ES2901189T3 - Unidad de atemperado y procedimiento de atemperado para un dispositivo de horno para el tratamiento térmico de una pieza en bruto - Google Patents

Unidad de atemperado y procedimiento de atemperado para un dispositivo de horno para el tratamiento térmico de una pieza en bruto Download PDF

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Abstract

Unidad de atemperado para un dispositivo de horno (100) para el tratamiento térmico de una pieza en bruto (101), en particular una pieza en bruto metálica (101), en donde la unidad de atemperado comprende un cuerpo de atemperado (103), que puede disponerse en una cámara de horno (113) del dispositivo de horno (100), teniendo el cuerpo de atemperado (103) una pluralidad de taladros de alojamiento (104), y una pluralidad de clavijas de atemperado (105), estando las clavijas de atemperado (105) montadas de forma móvil con respecto al cuerpo de atemperado (103) en los taladros de alojamiento (104) y pudiendo moverse entre una primera posición, en la que las clavijas de atemperado (105) están separadas de la pieza en bruto, y una segunda posición, en la que las clavijas de atemperado (105) están en contacto térmico con la pieza en bruto, estando el cuerpo de atemperado (103) en contacto térmico con las clavijas de atemperado (105), de tal manera que éstas pueden ajustarse a una temperatura por medio del cuerpo de atemperado (103), caracterizada porque las clavijas de atemperado (105) pueden ser controladas de tal manera, que un grupo de atemperado (106) de las clavijas de atemperado (105) puede extenderse desde el cuerpo de atemperado (103) en dirección a la pieza en bruto (101) hasta la segunda posición, de manera que se puede generar un contacto térmico entre el grupo de atemperado (106) de las clavijas de atemperado (105) con una zona de atemperado predeterminada de la pieza en bruto (101), y porque las clavijas de atemperado (105) que no pertenecen al grupo de atemperado (106) permanecen en la primera posición.

Description

DESCRIPCIÓN
Unidad de atemperado y procedimiento de atemperado para un dispositivo de horno para el tratamiento térmico de una pieza en bruto
La presente invención se refiere a una unidad de atemperado para un dispositivo de horno para el tratamiento térmico de una pieza en bruto. Además de esto, la presente invención se refiere a un sistema de atemperado con al menos dos unidades de atemperado y a un procedimiento para hacer funcionar una unidad de atemperado.
Antecedentes de la invención
En la fabricación de componentes metálicos, cada vez son mayores los requisitos impuestos a la capacidad de ajuste exacto de las zonas estructurales individuales y de las zonas correspondientes con la resistencia deseada. En la construcción de carrocerías de automóviles, por ejemplo, se prefiere que los componentes sean ligeros y, al mismo tiempo, tengan la resistencia y el comportamiento de deformación deseados. En las zonas de la carrocería que pueden estar sometidas a cargas especialmente elevadas en caso de choque, se utilizan componentes endurecidos a presión, fabricados con aceros de alta resistencia y con diferentes zonas dúctiles. Como ejemplos de estos componentes cabe mencionar las columnas A y B, el parachoques y las vigas de impacto de las puertas de un vehículo de motor.
Los componentes con diferentes zonas dúctiles se producen, por ejemplo, teniendo zonas de piezas en bruto metálicas, que son tratadas térmicamente de manera diferente. Este tratamiento térmico diferente de las distintas zonas de las piezas en bruto metálicas se controla, por ejemplo, mediante un ajuste específico de distintos perfiles de temperatura o de enfriamiento.
El documento DE102015113407 divulga un dispositivo y un procedimiento para atemperar una pieza en bruto. El dispositivo DE102015113407 no revela, sin embargo, la posibilidad de un atemperado local preciso sólo sobre una zona específica de la pieza en bruto.
Representación de la invención
Es una tarea de la presente invención proporcionar un dispositivo para ajustar con precisión zonas estructurales de una pieza en bruto.
Esta tarea se lleva a cabo con una unidad de atemperado para un dispositivo de horno para el tratamiento térmico de una pieza en bruto, un sistema de atemperado y un procedimiento para hacer funcionar una unidad de atemperado según las reivindicaciones independientes.
Según un primer aspecto de la presente invención, se describe una unidad de atemperado para un dispositivo de horno para el tratamiento térmico de una pieza en bruto, en particular una pieza en bruto metálica. La unidad de atemperado tiene uno o más cuerpos de atemperado, que pueden estar dispuestos en una cámara del horno del dispositivo de horno. El cuerpo de atemperado tiene un gran número de taladros de alojamiento (en particular, configurados como aberturas pasantes). Además de esto, la unidad de atemperado tiene una pluralidad de clavijas de atemperado, en donde las clavijas de atemperado están montadas de forma móvil en los taladros de alojamiento en relación con el cuerpo de atemperado. Las clavijas de atemperado pueden controlarse de tal manera, que un grupo de atemperado de las clavijas de atemperado puede extenderse desde el cuerpo de atemperado en dirección a la pieza en bruto, de manera que se pueda generar un contacto térmico entre las clavijas de atemperado del grupo de atemperado con una zona de atemperado predeterminada de la pieza en bruto.
De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, se proporciona un procedimiento para hacer funcionar una unidad de atemperado para un dispositivo de horno para el tratamiento térmico de una pieza en bruto, en particular una pieza en bruto metálica. De acuerdo con el procedimiento, las clavijas de atemperado se controlan de tal manera, que un grupo de atemperado de las clavijas de atemperado se extiende desde un cuerpo de atemperado en dirección a la pieza en bruto, de modo que se puede generar un contacto térmico entre las clavijas de atemperado del grupo de atemperado con una zona de atemperado predeterminada de la pieza en bruto. El cuerpo de atemperado puede estar dispuesto en una cámara de horno del dispositivo de horno, en donde el cuerpo de atemperado tiene una pluralidad de taladros de alojamiento y las clavijas de atemperado están montadas de forma móvil en relación con el cuerpo de atemperado en los taladros de alojamiento.
La pieza en bruto describe una pieza metálica o un producto semiacabado, a partir del (de la) cual se fabrica un componente con una forma y ductilidad deseadas. Por ejemplo, la pieza en bruto es una chapa metálica con un grosor inferior a unos 2 cm, en particular inferior a aproximadamente 1 cm. Por medio del componente metálico, por ejemplo, se puede fabricar un dispositivo metálico como un componente de vehículo de motor. Por ejemplo, el componente del vehículo de motor puede ser una columna A o B de un vehículo de motor, un parachoques o una viga de impacto de la puerta de un vehículo de motor.
El dispositivo de horno está configurado para calentar la pieza en bruto. La pieza en bruto se calienta o se enfría en el equipo del horno hasta una temperatura deseada, por ejemplo, hasta la temperatura de austenización. Por ejemplo, la temperatura de austenización es de aproximadamente 750° C a aproximadamente 1.000° C, en donde el límite inferior de la temperatura de austenización depende del material del componente metálico (partes de acero y aleación). Por encima de la temperatura de austenización, el componente metálico presenta una estructura austenítica completa.
La unidad de atemperado puede proporcionar una refrigeración de piezas en bruto (es decir, por ejemplo, una mercancía en piezas metálica, pero también una tira metálica) en una zona caliente (hasta 1.000°C) de la cámara de horno de un dispositivo de horno, para lograr diferentes valores de dureza en diferentes zonas de la pieza en bruto. A este respecto, se puede ajustar un rango de transición de duro a blando, dependiendo del ajuste del grupo de atemperado. La zona de atemperado deseada de la pieza en bruto se atempera específicamente, es decir, se calienta o se refrigera, con el grupo de atemperado de clavijas de atemperado definido más específicamente a continuación.
Además de esto, el refrigerador de contacto o la unidad de atemperado pueden utilizarse en diferentes atmósferas de gas (aire, aire seco, gases inertes) en la cámara de horno. La pieza en bruto que se va a tratar (mercancía en piezas o tira) puede revestirse con diversos revestimientos metálicos o de óxido metálico (aluminizado en caliente, galvanizado en caliente, etc.).
El dispositivo de horno comprende la cámara de horno o una pluralidad de diferentes cámaras de horno. Por ejemplo, se puede establecer una temperatura específica en cada cámara de horno, de modo que la pieza en bruto esté expuesta a una temperatura específica para su calentamiento o enfriamiento en cada una de las cámaras de horno. En particular, el dispositivo de horno puede estar configurado de tal manera, que se pueda establecer un perfil de temperatura predeterminado y variable en el tiempo en la cámara de horno. El perfil de temperatura actúa sobre la pieza en bruto, mientras la misma se encuentra en la cámara de horno de la carcasa del horno del dispositivo de horno. Por ejemplo, el dispositivo de horno puede estar configurado de tal manera, que la pieza en bruto se presente de forma estacionaria en la carcasa del horno y, por lo tanto, en una y la misma cámara de horno durante todo el proceso de atemperado. Alternativamente, el dispositivo de horno puede, por ejemplo, estar configurado según el tipo constructivo de un horno continuo, de modo que la pieza en bruto se transporta secuencial o continuamente a través de la cámara de horno o a través de varias cámaras de horno, dispuestas una detrás de otra a lo largo de la dirección de transporte.
