ES2887329T3 - Procedimiento para producir una pieza moldeada - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para producir una pieza moldeada (1) a partir de una chapa de aluminio (2) que presenta una aleación de aluminio, en particular a partir de una aleación de aluminio de la serie 5000, en el que al menos la chapa de aluminio (2) se introduce en una herramienta de conformación (3) y se conforma en frío mediante esta y, en una etapa adicional o en etapas adicionales, la chapa de aluminio (2) conformada en frío se calienta al menos una vez, al menos en algunas áreas, y se conforma adicionalmente al menos una vez, caracterizado por que la chapa de aluminio (2) conformada en frío se calienta por debajo de la temperatura de recristalización de la aleación de aluminio entre 150 y 350 grados Celsius y por que la chapa de aluminio (2) calentada se somete todavía a una conformación adicional antes de que alcance una temperatura que la chapa de aluminio (2) presenta durante su conformación en frío, en donde la chapa de aluminio (2) se conforma mediante embutición profunda o mediante una combinación de embutición profunda y estirado.
Description
DESCRIPCIÓN
Procedimiento para producir una pieza moldeada
Campo técnico
La invención se refiere a un procedimiento para producir una pieza moldeada a partir de una chapa de aluminio que presenta una aleación de aluminio, en particular a partir de una aleación de aluminio de la serie 5000, en el que al menos la chapa de aluminio se introduce en una herramienta de conformación y se conforma en frío mediante esta y, en una etapa adicional o en etapas adicionales, la chapa de aluminio conformada en frío se calienta al menos una vez, al menos en algunas áreas, y se conforma adicionalmente al menos una vez. Un procedimiento de este tipo se describe, por ejemplo, en el documento US-A-2005199032.
Estado de la técnica
Para poder lograr un alto grado de conformación con una resistencia relativamente alta de una pieza moldeada, se conoce por el estado de la técnica (DE 10 2008 032 911 A l) someter una chapa de aluminio, primero, a una conformación en frío a temperatura ambiente, luego a un calentamiento o a un envejecimiento térmico y, finalmente, a otra conformación en frío a temperatura ambiente. La etapa intermedia de envejecimiento térmico tiene como objetivo reducir el endurecimiento por deformación en frío, que se producen por la conformación en frío para poder garantizar así un mayor grado de conformación. Una desventaja de este procedimiento conocido es su duración de procedimiento relativamente larga, porque en particular el envejecimiento térmico con su calentamiento y posterior enfriamiento requiere mucho tiempo. Con un procedimiento de este tipo no es posible lograr tiempos de paso rápidos o una adaptación flexible al número de piezas moldeadas que está previsto producir. Además, el envejecimiento térmico en un horno es relativamente costoso y también requiere una gran cantidad de espacio, por lo que no se puede utilizar para producir piezas moldeadas a bajo coste.
Además, se conoce por el estado de la técnica (EP 0726 106 A l) llevar una pieza de trabajo a un autoclave para su envejecimiento térmico después de una etapa de conformación en frío. Durante este envejecimiento térmico, se lleva la pieza de trabajo a deformación por fluencia mediante una herramienta de prensado para mantener la pieza de trabajo dimensionalmente estable, por un lado, y poder compensar cualquier inexactitud de contorno residual en la pieza de trabajo, así como tensiones residuales que conduzcan a una recuperación elástica, por el otro. Con este procedimiento no se pueden lograr tiempos de paso relativamente cortos en la producción de una pieza moldeada ni altos grados de conformación en la pieza moldeada, en particular porque una conformación requiere una fluencia por encima del límite de fluencia de la pieza moldeada.
Exposición de la invención
Por lo tanto, la invención se plantea el objetivo de mejorar un procedimiento del tipo descrito al inicio de tal manera que, a pesar de una alta resistencia de la pieza moldeada, pueda lograrse un tiempo de paso rápido en la producción de la pieza moldeada y un nivel de producción de piezas moldeadas adaptable de manera flexible. Además, este procedimiento deberá conseguir una producción económica de piezas moldeadas.
