza en bruto modelada 10. Una superficie superior 24 del troquel de modelado inferior 16 define la forma de una superficie inferior 26 de la pieza en bruto modelada 10.
Durante la operación de modelado, el troquel de modelado superior 14 y el troquel de modelado inferior 16 se pueden calentar hasta aproximadamente 700 °C. Los troqueles de modelado superior e inferior 14, 16 se mueven uno hacia otro para impartir una fuerza sobre la pieza en bruto 10. Durante la operación de modelado, se define el contorno de las superficies 22, 26 de la pieza en bruto modelada. De manera adicional, el cincel 18 deforma la pieza en bruto 10 para modelar una indentación o ranura 28 que se extiende hacia dentro desde la superficie 22. La ranura 28 es sustancialmente ininterrumpida y se extiende alrededor de la periferia de la pieza en bruto 10. Deberá apreciarse que la ranura 28 puede modelarse alternativamente como una serie de ranuras alineadas entre sí. Una parte de pieza 30 está definida en un lado de la ranura 28 mientras que una parte de desecho 32 está definida en el otro lado de la ranura 28 como se muestra en la Figura 1. En algunos casos, las posiciones relativas de la parte de pieza y la parte de desecho pueden invertirse si la otra parte es el producto deseado.
Una vez que la forma de la pieza en bruto modelada 10 y la ranura 28 se han definido dentro de la prensa de modelado 12, la pieza en bruto modelada 10 se enfría dentro del troquel. Esto se puede lograr enfriando el troquel de modelado superior 14 y el troquel de modelado inferior 16 mediante cualquier número de procedimientos previamente conocidos. La operación de templado cambia la microestructura del acero y endurece al menos partes de la pieza en bruto modelada 10. Deberá apreciarse que la pieza en bruto modelada 10 puede templarse alternativamente fuera de la prensa de modelado 12.
Después de la operación de templado, la pieza en bruto 10 tratada térmicamente y modelada se transfiere a una prensa de recorte 50. La prensa de recorte 50 incluye una almohadilla superior 52, un troquel de recorte inferior 54 y un troquel de recorte superior 56. La almohadilla superior 52 es manejable para sujetar la pieza en bruto modelada 10 contra el troquel de recorte inferior 54. El troquel de recorte superior 56 es móvil con respecto al troquel de recorte inferior 54 para separar la parte de pieza 30 de la parte de desecho 32.
El troquel de recorte inferior 54 incluye una esquina 58 colocada en comunicación con la ranura 28. La pieza en bruto modelada 10 se coloca dentro de la prensa de recorte 50 de manera que un borde 60 del troquel de recorte inferior 54 esté sustancialmente alineado con una parte inferior 62 de la ranura 28. En la parte inferior 62, existe un grosor mínimo "A" de la pieza en bruto modelada 10. La dimensión A se define como la distancia entre la superficie 26 y la parte inferior 62. Para separar la parte de pieza 30 de la parte de desecho 32, solo es necesario cizallar el grosor mínimo A en la operación de recorte. La parte inferior 62 también define una profundidad de la ranura "B" como la distancia desde la superficie 22 a la parte inferior 62. Para lograr una condición de borde deseable de la parte de pieza 30 después de la separación de la parte de desecho 32 y minimizar la carga de la prensa, puede que sea deseable mantener un grosor mínimo del material A en un rango de un tercio a dos tercios del grosor del material t. La forma de la ranura 28 también se puede variar para prolongar la vida útil de la prensa de modelado 12 y la prensa de recorte 50 mientras se produce una condición de borde deseable en la parte de pieza 30. A continuación se describirán con mayor detalle diversas formas de la ranura 28.
Como otro procedimiento para aumentar la vida útil del recorte, el troquel de recorte superior 56 se fabrica con un radio 64 en lugar de un borde afilado encontrado habitualmente en la mayoría de las perforadoras de chapa de metal. Se contempla que el radio 64 sea aproximadamente el 10% del grosor de chapa de metal t o puede ser alternativamente el 10 % del grosor A. Durante la operación de recorte, las tensiones de contacto se reducen y distribuyen a lo largo del radio 64, aumentando así el número de ciclos que puede funcionar el troquel de recorte superior 56 antes de necesitar reparación.
La ranura 28 incluye una primera pared 66 y una segunda pared 68. La primera pared 66 de la ranura 28 actúa como un recorte de troquel integrado a medida que el troquel de recorte superior 56 se mueve hacia el troquel de recorte inferior 54. La fractura de grosor mínimo A se produce antes de que la esquina 58 se cargue hasta una magnitud significativa. De esta manera, el troquel de recorte superior 56 y el troquel de recorte inferior 54 pueden utilizarse durante muchos más ciclos que los contemplados anteriormente debido al modelado de la ranura 28.
La Figura 4 representa la parte de pieza 30 separada de la parte de desecho 32. La parte de pieza 30 incluye una sección fracturada 70 correspondiente a la parte de grosor mínimo del material A y una pared 66 como se ha definido previamente. La Figura muestra una condición de borde deseable sin una rebaba que sobresalga de la superficie 22.