Un perfil de temperatura predeterminado y variable en el tiempo (por ejemplo, un perfil de calentamiento y/o enfriamiento) describe un recorrido de temperatura local y/o temporal de una temperatura, que puede establecerse en una cámara de horno específica y que actúa sobre toda la pieza en bruto o sobre zonas predeterminadas de la misma. Por ejemplo, en el dispositivo de horno la pieza en bruto puede calentarse a una temperatura predeterminada en una primera cámara de horno y, en otro momento o en otra segunda cámara de horno, puede establecerse otra temperatura que actúe sobre la pieza en bruto y la enfríe o la caliente aún más.
Para ello, se pueden disponer elementos de calentamiento o de refrigeración en la cámara de horno, por ejemplo, para establecer un perfil de temperatura deseado en la cámara de horno, de modo que la pieza en bruto se caliente, se enfríe o se mantenga específicamente a la misma temperatura. Por ejemplo, la temperatura en una cámara de horno del dispositivo de horno puede establecerse entre unos 100° C y unos 1.000° C.
Para establecer selectivamente diferentes zonas dúctiles de una pieza en bruto, zonas específicas de la pieza en bruto se calientan de forma diferente a lo largo del tiempo y, en particular, se enfrían de forma diferente a lo largo del tiempo para, de esta manera, establecer diferentes zonas estructurales en las diferentes zonas de la pieza en bruto. En particular, al calentar el componente metálico, la velocidad de calentamiento puede ser de aproximadamente 1 K/s a aproximadamente 20 K/s. Mediante el atemperado de la cámara de horno y, en particular, el atemperado del elemento de tira que se describe en detalle más adelante, también se pueden enfriar, por ejemplo, zonas del componente metálico, es decir, se pueden alcanzar velocidades de enfriamiento de aproximadamente 1 K/s a aproximadamente 40 K/s.
En particular, en la presente invención, una zona de atemperado predeterminada puede ser atemperada específicamente, es decir, calentada o enfriada, con un grupo de temperado de clavijas de atemperado, para establecer las zonas estructuradas deseadas en la zona de atemperado. En particular, a este respecto unas zonas de atemperado predeterminadas de la pieza en bruto pueden enfriarse lenta o rápidamente, por ejemplo, poniendo el grupo de atemperado de las clavijas de atemperado en contacto térmico con una zona superficial predeterminada (zona de atemperado) de la placa que debe enfriarse. Alternativamente, en particular zonas predeterminadas de la pieza en bruto pueden ser calentadas rápidamente, poniendo el grupo de atemperado de las clavijas de atemperado en contacto térmico con una zona de atemperado predeterminada de la pieza en bruto, que debe ser calentada rápidamente.
Asimismo, por el término "contacto térmico" se entiende una interacción térmica entre dos elementos correspondientes, por ejemplo, las clavijas de atemperado, por un lado, y la pieza en bruto, por el otro, de modo que se hace posible un intercambio rápido de temperatura entre los dos elementos correspondientes. Este intercambio rápido de temperatura entre los dos elementos correspondientes (por ejemplo, las clavijas de atemperado, por un lado, y la pieza en bruto, por otro) puede lograrse, en particular, mediante el contacto físico de las clavijas de atemperado del grupo de atemperado con la zona de atemperado de la pieza en bruto. Esto significa, por ejemplo, que las clavijas de atemperado del grupo de atemperado tocan la zona deseada (zona de atemperado) de la pieza en bruto, de tal modo que la energía térmica se pueda intercambiar rápidamente. Esto provoca una refrigeración o un calentamiento de la zona de atemperado de la pieza en bruto.
Alternativamente, se puede entender por contacto térmico, que hay una pequeña distancia entre las clavijas de atemperado del grupo de atemperado y la zona de atemperado de la pieza en bruto, es decir, una distancia entre aproximadamente 1 milímetro y aproximadamente 5 centímetros, para poder establecer estructuras definidas con durezas correspondientemente diferentes.
En particular, el cuerpo de atemperado tiene una gran capacidad de almacenamiento de calor, de tal manera que el mismo puede llevar a cabo un atemperado (calentamiento o enfriamiento) de las clavijas de atemperado. Como se describe en detalle más adelante con respecto a varias formas de realización a modo de ejemplo, el cuerpo de atemperado puede estar dispuesto de forma intercambiable en la cámara de horno y/o provisto por medio de un dispositivo de refrigeración o calentamiento (es decir, un dispositivo de atemperado). El cuerpo de atemperado puede ser, por ejemplo, un cuerpo hueco que se rellena con un medio de refrigeración. El medio de refrigeración puede ser, por ejemplo, un medio líquido o gaseoso, como por ejemplo el agua u otros líquidos o gases adecuados. Las paredes del cuerpo de atemperado pueden estar hechas de un material con una alta conductividad térmica, como por ejemplo un material metálico.
En consecuencia, el cuerpo de atemperado tiene una pluralidad de taladros de alojamiento, en cada uno de los cuales se puede insertar una de las clavijas de atemperado. Dependiendo de la zona de atemperado de la pieza en bruto, es decir, de la zona que debe ser atemperada por las clavijas de atemperado, determinadas clavijas de atemperado pueden combinarse en el grupo de atemperado y desplazarse en dirección a la placa. Las clavijas de atemperado del grupo de atemperado pueden estar dispuestas de forma que pueden moverse entre una primera posición y una segunda posición, de tal manera que las clavijas de atemperado del grupo de atemperado se presentan en la primera posición alejadas de la pieza en bruto sin contacto térmico con la pieza en bruto y, en la segunda posición, se presentan en contacto térmico con la pieza en bruto. Las clavijas de atemperado que no pertenecen al grupo de atemperado no se trasladan y permanecen en la primera posición, es decir, a una distancia de la pieza en bruto. Las clavijas de atemperado pueden apoyarse directamente en la superficie de la pieza en bruto. Las elevaciones en el contorno de la superficie de la pieza en bruto desplazan las correspondientes clavijas de atemperado en dirección al cuerpo de atemperado y las depresiones en el contorno de la superficie de la pieza en bruto alejan las correspondientes clavijas de atemperado del cuerpo de atemperado. De este modo, incluso en el caso de un diseño no plano de la pieza en bruto, las clavijas de atemperado pueden apoyarse en la superficie de la pieza en bruto. Esto significa que se puede realizar un atemperado (calentamiento o enfriamiento) homogéneo de la pieza en bruto incluso con piezas en bruto irregulares. La unidad de atemperado configura, por ejemplo, un refrigerador de contacto (el llamado refrigerador de clavos). Las clavijas de atemperado, por ejemplo, configuran elementos de contacto con la pieza en bruto.
Las clavijas de atemperado del grupo de atemperado están dispuestas de tal forma desplazables en los respectivos taladros de alojamiento del cuerpo de atemperado que, en la segunda posición, las clavijas de atemperado pueden colocarse sobre una superficie de la pieza en bruto y pueden adaptarse a un contorno de la superficie de la pieza en bruto. Las clavijas de atemperado están diseñadas constructivamente de tal manera, que pueden compensar las irregularidades de las piezas en bruto. Cuando la pieza en bruto se enfría, ésta puede deformarse. En una forma de realización, las clavijas de atemperado pueden estar suspendidas libremente en el refrigerador o cuerpo de atemperado y desplazarse libremente en la dirección de la pieza en bruto y, por lo tanto, pueden compensar irregularidades.
Las clavijas de atemperado están hechas, por ejemplo, de acero o de un material con alta conductividad térmica, como por ejemplo el magnesio, el cobre o el aluminio. Por ejemplo, las clavijas de atemperado pueden tener un diámetro de unos 4 a unos 15 milímetros. Por ejemplo, las clavijas de atemperado tienen una longitud de unos 5 a unos 50 centímetros, en particular de unos 10 a unos 20 centímetros.
El cuerpo de atemperado también está hecho de acero, por ejemplo, o de un material conductor de la temperatura, como por ejemplo el cobre. En una forma de realización a modo de ejemplo, las clavijas de atemperado tienen un diámetro de aproximadamente 4,8 milímetros, por ejemplo. En consecuencia, los taladros de alojamiento pueden tener un diámetro de aproximadamente 5 milímetros, por ejemplo. Para un guiado o una acción refrigerante mejores, o una retro-refrigeración rápida de las clavijas de atemperado, el cuerpo de atemperado puede tener un grosor de unos 10 a unos 50 centímetros.