La invención alcanza el objetivo planteado mediante las características de la reivindicación 1.
Si la chapa de aluminio calentada se somete a una conformación adicional antes de que alcance la temperatura que la chapa de aluminio presenta durante su conformación en frío, entonces no solo se puede reducir el lapso de tiempo entre las dos etapas de conformación, de modo que puedan lograrse tiempos de paso relativamente cortos, sino que también puede comprobarse que esto no reduce significativamente la resistencia de la pieza moldeada en comparación con otros procedimientos. Esto se debe a que el calentamiento puede aprovecharse, o de todas formas puede recurrirse al mismo, para la recuperación de la estructura de la aleación de aluminio con el fin de poder contrarrestar el endurecimiento por deformación en frío no deseable. Esto es posible de todas formas, sin problemas, para un experto en la técnica a través de los parámetros tiempo y/o nivel de temperatura durante el calentamiento y, dado el caso, también a través del tiempo de enfriamiento posterior. Los parámetros durante el calentamiento y durante el enfriamiento, que debido a ello no se descarta, de la chapa de aluminio pueden seleccionarse o ajustarse de todas formas de tal manera que, por ejemplo, la chapa de aluminio pueda someterse a la deformación adicional antes de que la chapa de aluminio calentada y conformada en frío se enfríe a temperatura ambiente. Sin embargo, esto no impide que la chapa de aluminio se caliente y/o se enfríe varias veces hasta la conformación adicional; solo puede ser decisivo que la chapa de aluminio calentada se someta a la conformación adicional todavía antes de que se alcance una temperatura que la chapa de aluminio presenta durante su conformación en frío. De acuerdo con la invención, se puede crear ahora un procedimiento que pueda combinar las ventajas contrarias del estado de la técnica de un tiempo de paso corto, por un lado, con un grado de conformación relativamente alto y una resistencia relativamente alta, por el otro. Para aumentar el grado de conformación, también es concebible que la chapa de aluminio conformada en frío y calentada en una etapa adicional, se alimente
directamente a la conformación adicional sin enfriamiento significativo y que luego la chapa de aluminio se someta a una conformación semicaliente por debajo de la temperatura de recristalización o a una conformación en caliente por encima de la temperatura de recristalización de la aleación de aluminio. En cualquier caso, al evitar el envejecimiento térmico se puede crear un procedimiento con el que pueda tener lugar un mecanizado relativamente continuo de la chapa de aluminio. Tales procedimientos también se denominan procedimientos "en línea", ya que no hay necesidad de respetar tiempos de almacenamiento considerables desde la primea etapa de procedimiento hasta la pieza moldeada acabada. Por esta razón, en la producción de una pieza moldeada con una aleación de aluminio, el procedimiento de acuerdo con la invención también puede prescindir de superficies de producción relativamente grandes, que tienen que existir, por ejemplo, debido al almacenamiento durante el envejecimiento térmico, de modo que también puede lograrse así una producción rentable. Además, se puede evitar así un horno para el envejecimiento térmico, lo que significa que para ello no es necesario producir un número considerable de chapas de aluminio conformadas en frío, de modo que el procedimiento de acuerdo con la invención permite lograr un nivel de producción adaptable de manera flexible. También se señala que una chapa de aluminio puede entenderse como un producto de laminación acabado plano a partir de un material de aluminio o una aleación de aluminio.