Si bien la descripción anterior se refiere principalmente a un procedimiento que incluye el modelado en caliente y el templado de la pieza de trabajo de acero, se apreciará que el ámbito de la presente divulgación también incluye procedimientos de estampado y modelado en frío. En particular, se contempla que la ranura 28 pueda modelarse durante una operación de estampado en frío. La chapa no se calienta antes de la operación de modelado. Además, la chapa estampada en frío no necesita ser tratada térmicamente, sino que puede pasar directamente de una prensa de modelado a una prensa de recorte similar a la prensa de recorte 50 descrita anteriormente. Puede que sea beneficioso incorporar la etapa de modelar la ranura 28 en láminas modeladas en frío que tengan grosores superiores o iguales a 3 mm. La carga de la prensa necesaria para separar una parte de pieza de una parte de desecho se reducirá enormemente debido a la presencia de la ranura 28.
Las Figuras 5 y 6 representan construcciones en sección transversal alternativas de la ranura 28, una ranura 28a y una ranura 28b. La Figura 5 representa las ranuras 28 y 28a. La ranura 28 incluye un ángulo incluido total de aproximadamente 90 °. La primera pared 66 define un ángulo "C" con una línea 72 que se extiende perpendicular a la superficie 22. El ángulo C puede ser de 45 °. La ranura 28 incluye la pared 68 en la que la pared 68 forma un ángulo "D" con la línea 72. El ángulo D puede ser de 45 °. Se contempla que la línea 72 pueda extenderse paralela a la dirección de movimiento de los troqueles de modelado 14, 16 o los troqueles de recorte 54, 56. Por lo tanto, puede que la línea 72 no sea siempre perpendicular a la superficie 22 si la pieza tiene una forma tridimensional.
Debido a que la segunda pared 68 está modelada sobre la parte de desecho 32, puede que sea deseable modelar la ranura 28a en lugar de la ranura 28. La ranura 28a puede incluir una segunda pared 68a que define un ángulo "E" con la línea perpendicular 72. El ángulo E puede oscilar entre 45 ° y 60 °. Un ángulo mayor puede facilitar el movimiento de material desde la parte de desecho 32 hacia la parte de pieza 30 durante el accionamiento de la prensa de modelado 12. El material de la parte de desecho 32 se arrastra hacia el área de la parte de pieza 30 que modela el troquel a medida que la pieza en bruto 10 se está conformando dentro de la prensa de modelado 12. Dependiendo de la profundidad de arrastre, el movimiento de material puede ser relativamente pequeño o relativamente grande. El aumento del ángulo E puede minimizar el desgaste del cincel 18 durante el procedimiento de modelado. En la realización de la Figura 5, la primera pared 66 y la segunda pared 68 así como la primera pared 66 y la segunda pared 68a se intersecan en la parte inferior 62.
La Figura 6 representa la ranura alternativa 28b. La ranura 28b incluye una primera pared 66b y una segunda pared 68b intersecándose con una pared inferior 76. La pared inferior 76 puede ser sustancialmente plana como se representa en la Figura 6 o, alternativamente, puede tener forma curvilínea. La pared inferior 76 se extiende sustancialmente paralela a la superficie 26. Incluyendo una zona aumentada "F" con un grosor mínimo A, la colocación de la pieza en bruto modelada 10 dentro de la prensa de recorte 50 tiene que ser menos precisa. En particular, el borde 60 del troquel de recorte inferior 54 puede estar alineado para intersecarse en cualquier lugar a lo largo de la pared inferior 76 o sustancialmente adyacente a la pared inferior 76 para proporcionar una condición de borde deseable sobre la parte de pieza 30.
Además, el análisis anterior desvela y describe realizaciones meramente ejemplares de la presente divulgación. Un experto en la técnica reconocerá fácilmente a partir de dicho análisis y de los dibujos y las reivindicaciones adjuntos, que se pueden realizar diversos cambios, modificaciones y variaciones en la misma sin apartarse del ámbito de la divulgación como se define en las siguientes reivindicaciones.

Claims (2)

REIVINDICACIONES
1. Un componente de chapa de metal (30), que comprende:
una primera superficie conformada tridimensionalmente (22);
una segunda superficie conformada tridimensionalmente (26) opuesta a la primera superficie (22); y
un borde que interconecta y se extiende alrededor del perímetro de las superficies conformadas primera y segunda (22, 26),
en el que el borde incluye una porción cizallada (70) obtenida mediante una operación de recorte,
en el que el borde incluye una porción indentada (66) obtenida mediante una operación de conformado en caliente antes de la operación de recorte, y
en el que la porción cizallada (70) está colocada inmediatamente adyacente a la porción indentada (66), caracterizado porque
la porción indentada (66) incluye una sección transversal que tiene una pared sustancialmente plana que se extiende en un ángulo de sustancialmente cuarenta y cinco grados desde la primera superficie (22) la porción indentada (66) incluye una superficie inferior de indentación (76) que se extiende sustancialmente paralela a la primera superficie (22) e interseca la pared plana.
2. El componente (30) de la reivindicación 1, en el que la superficie inferior de la indentación (76) interseca la porción cizallada (70).
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