Según la presente invención, el grupo de atemperado puede ampliarse o modificarse de forma flexible y adaptarse, en consecuencia, a diferentes zonas de atemperado de la pieza en bruto. A este respecto, las clavijas de atemperado pueden ser controladas individualmente o en grupos, especialmente con los mecanismos de control que se describen en detalle más adelante. De esta manera, se puede definir un grupo de atemperado como se desee, que enfría ciertas zonas de atemperado de la pieza en bruto con una curva de atemperado predeterminada (por ejemplo, con una determinada velocidad de enfriamiento), mientras que las zonas de la pieza en bruto alrededor de la zona de atemperado no son atemperadas por la clavija de atemperado del grupo de atemperado.
Según otra forma de realización a modo de ejemplo, el cuerpo de atemperado comprende un canal de atemperado para un fluido de atemperado para atemperar la temperatura del cuerpo de atemperado. El cuerpo de atemperado puede, por ejemplo, estar diseñado como un perfil hueco y formar, de esta manera, un volumen de refrigeración interior o el canal de atemperado. Los taladros de alojamiento pueden estar dispuestos en filas y columnas predeterminadas en el cuerpo de atemperado. El canal de atemperado rodea el taladro de alojamiento. El canal de atemperado o el volumen de atemperado en el cuerpo de atemperado puede llenarse y vaciarse con fluido a través de una conexión de fluido. El fluido para el atemperado es en particular gaseoso o líquido. Por ejemplo, el medio puede ser un refrigerante o un líquido refrigerante para refrigerar el cuerpo de atemperado. De este modo, una refrigeración/un calentamiento por líquido del cuerpo de atemperado puede implementarse, de modo que las clavijas de atemperado, que están en contacto térmico con el cuerpo de atemperado, estén permanentemente atemperadas.
Según otra forma de realización a modo de ejemplo, el cuerpo de atemperado se produce mediante fabricación aditiva. La fabricación aditiva según la presente solicitud presenta, por ejemplo, una impresión tridimensional, en donde el cuerpo de atemperado se produce capa a capa. A este respecto, se pueden utilizar diferentes variantes de impresión tridimensional. En una primera variante de la impresión tridimensional, se introduce un material imprimible, por ejemplo, en un cabezal de impresión. A continuación, el material imprimible se funde en el cabezal de impresión. El cabezal de impresión puede ser un extrusor calentable al que se alimenta el material. Dentro del extrusor, el material se funde, de tal manera que el material pueda ser transferido a través del extrusor (por ejemplo, a través de una tobera de extrusor) a una capa de soporte, sobre la que se va a aplicar y/o introducir el material fundido. El cabezal de impresión y la capa de soporte pueden moverse uno respecto a la otra. Después de que la capa se haya introducido/aplicado del cuerpo de atemperado se haya solidificado (endurecido), se forma seguidamente otra capa de la parte del cuerpo de atemperado mediante el cabezal de impresión.
La impresión tridimensional puede comprender además, en otra variante, la aplicación de un material imprimible, en particular un material en polvo, a una superficie de asiento, en donde el material se solidifica posteriormente de forma térmica, fotosensible o mediante un adhesivo. El adhesivo pega las partículas individuales del material en polvo, de tal manera que se forme una capa correspondiente. El adhesivo puede aplicarse a la capa de polvo mediante un cabezal de impresión. Durante la impresión 3D con polvo, la primera capa (inferior) se aplica a la capa de polvo mediante un adhesivo fluido. La impresora 3D dibuja una imagen 3D sobre la primera capa del lecho de polvo y pega entre sí las partículas de material del polvo. Tras este paso, se aplica otra fina capa de polvo a la primera capa y se repite el procedimiento de impresión 3D para crear una segunda capa. De este modo, se crea un modelo 3D del cuerpo de atemperado capa por capa pegando las capas de polvo entre sí. En este caso, el cuerpo de atemperado crece desde abajo hacia arriba. Para ello, el lecho de polvo se reduce en la altura de una capa de polvo, por ejemplo. El polvo y el adhesivo pueden estar compuestos de diferentes materiales.
En lugar de utilizar un adhesivo que pegue entre sí las partículas de material, en otra variante las capas individuales pueden fundirse y precisamente mediante un dispositivo de tratamiento térmico, como un láser. Este proceso de tratamiento térmico se denomina sinterización selectiva por láser (SLS) o fusión selectiva por láser (SLM). Mediante el tratamiento térmico de los materiales, se pueden utilizar metales, cerámicas o arena. Cuando se utiliza SLS o SLM como procedimiento de fabricación, la configuración de la capa del material en polvo se realiza mediante un láser, en donde el láser funde o sinteriza el material en polvo para formar al menos una capa del cuerpo de atemperado.
Además de esto, el material imprimible para formar el cuerpo de atemperado puede fundirse mediante fabricación aditiva utilizando un haz de electrones controlable, lo que se denomina fusión por haz de electrones (EBM). Este proceso de fabricación permite utilizar materiales con un punto de fusión más alto, como para fundir materiales de titanio.
Por ejemplo, el material imprimible se aplica mediante una boquilla de alimentación de material. El material imprimible, por ejemplo polvo, se suministra por medio de la boquilla de alimentación de material, de modo que el material imprimible a aplicar se pulveriza hacia fuera de la boquilla de alimentación de material. Por medio de la boquilla de alimentación de material, se puede suministrar una cantidad precisa de material, de manera que sólo la parte del portador de componentes que se va a imprimir necesita ser cubierta con una (nueva) capa de material imprimible, para formar el cuerpo de atemperado. Por ejemplo, la boquilla de alimentación de material para formar otra capa desde el cuerpo de atemperado es móvil. Dependiendo del movimiento de la boquilla de alimentación de material, se puede ajustar el grosor y la ubicación de la capa a formar. Este paso puede repetirse hasta obtener el espesor final de la capa. De esta manera, el cuerpo de atemperado se configura capa a capa por pulverización sobre el material imprimible.
Según una variante, una capa del cuerpo de atemperado se coloca en un lecho de material, por ejemplo, líquido o en polvo. Una capa del cuerpo de atemperado se solidifica entre la superficie del lecho de material y un sustrato. La solidificación o consolidificación puede llevarse a cabo mediante un dispositivo de tratamiento, que puede estar configurado para aplicar energía térmica a la superficie del lecho de material y/o para emitir una longitud de onda de luz predefinida para fotopolimerizar la superficie del lecho de material. Un material fluido líquido es, por ejemplo, un material fotosensible, en particular un material fluido que puede endurecerse de forma fotosensible bajo la luz ultravioleta del láser. Como proceso de fabricación adicional, que utiliza materiales fluidos, se puede aplicar el llamado modelado de chorro múltiple, el modelado de poli-chorro. En estos procedimientos, el material fluido se solidifica directamente durante la aplicación mediante una fuente de luz.
Según otra forma de realización a modo de ejemplo, el cuerpo de atemperado tiene unos manguitos que están dispuestos en los taladros de alojamiento. Los manguitos pueden, por ejemplo, estar hechos de un material altamente conductor de la temperatura. El cuerpo de atemperado tiene placas perforadas, por ejemplo, en donde los orificios forman los taladros de alojamiento. Los manguitos se introducen en estos taladros de alojamiento y se sueldan al intercambiador de calor o al cuerpo de atemperado. Por ejemplo, los taladros de alojamiento y/o los manguitos pueden ser aplomados y finalmente soldados en un horno de vacío. La unión soldada también puede crearse mediante soldadura en horno con gas inerte o mediante soldadura directa.
El cuerpo de atemperado puede, por ejemplo, ser fabricado integralmente y en una sola pieza. Como alternativa, el cuerpo de atemperado puede estar fabricado con varios módulos, que se sueldan entre sí a continuación. Los módulos pueden, por ejemplo, estar acoplados de forma desmontable entre sí o firmemente unidos entre sí, por ejemplo, mediante soldadura.
Según otra forma de realización a modo de ejemplo, las clavijas de atemperado tienen una forma cilíndrica con una superficie de base circular, elíptica o poligonal, en particular cuadrangular. En particular, si las clavijas de atemperado están configuradas con una forma cilíndrica con una superficie de base cuadrangular, se pueden insertar filas y columnas de clavijas de atemperado en una disposición muy densa en los correspondientes taladros de alojamiento del cuerpo de atemperado. De esta manera, se puede proporcionar una alta resolución correspondiente de clavijas de atemperado, que se pueden mover en los correspondientes taladros de alojamiento del cuerpo de atemperado. Esto significa que la zona de atemperado puede definirse con extrema precisión y de muchas maneras diferentes.