Si la chapa de aluminio se conforma a una forma parcial de la pieza moldeada por conformación en frío y a la forma final de la pieza moldeada por conformación adicional, pueden surgir mayores grados de conformación en la pieza moldeada porque la chapa de aluminio puede estar expuesta a mayores cargas por una conformación adicional calentada. Además, o como alternativa a esto, durante la conformación en frío puede empezarse con una conformación reducida de la chapa de aluminio a una forma parcial, de modo que también cabe esperar un riesgo reducido de que se produzca endurecimiento por deformación en frío. En particular, el grado de conformación durante la conformación en frío se puede ajustar de tal manera que el calentamiento realizado en una etapa siguiente y, dado el caso, el enfriamiento sean suficientes para reducir el endurecimiento por deformación en frío en la estructura de tal manera que no quepa esperar ninguna variación significativa.
Una recuperación de la estructura después de la conformación en frío se obtiene como resultado por el hecho de que la chapa de aluminio conformada en frío se calienta por debajo de la temperatura de recristalización de la aleación de aluminio, entre 150 y 350 grados Celsius.
Si se proporciona un lubricante resistente a la temperatura a la chapa de aluminio antes de la conformación en frío, el procedimiento de acuerdo con la invención puede permitir no eliminar el lubricante de la chapa de aluminio hasta una etapa posterior a la conformación adicional. El lubricante aplicado puede permanecer así sobre la chapa de aluminio durante el procedimiento porque su desintegración puede evitarse evitando el envejecimiento térmico conocido por el estado de la técnica. Las etapas de limpieza costosas y que requieren mucho tiempo se reducen ventajosamente porque el lubricante no se elimina de la chapa de aluminio hasta una etapa posterior a la conformación adicional. Se conocen por el estado de la técnica agentes o sustancias lubricantes con una resistencia a la temperatura de hasta 350 grados Celsius.
Se obtienen propiedades ventajosas para la producción de la pieza moldeada cuando la chapa de aluminio se conforma al menos parcialmente mediante embutición profunda. También se puede aplicar una combinación de embutición profundo y estirado para conformar la chapa de aluminio.
Si la chapa de aluminio se introduce en una herramienta de conformación durante la conformación adicional, entonces se pueden crear condiciones de procedimiento ventajosas para producir la pieza moldeada. Además, es posible que se vuelva a utilizar la herramienta de conformación ya utilizada para la conformación en frío, lo que puede ahorrar costes. Si se calienta la herramienta de conformación, se puede reducir cualquier posible enfriamiento de la chapa de aluminio.
Si la chapa de aluminio conformada en frío se recorta al menos parcialmente antes y/o después de la conformación adicional, entonces es posible lograr una precisión particular de la pieza moldeada así creada.
Breve descripción del dibujo
En las figuras se muestra, a modo de ejemplo, una secuencia de ejemplo del procedimiento de acuerdo con el objeto de la invención. Muestran
la Fig. 1 el rociado de una chapa de aluminio con lubricante,
la Fig. 2 una etapa de conformación en frío de la chapa de aluminio con una herramienta de conformación, la Fig. 3 un recorte de la chapa de aluminio conformada en frío con una herramienta adicional, las Fig. 4a y 4b posibilidades alternativas para calentar la chapa de aluminio conformada en frío,
la Fig. 5 una nueva conformación de la chapa de aluminio calentada en una herramienta de conformación, la Fig. 6 un recorte final definitivo de la chapa de aluminio con una herramienta y
la Fig. 7 la pieza moldeada producida mediante el procedimiento.