Según otra forma de realización a modo de ejemplo, al menos dos de las clavijas de atemperado difieren en su diámetro (o en la longitud de las aristas). Según otra forma de realización a modo de ejemplo, al menos dos de los taladros de alojamiento difieren en diámetro. En otras palabras, se pueden utilizar clavijas de atemperado con diferentes espesores de perfil. De esta manera, por ejemplo, en un centro, los taladros de alojamiento y las correspondientes clavijas de atemperado pueden ser más grandes que los taladros de alojamiento y las clavijas de atemperado que rodean el centro. Si hay varias clavijas o taladros de alojamiento dispuestos de forma estrecha entre ellos en un zona circundante alrededor del centro, se puede definir una zona de atemperado con mucha precisión en la zona del borde debido a la alta densidad de clavijas de atemperado, mientras que se pueden utilizar clavijas de atemperado más grandes en el centro, que, por ejemplo, configuran una mayor superficie de asiento con la pieza en bruto y, en consecuencia, un buen contacto térmico con la pieza en bruto.
Con las geometrías definidas del grupo de atemperado y de las clavijas de atemperado, se pueden establecer diferentes zonas de atemperado, es decir, zonas refrigeradas de la pieza en bruto, con rangos de dureza homogéneos o no homogéneos y ajustables, variando los tamaños de clavo y/o la potencia de refrigeración del cuerpo de refrigeración.
Según otra forma de realización a modo de ejemplo, la densidad (número de taladros de alojamiento por unidad de superficie) de los taladros de alojamiento en una primera zona del cuerpo de atemperado difiere de la densidad (número de taladros de alojamiento por unidad de superficie) de los taladros de alojamiento en una segunda zona del cuerpo de atemperado. En otras palabras, una primera distancia entre dos taladros de alojamiento en una primera zona del cuerpo de atemperado es diferente de una segunda distancia entre dos taladros de alojamiento en una segunda zona del cuerpo de atemperado. Por lo tanto, el número de clavijas de atemperado dispuestas en los taladros de alojamiento también puede diferir en diferentes zonas del cuerpo de atemperado. Al variar la separación de orificio entre los taladros de alojamiento, la potencia de refrigeración puede ajustarse y variar localmente, por ejemplo, de una zona a otra. Esto significa que las piezas en bruto laminadas de forma flexible también pueden ser tratadas térmicamente. Los espesores de chapa localmente diferentes requieren diferentes potencias de refrigeración de las clavijas de atemperado. Adaptando la potencia de refrigeración al grosor de chapa de las piezas en bruto mediante el número de clavijas de atemperado en diferentes zonas, sigue siendo posible conseguir las mismas propiedades estructurales en diferentes zonas de grosor de chapa.
Según otra forma de realización a modo de ejemplo, la unidad de atemperado tiene una placa de control a la que se acoplan las clavijas de atemperado. La placa de control está dispuesta en un lado del cuerpo de atemperado alejado de la pieza en bruto, en donde la placa de control está dispuesta de forma móvil en relación con el cuerpo de atemperado, de tal manera que la placa de control mueve las clavijas de atemperado (en particular, exclusivamente las clavijas de atemperado del grupo de atemperado) a través de los taladros de alojamiento del cuerpo de atemperado.
Por ejemplo, las clavijas de atemperado, y en particular las clavijas de atemperado del grupo de atemperado, pueden fijarse de forma inamovible a la placa de control, de modo que la placa de control empuja las clavijas de atemperado a través de los talados de alojamiento en la dirección de la pieza en bruto, cuando se mueve en la dirección del cuerpo de atemperado, o retira las clavijas de atemperado de la pieza en bruto cuando se mueve en la dirección opuesta a la dirección del cuerpo de atemperado.
La placa de control puede, por ejemplo, moverse en relación con el cuerpo de atemperado por medio de un motor de control que funciona eléctrica, magnética o electromagnéticamente o bien hidráulicamente.
Según otra forma de realización a modo de ejemplo, la placa de control tiene unos orificios pasantes en los que se montan de forma desplazable las clavijas de atemperado. Cada una de las clavijas de atemperado tiene una cabeza de clavija con un diámetro mayor que el correspondiente orificio pasante, en el que se inserta la correspondiente clavija de atemperado. Las clavijas de atemperado se introducen en los correspondientes orificios pasantes de tal forma, que se impida su caída en dirección al cuerpo de atemperado mediante las cabezas de las clavijas. Por ejemplo, la unidad de atemperado puede estar orientada de tal manera, que las clavijas de atemperado se muevan en dirección a la pieza en bruto debido a la gravedad, hasta que la cabeza de la clavija se apoye en la placa de control y se detenga una traslación posterior de la clavija de atemperado en dirección a la pieza en bruto. Si la clavija de atemperado experimenta una fuerza de compresión en contra de la dirección de la fuerza de gravedad, por ejemplo debido a una elevación sobre la pieza en bruto o debido a un mecanismo de retención, o bien debido a un bloqueo de un taladro de alojamiento correspondiente en el cuerpo de atemperado, la clavija de atemperado todavía puede moverse en contra de la dirección de la fuerza de gravedad en relación con la placa de control.
Por ejemplo, determinados taladros de alojamiento del cuerpo de atemperado pueden cerrarse específicamente, de tal manera que sólo las clavijas de atemperado del grupo de atemperado puedan pasar a través de los taladros de alojamiento que no están cerrados. En este caso, por ejemplo, la placa de control puede moverse en la dirección de la fuerza de gravedad o en la dirección del cuerpo de atemperado, de modo que las clavijas de atemperado del grupo de atemperado se trasladan mediante el cuerpo de atemperado en la dirección de la pieza en bruto, mientras que las otras clavijas de atemperado por fuera del grupo de atemperado descansan sobre el cuerpo de atemperado y no se trasladan en dirección a la pieza en bruto.
Según otra forma de realización a modo de ejemplo, la placa de control puede desplazarse a una distancia del cuerpo de atemperado de tal manera, que se forme un espacio intermedio entre la placa de control y el cuerpo de atemperado, en el que están presentes al menos algunas de las clavijas de atemperado. Se puede introducir un fluido de atemperado en el espacio intermedio para atemperar algunas de las clavijas de atemperado. Por ejemplo, se puede acomodar un líquido o un gas refrigerante en este espacio intermedio, para llevar a cabo un atemperado de las clavijas de atemperado.
Según otra forma de realización a modo de ejemplo, la unidad de atemperado comprende un elemento aislante para aislar térmicamente el cuerpo de atemperado de la pieza en bruto. El elemento aislante está dispuesto en el cuerpo de atemperado de tal manera, que una zona del cuerpo de atemperado, desde la que las clavijas de atemperado del grupo de atemperado pueden extenderse del cuerpo de atemperado en dirección a la pieza en bruto permanece libre del elemento aislante. El elemento aislante aísla térmicamente el cuerpo de atemperado respecto a la pieza en bruto en las zonas, en las que se desea un contacto térmico entre el cuerpo de atemperado/las clavijas de atemperado y la pieza en bruto.
El elemento aislante es, por ejemplo, una placa aislante resistente a la temperatura o un material aislante compuesto, por ejemplo, de fibras minerales. También es posible una combinación de diferentes materiales aislantes en forma de estructura de capas.
Según otra forma de realización a modo de ejemplo, el elemento aislante está dispuesto en el cuerpo de atemperado de tal manera, que el elemento aislante cubre los taladros de alojamiento del cuerpo de atemperado en los que están presentes las clavijas de atemperado que no pertenecen al grupo de clavijas de atemperado, a fin de bloquear una traslación de las clavijas de atemperado correspondientes en dirección a la pieza en bruto. De esta manera, el elemento aislante funciona según las plantillas de control que se describen a continuación.
Según otra forma de realización a modo de ejemplo, la unidad de atemperado comprende una plantilla de control, en donde la plantilla de control tiene un patrón predeterminado de aberturas pasantes para las clavijas de atemperado del grupo de atemperado, en donde el patrón de aberturas pasantes es indicativo de la zona de atemperado de la pieza en bruto (es decir, una proyección del patrón de aberturas pasantes sobre la pieza en bruto produce la zona de atemperado). La plantilla de control está dispuesta con una orientación predeterminada en el cuerpo de atemperado de tal manera que, debido al patrón de aberturas pasantes, sólo las clavijas de atemperado del grupo de atemperado pueden pasar a través de las aberturas pasantes de la plantilla de control, así como a través de los taladros de alojamiento del cuerpo de atemperado, con el fin de generar un contacto térmico entre las clavijas de atemperado del grupo de atemperado con la zona de atemperado de la pieza en bruto. La plantilla de control también puede diseñarse como aislamiento entre la pieza en bruto y el cuerpo de atemperado y también puede estar provista de aberturas pasantes.
De acuerdo con otra forma de realización a modo de ejemplo, la plantilla de control puede aplicarse de forma intercambiable al cuerpo de atemperado. La plantilla de control puede, por ejemplo, aplicarse de forma intercambiable al cuerpo de atemperado mediante un medio de conexión desmontable, como una unión atornillada o una unión de apriete. De este modo, se pueden fijar a las aberturas pasantes diferentes plantillas de control con distintos patrones, de modo que se pueden controlar rápida y fácilmente diferentes zonas de atemperado de la pieza en bruto.
Según otra forma de realización a modo de ejemplo, el cuerpo de atemperado tiene dos regletas de guiado opuestas, entre las que se puede insertar y fijar la plantilla de control a modo de un cajón.
En otra forma de realización a modo de ejemplo, el cuerpo de atemperado tiene una cavidad interior, en la que se puede insertar y fijar la plantilla de control. En particular, las regletas de guiado pueden estar dispuestas sobre una superficie del cuerpo de atemperado opuesta a la pieza en bruto, de modo que las plantillas de control pueden estar dispuestas entre el cuerpo de atemperado y la placa de control.
Según otra forma de realización a modo de ejemplo, la unidad de atemperado comprende además un mecanismo de control, que está acoplado al cuerpo de atemperado de tal manera, que sólo las clavijas de atemperado del grupo de atemperado pueden extenderse desde el cuerpo de atemperado en dirección a la pieza en bruto. Por ejemplo, a cada clavija de atemperado se le puede asignar un elemento de control o un motor de control, que accione las clavijas de atemperado neumática o electrónicamente. De este modo, se puede formar un grupo de atemperado deseado mediante el control de las clavijas de atemperado individuales, que corresponde a la zona de atemperado de la pieza en bruto.
Según otra forma de realización a modo de ejemplo, el mecanismo de control comprende un mecanismo magnético, que está configurado para generar un campo magnético indicativo de la forma de la zona de atemperado de la pieza en bruto. El mecanismo magnético está acoplado al cuerpo de atemperado de tal manera que, debido al campo magnético, sólo el grupo de atemperado de las clavijas de atemperado puede extenderse desde el cuerpo de atemperado en dirección a la pieza en bruto. Por ejemplo, el mecanismo magnético puede tener múltiples electroimanes o imanes permanentes eléctricamente desconectables, que pueden ser controlados individualmente para generar el campo magnético. A este respecto, el campo magnético puede tener un efecto de repulsión sobre las clavijas de atemperado del grupo de atemperado, de modo que las clavijas de atemperado son presionadas en dirección a la pieza en bruto. Alternativamente, el mecanismo magnético puede estar dispuesto de tal manera, que el pieza en bruto esté presente entre el mecanismo magnético y el cuerpo de atemperado. El campo magnético tiene un efecto de atracción correspondiente sobre las clavijas de atemperado del grupo de atemperado y las aleja del cuerpo de atemperado en dirección a la pieza en bruto.
Según otra forma de realización a modo de ejemplo, el cuerpo de atemperado puede estar dispuesto de tal manera, que las clavijas de atemperado pueden extenderse en dirección a la pieza en bruto en base a la fuerza de gravedad. El campo magnético está configurad de tal manera que una fuerza de retención magnética actúa sobre las clavijas de atemperado que no pertenecen al grupo de atemperado, de modo que sólo las clavijas de atemperado del grupo de atemperado se pueden extender. En otras palabras, el campo magnético actúa sobre las clavijas de atemperado que no pertenecen al grupo de atemperado, de tal manera que la fuerza magnética actúa desde la pieza en bruto en dirección al cuerpo de atemperado.
De este modo, es posible una automatización de las geometrías de refrigeración/zonas de atemperado deseadas de la pieza en bruto (por ejemplo, mediante la activación magnética de cada clavo o clavija de atemperado individual o la inserción de una plantilla de control diferente con la geometría de refrigeración deseada).
De acuerdo con otra forma de realización a modo de ejemplo, la unidad de atemperado tiene una pluralidad de resortes de recuperación, que están diseñados de tal manera que un resorte de recuperación se asigna a una clavija de atemperado y se acopla a ella de tal manera, que la clavija de atemperado correspondiente puede fijarse en una posición alejada de la pieza en bruto por medio del resorte de recuperación. En otras palabras, se utilizan resortes de compresión o tracción, cuya fuerza de resorte actúa en una dirección desde la pieza en bruto hacia el cuerpo de atemperado para mantener las clavijas de atemperado lejos de la pieza en bruto.
Alternativamente, los resortes de recuperación también pueden actuar en una dirección que va desde el cuerpo de atemperado en dirección a la pieza en bruto. Por lo tanto, los resortes de recuperación sirven como resortes de accionamiento y presionan las clavijas de atemperado en dirección a la pieza en bruto. El mecanismo de control, por ejemplo, el mecanismo magnético, actúa de esta manera en contra del resorte de recuperación, de modo que, por ejemplo, las clavijas de atemperado que no pertenecen al grupo de atemperado se mueven en dirección al cuerpo de atemperado o se sujetan otros elementos de atemperado.
Según otra forma de realización a modo de ejemplo, una unidad de control está configurada para obtener datos de posición de la pieza en bruto, en donde la unidad de control está configurada además para seleccionar las clavijas de atemperado del grupo de atemperado basándose en los datos de posición, para generar la zona de atemperado de la pieza en bruto basándose en una posición actual de la pieza en bruto.
Por ejemplo, se pueden utilizar sensores como instalaciones de cámara, sensores de distancia (por ejemplo, sensores ultrasónicos) y/o sensores infrarrojos para determinar la posición exacta del componente o de la pieza en bruto en el dispositivo de horno. Basándose en estos datos de posición, la unidad de control puede determinar la posición real de la zona de atemperado deseada de la pieza en bruto. En base a esto, la unidad de control determina las clavijas de atemperado que van a formar el grupo de atemperado. Basándose en esto, el dispositivo de control controla la placa de control y/o el mecanismo de control para trasladar, específicamente, las clavijas de atemperado del grupo de atemperado en dirección a la pieza en bruto y para mantener las clavijas de atemperado, que no pertenecen al grupo de atemperado, lejos de la pieza en bruto.
Por ejemplo, una torsión o traslación lateral de las piezas en bruto sobre el camino de rodillos de un horno con solera de rodillos puede producirse como dispositivo de horno. Si esto significa que las piezas en bruto no se trasladan bajo la unidad de atemperado (también conocida como unidad de atemperado a medida) a la posición deseada, el desplazamiento o la torsión puede detectarse con el sensor en el horno o en la mesa de rodillos de salida y compensarse automáticamente con la ayuda de la activación magnética de cada elemento de atemperado. Esto significa que no es necesario centrar las piezas en bruto en la zona caliente. Además de esto, el cuerpo de atemperado puede llenarse automáticamente con clavijas de atemperado.
Según otro aspecto de la presente invención, el sistema de atemperado comprende al menos dos unidades de atemperado, que pueden configurarse de acuerdo con las unidades de atemperado descritas anteriormente. Las al menos dos unidades de atemperado pueden fijarse entre sí de forma desmontable. De esta manera, por ejemplo, varias unidades de atemperado pueden fijarse de forma desmontable entre sí, por ejemplo, a través de uniones atornilladas. En consecuencia, puede disponerse cualquier número de unidades de atemperado en función del perfil de requisitos de la pieza en bruto o de la zona de atemperado de la misma. Si, por ejemplo, es necesario atemperar una zona de atemperado grande, se pueden acoplar varias unidades de atemperado con los correspondientes cuerpos de atemperado y clavijas de atemperado. De este modo, se puede crear un sistema modular de atemperado, que se puede adaptar de forma flexible a los requisitos necesarios en la zona de atemperado.
A este respecto, la unidad de atemperado comprende además un dispositivo de fijación, mediante el cual una unidad de atemperado puede acoplarse de forma desmontable a una carcasa del horno, en particular a una zona de cuenca superior de la carcasa del horno dentro de la cámara de horno. Por ejemplo, la unidad de atemperado puede estar suspendida de y/o atornillada a la carcasa del horno. De este modo, es posible que incluso los dispositivos de horno ya existentes puedan equiparse posteriormente con la unidad de atemperado según la invención. Además de esto, el dispositivo de horno con la unidad de atemperado puede adaptarse a diferentes tamaños de la zona de atemperado a atemperar. Los datos de control para controlar la unidad de atemperado pueden transmitirse, por ejemplo, por cable o de forma inalámbrica. De forma correspondiente, por ejemplo, la unidad de control puede estar dispuesta por fuera de la carcasa del horno en donde, por ejemplo, el cuerpo de atemperado, las clavijas de atemperado y el mecanismo de control están dispuestos dentro de la carcasa del horno.
La instalación o el reequipamiento de la unidad de atemperado en instalaciones existentes o en zonas de horno existentes, o mediante la sustitución de las zonas existentes por nuevas zonas, es posible con la unidad de atemperado modular. La instalación de una unidad de atemperado puede proporcionarse a través de tapas de horno o tapones de horno en el lateral de la carcasa del horno sin aumentar la longitud de la instalación.