Modos de llevar a cabo la invención
De acuerdo con las figuras 1 a 6 se describe, a modo de ejemplo, con más detalle el procedimiento de acuerdo con la invención para la producción de una pieza moldeada 1 según la figura 7. De acuerdo con la figura 1, se puede ver, por tanto, que una chapa de aluminio 2, que presenta una aleación de aluminio, por ejemplo de las series 5000, 6000 o 7000, se somete a una variación de la forma, en particular a una conformación, según la figura 2. La serie 5000 en particular ha demostrado ser la preferida porque esta aleación es relativamente fuerte, maleable y más fácil de procesar. Para la conformación, la chapa de aluminio 2 se introduce en la herramienta de conformación 3 y se conforma en frío en la misma a temperatura ambiente, en particular por embutición profunda. A continuación, la chapa de aluminio 2 conformada en frío se retira de la herramienta de formación 3 y se calienta mediante un quemador de gas 4 representado esquemáticamente de acuerdo con la figura 4a. Otras formas de calentar la chapa de aluminio 2 son concebibles y resultan familiares para un experto en la técnica; por ejemplo, esto se puede realizar mediante gofrera, infrarrojos, láser, inducción, ultrasonidos y/o también mediante procedimientos conductores. En general, la chapa de aluminio 2 conformada en frío se puede calentar en su totalidad o en parte; en este último caso esto puede ser en o en el área circundante de las áreas de la chapa de aluminio 2 que están más solicitadas por la conformación. Están previstas temperaturas de 150 a 350 grados Celsius de acuerdo con la invención y el calentamiento se sitúa por debajo de la temperatura de recristalización de la aleación de aluminio. En una etapa adicional según la figura 5, la chapa de aluminio 2 se somete ahora a una conformación adicional con una herramienta de conformación 5, pudiendo representar esta herramienta de conformación 5 también, dado el caso, la herramienta de conformación 3 según la figura 2. También en este caso, la chapa de aluminio 2 se somete a embutición profunda con la ayuda de la herramienta de conformación 5. Para crear condiciones previas especiales para la fabricación de la pieza moldeada 1, la chapa de aluminio 2 durante esta conformación adicional según la figura 5 presenta al menos parcialmente una temperatura superior a la temperatura durante la conformación en frío. Esto se puede lograr porque, antes de que la chapa de aluminio 2 conformada en frío calentada se enfríe a su temperatura durante la conformación en frío según la figura 2, la chapa de aluminio 2 se somete a la conformación adicional según la figura 5. Por tanto, es posible crear un procedimiento "en línea" en la producción porque el envejecimiento térmico conocido por el estado de la técnica no puede interrumpir el procedimiento de acuerdo con la invención. De esta manera, es posible reaccionar más rápidamente a las necesidades de los clientes en cuanto a número de artículos, lo que, entre otras cosas, también puede evitar un almacenamiento costoso. A esto se añade que el procedimiento de acuerdo con la invención también permite proporcionar un dispositivo con una menor necesidad de espacio porque, por ejemplo, se puede evitar la necesidad de espacio relativamente grande para el envejecimiento térmico.
Para reducir el grado de endurecimiento por deformación en frío durante la primera conformación de la chapa de aluminio 2 según la figura 2, la chapa de aluminio 2 se lleva primero a una forma parcial 6 de la pieza moldeada 1 durante la conformación en frío. A continuación, la chapa de aluminio 2 o la forma parcial 6 se lleva a la forma final 7 de la pieza moldeada 1 mediante la conformación adicional según la figura 5. La conformación diferente según las figuras 2 y 5 se puede observar, por ejemplo, en las partes izquierdas de las herramientas de moldeo 3 y 5 que son de diferente altura. Por tanto, se puede ver en las figuras 2 y 4 que la chapa de aluminio 2 se conforma en mayor medida durante la conformación adicional en comparación con la conformación en frío, con el fin de obtener un menor endurecimiento por deformación en frío durante la conformación en frío. Sin embargo, el grado de conformación en las dos etapas para la conformación también se puede invertir o igualar, lo que no se ha representado con más detalle.