Debe tenerse en cuenta que las formas de realización aquí descritas representan sólo una selección limitada de posibles variantes de realización de la invención. Por lo tanto, es posible combinar entre sí las características de formas de realización individuales de una manera adecuada, de modo que una multitud de diferentes formas de realización deben ser consideradas como obviamente reveladas para el experto en la materia con las variantes de realización aquí explícitas. En particular, algunas formas de realización de la invención se describen con reivindicaciones de dispositivo y otras formas de realización de la invención se describen con reivindicaciones de procedimiento. Sin embargo, al leer la presente solicitud, el experto en la materia comprenderá inmediatamente que, a menos que se indique explícitamente lo contrario, además de una combinación de características pertenecientes a un tipo de objeto de la invención, también es posible cualquier combinación de características pertenecientes a diferentes tipos de objeto de la invención.
Breve descripción de los dibujos
A continuación, para una explicación adicional y para una mejor comprensión de la presente invención, las formas de realización se describen con más detalle en referencia a los dibujos adjuntos. Aquí muestran:
la Fig. 1 una representación esquemática de una unidad de atemperado en un dispositivo de horno según una forma de realización a modo de ejemplo de la presente invención,
la Fig. 2 una representación en corte esquemática de un cuerpo de atemperado según una forma de realización a modo de ejemplo de la presente invención,
la Fig. 3 una representación esquemática de un cuerpo de atemperado según una forma de realización a modo de ejemplo de la presente invención, y
las Fig. 4 y Fig. 5 unas representaciones esquemáticas de una unidad de atemperado con una placa de control en un dispositivo de horno según una forma de realización a modo de ejemplo de la presente invención, y
la Fig. 6 una representación esquemática de un cuerpo de atemperado con un elemento aislante según una forma de realización a modo de ejemplo de la presente invención.
Descripción detallada de formas de realización a modo de ejemplo
Los componentes iguales o similares en diferentes figuras reciben los mismos números de referencia. Las ilustraciones de las figuras son esquemáticas.
La Fig. 1 muestra una representación esquemática de una unidad de atemperado en un dispositivo de horno 100 según una forma de realización a modo de ejemplo de la presente invención. La unidad de atemperado está diseñada para tratar térmicamente una pieza en bruto 101, en particular una pieza en bruto metálica 101. La unidad de atemperado tiene un cuerpo de atemperado, que puede estar dispuesto en una cámara de horno 112 del dispositivo de horno 100. El cuerpo de atemperado 103 tiene una pluralidad de taladros de alojamiento 104. Además de esto, la unidad de atemperado comprende una pluralidad de clavijas de atemperado 105, en donde las clavijas de atemperado 105 están montadas de forma móvil en los taladros de alojamiento 104 en relación con el cuerpo de atemperado 103. Las clavijas de atemperado 105 son controlables de tal manera, que un grupo de atemperado 106 de las clavijas de atemperado 105 puede extenderse desde el cuerpo de atemperado 103 en dirección a la pieza en bruto 101, de manera que se puede generar un contacto térmico entre el grupo de atemperado 106 de las clavijas de atemperado 105 con una zona de atemperado predeterminada de la pieza en bruto 101.
El dispositivo del horno 100 está configurado para calentar la pieza en bruto 101. La pieza bruta 101 se calienta o se enfría en el dispositivo de horno 100 hasta una temperatura deseada, por ejemplo, hasta la temperatura de austenización. El dispositivo de horno 100 comprende la cámara de horno 112 o una pluralidad de diferentes cámaras de horno 112. Por ejemplo, se puede establecer una temperatura específica en cada cámara de horno 112, de tal manera que la pieza en bruto 101 se exponga a una temperatura específica para su calentamiento o enfriamiento en cada una de las cámaras de horno 112. En particular, el dispositivo de horno 100 puede estar configurado de tal manera, que se puede establecer un perfil de temperatura predeterminado y variable en el tiempo en la cámara de horno 112. El perfil de temperatura actúa sobre la pieza en bruto 101 mientras ésta se encuentra en la cámara de horno 112 de la carcasa del horno 102 del dispositivo de cocción 100. Por ejemplo, se pueden disponer elementos de calentamiento o de refrigeración en la cámara de horno 112 para establecer un perfil de temperatura deseado en la cámara de horno 112, de modo que la pieza en bruto 101 se caliente, se enfríe o se mantenga a la misma temperatura de forma específica.
Una zona de atemperado predeterminada de la pieza en bruto 101 se atempera específicamente, es decir, se calienta o se refrigera, mediante un grupo de atemperado 106 de clavijas de atemperado 105 para establecer las zonas estructurales deseadas en la zona de atemperado. En particular, las zonas de atemperado predeterminadas de la pieza en bruto 101 pueden a este respecto enfriarse lenta o rápidamente, por ejemplo, poniendo el grupo de atemperado 106 de las clavijas de atemperado 105 en contacto térmico con una zona superficial predeterminada (zona de atemperado) de la pieza en bruto 101 que debe enfriarse o calentarse.
En la Fig. 1, en aras de la claridad, no se han dotado con símbolos de referencia todas las clavijas de atemperado 105 y todos los taladros de alojamiento 104.
En consecuencia, el cuerpo de atemperado 103 tiene una pluralidad de taladros de alojamiento 104, en cada uno de los cuales se puede insertar una de las clavijas de atemperado 105. Dependiendo de la zona de atemperado de la pieza en bruto 101, es decir, de la zona que debe ser atemperada por las clavijas de atemperado 105, algunas clavijas de atemperado 105 pueden combinarse para formar el grupo de atemperado 106 y desplazarse en dirección a la pieza en bruto 101. De esta forma, las clavijas de atemperado 105 del grupo de atemperado 106 pueden estar dispuestas para poder moverse entre una primera posición y una segunda posición, de manera que, en la primera posición, las clavijas de atemperado 105 del grupo de atemperado 106 se presentan alejadas de la pieza en bruto 101 y sin contacto térmico con la pieza en bruto 101 y, en la segunda posición, se presentan en contacto térmico con la pieza en bruto 101. Las clavijas de atemperado 105, que no pertenecen al grupo de atemperado 106, no se trasladan y permanecen en la primera posición, es decir, a una distancia de la pieza en bruto 101. Las clavijas de atemperado 101 pueden apoyarse directamente en la superficie de la pieza en bruto 101. Las elevaciones en el contorno de la superficie de la pieza en bruto 101 desplazan las correspondientes clavijas de atemperado 105 en dirección al cuerpo de atemperado 101 y las depresiones en el contorno de la superficie de la pieza en bruto 101 desplazan las correspondientes clavijas de atemperado 105 lejos del cuerpo de atemperado 103. De este modo, aunque la pieza en bruto 101 sea irregular, las clavijas de atemperado 105 pueden apoyarse en la superficie de la placa 100.
Las clavijas de atemperado 105 del grupo de atemperado 106 están dispuestas de forma desplazable en los respectivos taladros de alojamiento 104 del cuerpo de atemperado 103, de tal manera que las clavijas de atemperado 105 pueden colocarse sobre una superficie de la pieza en bruto 101 en la segunda posición y pueden adaptarse a un contorno de la superficie de la pieza en bruto 101.
El grupo de atemperado 106 puede ampliarse o modificarse de forma flexible y adaptarse, en consecuencia, a diferentes zonas de atemperado de la pieza en bruto 101. A este respecto, las clavijas de atemperado 105 pueden controlarse individualmente o en grupos.
El cuerpo de atemperado 103 tiene un canal de atemperado 109 para un fluido de atemperado para atemperar el cuerpo de atemperado 103. De este modo, el cuerpo de atemperado 103 puede ser atemperado a una temperatura deseada. El cuerpo de atemperado 103 está en contacto térmico con las clavijas de atemperado 105, de tal manera que éstas puedan ajustarse a una temperatura deseada por medio del cuerpo de atemperado 103.
El cuerpo de atemperado 103 puede, por ejemplo, fijarse a la carcasa del horno 102 a través de un dispositivo de fijación 113. Un mecanismo de control 107, una placa de control 401 (véase la Fig. 4) y la unidad de atemperado 103 están montados en el elemento de fijación 113, por ejemplo, a través de unas suspensiones 115.
La unidad de atemperado puede estar además acoplada de forma desmontable a la carcasa del horno 102, en particular a una zona de cuenca superior de la carcasa del horno 102 dentro de la cámara de horno 112, por medio del dispositivo de fijación 113. Por ejemplo, la unidad de atemperado puede estar suspendida de y/o atornillada a la carcasa del horno 102.
La unidad de atemperado comprende además el mecanismo de control 107, que está acoplado al cuerpo de atemperado 103 de tal manera que sólo las clavijas de atemperado 105 del grupo de atemperado 106 pueden extenderse desde el cuerpo de atemperado 103 en dirección a la pieza en bruto 101. Por ejemplo, un elemento de control 116 o un motor de control, que acciona neumática, electromagnética o electrónicamente la clavija de atemperado 105, puede ser asignado a cada clavija de atemperado 105. De este modo, controlando las clavijas individuales de atemperado 105, se puede formar un grupo de atemperado deseado 106 que corresponde a la zona de atemperado de la pieza en bruto 101.
Por ejemplo, el mecanismo de control 107 puede comprender un mecanismo magnético, que está configurado para generar un campo magnético indicativo de la forma de la zona de atemperado de la pieza en bruto 101. El mecanismo magnético está acoplado al cuerpo de atemperado 103 de tal manera que, debido al campo magnético, sólo el grupo de atemperado 106 de las clavijas de atemperado 105 puede extenderse desde el cuerpo de atemperado 103 en dirección a la pieza en bruto 101.
El cuerpo de atemperado 103 está dispuesto de tal manera, que las clavijas de atemperado 105 son extensibles en dirección a la pieza en bruto 101 en función de la fuerza de gravedad. El campo magnético está configurado de tal manera que una fuerza de retención magnética actúa sobre las clavijas de atemperado 105 que no pertenecen al grupo de atemperado 106, de modo que sólo las clavijas de atemperado 105 del grupo de atemperado 106 pueden extenderse.
La unidad de atemperado comprende además una pluralidad de resortes de recuperación 108, que están diseñados de tal manera, que un resorte de recuperación 108 está asociado a una clavija de atemperado 105 y está acoplado a la misma de tal manera, que la clavija de atemperado 105 correspondiente puede ser fijada en una posición alejada de la pieza en bruto 101 por medio del resorte de recuperación 108. En otras palabras, se utilizan resortes de compresión o tracción, cuya fuerza de resorte actúa en una dirección que se aleja de la pieza en bruto 101 en dirección al cuerpo de atemperado 103, para mantener las clavijas de atemperado 105 alejadas de la pieza en bruto 101. Para mayor claridad, sólo se ha dibujado el correspondiente resorte de recuperación 108 en algunas de las clavijas de atemperado 105. En particular, todas las clavijas de atemperado 105 pueden estar equipadas con los correspondientes resortes de recuperación 108.
Además de esto, se prevé una unidad de control 111 que está configurada para recibir datos de posición de la pieza en bruto 101. La unidad de control 111 puede seleccionar las clavijas de atemperado 105 del grupo de atemperado 106 basándose en los datos de posición, para generar la zona de atemperado de la pieza en bruto 101 basándose en una posición actual de la pieza en bruto 101.
Por ejemplo, los sensores 110, como instalaciones de cámara, sensores de distancia (por ejemplo, los sensores ultrasónicos) y/o sensores infrarrojos, pueden utilizarse para determinar la posición exacta de la pieza en bruto 101 en el dispositivo de horno 100.
Basándose en estos datos de posición, la unidad de control 111 puede determinar la posición real de la zona de atemperado deseada de la pieza en bruto 101. En base a esto, la unidad de control 111 determina las clavijas de atemperado 105 que van a formar el grupo de atemperado 106. En base a esto, el dispositivo de control controla la placa de control 401 (véase la Fig. 4) y/o el mecanismo de control 107 para trasladar selectivamente las clavijas de atemperado 105 del grupo de atemperado 106 en dirección a la pieza en bruto y para mantener las clavijas de atemperado 105, que no pertenecen al grupo de atemperado 106, alejadas de la pieza en bruto 101.
La Fig. 2 muestra una representación en corte esquemática del cuerpo de atemperado 103.
La Fig. 3 muestra una vista en perspectiva del cuerpo de atemperado 103 de la Fig. 2. En particular, el cuerpo de atemperado 103 tiene una gran capacidad de almacenamiento de calor, de tal manera que el mismo puede llevar a cabo un atemperado (calentamiento o enfriamiento) de las clavijas de atemperado 105. El cuerpo de atemperado 103 puede estar dispuesto de forma intercambiable en la cámara del horno 112 y/o provisto de un dispositivo de refrigeración o calentamiento (es decir, un dispositivo de atemperado). Como se muestra en la Fig. 2, el cuerpo de atemperado 103 es un cuerpo hueco que está lleno de un medio de refrigeración o de calentamiento. El perfil hueco forma de esta manera un volumen interior de atemperado o el canal de atemperado 109.
Los taladros de alojamiento 104 pueden estar dispuestos en filas y columnas predeterminadas en el cuerpo de atemperado 103. El canal de atemperado 109 rodea el taladro de alojamiento 104. El canal de atemperado o el volumen de atemperado en el cuerpo de atemperado 103 puede llenarse y vaciarse con el fluido a través de una conexión de fluido 201. La refrigeración/el calentamiento del líquido del cuerpo de atemperado 103 puede implementarse de manera que las clavijas de atemperado 105, que están en contacto térmico con el cuerpo de atemperado 103, estén permanentemente atemperadas.
Como se muestra en la Fig. 2, el cuerpo de atemperado 103 tiene un perfil hueco complejo en el que cada taladro de alojamiento 104 está rodeado por el canal de atemperado 109, de modo que un medio de atemperado puede fluir alrededor de los taladros de alojamiento 104. De acuerdo con la invención, se proporciona un perfil hueco altamente complejo correspondiente del cuerpo de atemperado 103, en particular por medio de procedimientos aditivos de fabricación.
La Fig. 4 y la Fig. 5 muestran representaciones esquemáticas de una unidad de atemperado con una placa de control 401 en un dispositivo de horno 100, según una forma de realización a modo de ejemplo de la presente invención.
Las clavijas de atemperado 105 están acopladas a la placa de control 401. La placa de control 401 está dispuesta en un lado del cuerpo de atemperado 103 alejado de la pieza en bruto 101. La placa de control 401 está dispuesta de forma móvil con respecto al cuerpo de atemperado 103, de manera que la placa de control 401 mueve las clavijas de atemperado 105 (en particular, exclusivamente las clavijas de atemperado 105 del grupo de atemperado 106) a través de los taladros de alojamiento 104 del cuerpo de atemperado 103.
Las clavijas de atemperado 105 pueden fijarse a la placa de control 401, de manera que la placa de control 401 empuje las clavijas de atemperado 105 a través de los taladros de alojamiento 104 en dirección a la pieza en bruto 101 cuando se mueve en dirección al cuerpo de atemperado 103, o aleje las clavijas de atemperado 105 de la pieza en bruto 101 cuando se mueve en la dirección opuesta a la dirección del cuerpo de atemperado 103.
La placa de control 401 tiene unos orificios pasantes, en los que se montan de forma desplazable las clavijas de atemperado 105. Cada una de las clavijas de atemperado 105 tiene una cabeza de clavija, que tiene un diámetro mayor que el correspondiente orificio pasante en el que se inserta la correspondiente clavija de atemperado 105. Las clavijas de atemperado 105 están insertadas en los correspondientes orificios pasantes, de forma que no puedan caer en dirección al cuerpo de atemperado 103 por medio de las cabezas de las clavijas. La unidad de atemperado está orientada de tal manera, que las clavijas de atemperado 105 se mueven en dirección a la pieza en bruto 101 debido a la fuerza de gravedad, hasta que la cabeza de clavija se apoya en la placa de control 401 y se detiene una traslación ulterior de la clavija de atemperado 105 en dirección a la pieza en bruto 101. Si la clavija de atemperado 105 experimenta una fuerza de compresión en contra de la dirección de la fuerza de gravedad, por ejemplo, debido a una elevación sobre la pieza en bruto 101 o debido a un mecanismo de retención (por ejemplo, los resortes de recuperación 108) o debido a un bloqueo de un taladro de alojamiento asociado 104 en el cuerpo de atemperado 103, la clavija de atemperado 105 puede, sin embargo, moverse en contra de la dirección de la fuerza de gravedad en relación con la placa de control 401.
Por ejemplo, ciertos taladros de alojamiento 104 del cuerpo de atemperado 103 pueden cerrarse específicamente, de modo que sólo las clavijas de atemperado 105 del grupo de atemperado 106 puedan pasar a través de los taladros de alojamiento 104 no cerrados. En este caso, por ejemplo, la placa de control 401 puede moverse en la dirección de la fuerza de gravedad o en dirección al cuerpo de atemperado 103, de modo que las clavijas de atemperado 105 del grupo de atemperado 106 se trasladan mediante el cuerpo de atemperado 103 en dirección a la pieza en bruto 101, mientras que las otras clavijas de atemperado 105 descansan en el cuerpo de atemperado 103 por fuera del grupo de atemperado 106 y no se trasladan en dirección a la pieza en bruto 101. El cierre de los taladros de alojamiento 104 puede ser proporcionado, por ejemplo, por una plantilla de control. La plantilla de control tiene un patrón predeterminado de aberturas pasantes para las clavijas de atemperado 105 del grupo de atemperado 106, siendo el patrón de aberturas pasantes indicativo de la zona de atemperado de la pieza en bruto 101.