Antes de la conformación en frío de la chapa de aluminio 2, se proporciona a la misma un lubricante 8 resistente a la temperatura. Para esta representación de la etapa de procedimiento, en la figura 1 se muestra una boquilla de pulverización 9, a través de la cual se puede aplicar el lubricante 8 a la chapa de aluminio 2. Dado que el procedimiento de acuerdo con la invención puede evitar largas etapas de procedimiento, como las que se producen, por ejemplo, en el envejecimiento térmico, y por el contrario, la chapa de aluminio 2 se moldea dando lugar a una pieza moldeada 1 en intervalos de tiempo relativamente cortos, el lubricante 8, siempre que sea resistente a la temperatura, puede permanecer hasta la última etapa de procedimiento sobre la chapa de aluminio 2 sin temor a la desintegración del lubricante 8. De este modo se pueden evitar complicados procesos de limpieza o la aplicación repetida de lubricante 8. A diferencia del estado de la técnica, es por tanto concebible no eliminar el lubricante 8 de la chapa de aluminio 2 hasta una etapa posterior a la conformación adicional según la figura 5, lo que puede tener lugar, por ejemplo, en la etapa según la figura 7.
Puede tener lugar un calentamiento de la chapa de aluminio 2 conformada en frío particularmente uniforme y/o posicionado con precisión si esta se introduce en contramoldes 10, 11 de una herramienta de calentamiento 12 que se ajustan al menos parcialmente a la forma de la chapa de aluminio 2, herramienta de calentamiento 12 que está representada en la figura 4b. Están previstos medios de calentamiento 13 a lo largo del contorno de los contramoldes 10, 11 en los puntos del calentamiento deseado.
Después de la conformación en frío según la figura 2, la chapa de aluminio 2 conformada en frío se introduce en una herramienta 14 para poder recortarla al menos a una medida parcial. Esta herramienta 14 ya puede estar provista de medios para calentar la chapa de aluminio 2 conformada en frío, aunque esto no se ha representado con más
detalle. Sin embargo, de esta manera se podría evitar la etapa de procedimiento según la figura 4a o 4b.
Después de la conformación adicional según la figura 5, la forma final 7 se puede recortar adicionalmente, para lo cual se introduce en una herramienta 15 en la figura 6. Esta herramienta 15 también puede estar representada por la herramienta 14 según la figura 3. Asimismo, en esta etapa de procedimiento según la figura 6 o en otras etapas de procedimiento no representadas, la forma final 7 puede biselarse y/o posiblemente también perforarse.
Claims (6)
1. Procedimiento para producir una pieza moldeada (1) a partir de una chapa de aluminio (2) que presenta una aleación de aluminio, en particular a partir de una aleación de aluminio de la serie 5000, en el que al menos la chapa de aluminio (2) se introduce en una herramienta de conformación (3) y se conforma en frío mediante esta y, en una etapa adicional o en etapas adicionales, la chapa de aluminio (2) conformada en frío se calienta al menos una vez, al menos en algunas áreas, y se conforma adicionalmente al menos una vez, caracterizado por que la chapa de aluminio (2) conformada en frío se calienta por debajo de la temperatura de recristalización de la aleación de aluminio entre 150 y 350 grados Celsius y por que la chapa de aluminio (2) calentada se somete todavía a una conformación adicional antes de que alcance una temperatura que la chapa de aluminio (2) presenta durante su conformación en frío, en donde la chapa de aluminio (2) se conforma mediante embutición profunda o mediante una combinación de embutición profunda y estirado.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que la chapa de aluminio (2) se conforma a una forma parcial (6) de la pieza moldeada (1) mediante la conformación en frío y a la forma final (7) de la pieza moldeada (1) mediante la conformación adicional.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que, antes de la conformación en frío, se proporciona a la chapa de aluminio (2) un lubricante (8) resistente a la temperatura, no eliminándose el lubricante (8) de la chapa de aluminio (2) hasta una etapa posterior a la conformación adicional.
4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que la chapa de aluminio (2) se introduce en una herramienta de conformación (5), en particular calentada, durante la conformación adicional.
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que para calentar la chapa de aluminio (2) conformada en frío, esta se introduce en un contramolde (10, 11) de una herramienta de calentamiento (12) que se ajusta al menos parcialmente a la forma de la chapa de aluminio.
6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que la chapa de aluminio (2) conformada en frío se recorta al menos parcialmente antes y/o después de la conformación adicional.
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