La placa de control 401 puede desplazarse además a una distancia del cuerpo de atemperado 103, de manera que se forma un espacio intermedio 401 entre la placa de control 401 y el cuerpo de atemperado 103, en el que están presentes al menos algunas de las clavijas de atemperado 105. En el espacio intermedio 401 puede introducirse un fluido de atemperado para atemperar esa parte de las clavijas de atemperado 105.
La Fig. 6 muestra una representación esquemática de un cuerpo de atemperado 103 con un elemento aislante 601 según una forma de realización a modo de ejemplo de la presente invención. El elemento aislante 601 está dispuesto en el cuerpo de atemperado de tal manera, que una zona del cuerpo de atemperado 103, desde la cual las clavijas de atemperado 105 del grupo de atemperado 106 pueden o deben extenderse desde el cuerpo de atemperado 103 en dirección a la pieza bruta 101, permanece libre del elemento aislante 601. El elemento aislante 601 aísla térmicamente el cuerpo de atemperado de la pieza en bruto 101, en las zonas en las que se desea un contacto térmico entre el cuerpo de atemperado 103/las clavijas de atemperado 105 y la pieza en bruto 101 (o zona de atemperado).
El elemento aislante 601 está dispuesto en el cuerpo de atemperado 103 de tal manera, que el elemento aislante 601 cubre los taladros de alojamiento 104 del cuerpo de atemperado 103, en los que están presentes las clavijas de atemperado 105 que no pertenecen al grupo de atemperado 106 de las clavijas de atemperado 105, para bloquear una traslación de las correspondientes clavijas de atemperado 105 en dirección a la placa. El elemento aislante 601 funciona, de esta manera, de acuerdo con una plantilla de control.
El elemento aislante 601 como plantilla de control tiene un patrón predeterminado de aberturas pasantes para las clavijas de atemperado 105 del grupo de atemperado 106, siendo el patrón de aberturas pasantes indicativo de la zona de atemperado de la pieza en bruto 101 (es decir, una proyección del patrón de aberturas pasantes sobre la pieza en bruto produce la zona de atemperado). La plantilla de control está dispuesta con una orientación predeterminada en el cuerpo de atemperado 103.
Cabe señalar además que "comprendiendo" no excluye otros elementos o pasos y "uno" o "una" no excluye una pluralidad. Además de esto, cabe señalar que las características o los pasos, que se han descrito con referencia a uno de los ejemplos de realización anteriores también pueden utilizarse en combinación con otras características u otros pasos de otros ejemplos de realización descritos anteriormente. Los símbolos de referencia en las reivindicaciones no deben considerarse una limitación.
Lista de símbolos de referencia:
100 Dispositivo de horno
101 Pieza en bruto de metal
102 Carcasa del horno
103 Cuerpo de atemperado
104 Taladro de alojamiento
105 Clavija de atemperado
106 Grupo de atemperado
107 Mecanismo de control
108 Resorte de recuperación
109 Canal de atemperado
110 Sensor
111 Unidad de control
112 Cámara de horno
113 Dispositivo de fijación
114 Suspensión
115 Elemento de control
201 Conexión de fluido
401 Placa de control
402 Espacio intermedio
601 Elemento aislante
602 Taladros de alojamiento no cubiertos

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. - Unidad de atemperado para un dispositivo de horno (100) para el tratamiento térmico de una pieza en bruto (101), en particular una pieza en bruto metálica (101), en donde la unidad de atemperado comprende
un cuerpo de atemperado (103), que puede disponerse en una cámara de horno (113) del dispositivo de horno (100), teniendo el cuerpo de atemperado (103) una pluralidad de taladros de alojamiento (104), y una pluralidad de clavijas de atemperado (105), estando las clavijas de atemperado (105) montadas de forma móvil con respecto al cuerpo de atemperado (103) en los taladros de alojamiento (104) y pudiendo moverse entre una primera posición, en la que las clavijas de atemperado (105) están separadas de la pieza en bruto, y una segunda posición, en la que las clavijas de atemperado (105) están en contacto térmico con la pieza en bruto, estando el cuerpo de atemperado (103) en contacto térmico con las clavijas de atemperado (105), de tal manera que éstas pueden ajustarse a una temperatura por medio del cuerpo de atemperado (103),
caracterizada porque las clavijas de atemperado (105) pueden ser controladas de tal manera, que un grupo de atemperado (106) de las clavijas de atemperado (105) puede extenderse desde el cuerpo de atemperado (103) en dirección a la pieza en bruto (101) hasta la segunda posición, de manera que se puede generar un contacto térmico entre el grupo de atemperado (106) de las clavijas de atemperado (105) con una zona de atemperado predeterminada de la pieza en bruto (101), y porque las clavijas de atemperado (105) que no pertenecen al grupo de atemperado (106) permanecen en la primera posición.
2. - Unidad de atemperado según la reivindicación 1, en donde el cuerpo de atemperado (103) comprende un canal de atemperado (109) para un fluido de atemperado para atemperar el cuerpo de atemperado (103).
3. - Unidad de atemperado según la reivindicación 1 o 2, en donde el cuerpo de atemperado (103) se fabrica mediante fabricación aditiva.
4. - Unidad de atemperado según una de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el cuerpo de atemperado (103) comprende unos manguitos que están dispuestos en los taladros de alojamiento (104).
5. - Unidad de atemperado según una de las reivindicaciones 1 a 4, en donde las clavijas de atemperado (105) tiene una forma cilindrica con una superficie de base circular, elíptica o poligonal, en particular cuadrangular.
6. - Unidad de atemperado según una de las reivindicaciones 1 a 5,
en donde al menos dos de las clavijas de atemperado (105) difieren en su diámetro,
en donde, en particular, al menos dos de los taladros de alojamiento (104) difieren en su diámetro.
7. - Unidad de atemperado según una de las reivindicaciones 1 a 6, en donde la densidad de taladros de alojamiento (104) en una primera zona del cuerpo de atemperado (103) es diferente de la densidad de taladros de alojamiento (104) en una segunda zona del cuerpo de atemperado (103).
8. - Unidad de atemperado según una de las reivindicaciones 1 a 7, que comprende además una placa de control (401) a la que se acoplan las clavijas de atemperado (105), en donde la placa de control (401) está dispuesta en un lado del cuerpo de atemperado (103) alejado de la pieza en bruto (101), en donde la placa de control (401) está dispuesta de forma móvil en relación con el cuerpo de atemperado (103), de manera que la placa de control (401) mueve las clavijas de atemperado (105) a través de los taladros de alojamiento (104) del cuerpo de atemperado (103), en donde la placa de control (401) presenta en particular unos orificios pasantes, en los que las clavijas de atemperado (105) están montadas de forma desplazable, en donde las clavijas de atemperado (105) tienen en cada caso una cabeza de clavija que tiene un diámetro mayor que el correspondiente orificio pasante, en el que se inserta la correspondiente clavija de atemperado (105), en donde las clavijas de atemperado (105) se insertan en los correspondientes orificios pasantes, de tal manera que se impide su caída en dirección al cuerpo de atemperado (103) por medio de las cabezas de los pasadores, en donde la placa de control (401) puede desplazarse, en particular a una distancia del cuerpo de atemperado (103), de manera que se forma un espacio intermedio (402) entre la placa de control (401) y el cuerpo de atemperado (103), en cuyo espacio intermedio (402) están presentes al menos algunas de las clavijas de atemperado (105), en donde puede introducirse un fluido de atemperado en el espacio intermedio (402) para el atemperado de esa parte de las clavijas de atemperado (105).
9. - Unidad de atemperado según una de las reivindicaciones 1 a 8, que comprende además un elemento aislante (601) para aislar térmicamente el cuerpo de atemperado (103) de la pieza en bruto (101), en donde el elemento aislante (601) está dispuesto en el cuerpo de atemperado (103) de tal manera, que una zona del cuerpo de atemperado (103) desde la que se pueden extender las clavijas de atemperado (105) del grupo de atemperado (106) desde el cuerpo de atemperado en dirección a la pieza en bruto (101), permanece libre del elemento aislante (601) o en el sentido de que las clavijas de atemperado se trasladan a través de orificios a través del material aislante, estando el elemento aislante (601) en particular dispuesto en el cuerpo de atemperado (103) de tal manera, que el elemento aislante (601) cubre los taladros de alojamiento (104) del cuerpo de atemperado (103), en los que están presentes las clavijas de atemperado (105) que no pertenecen al grupo de atemperado (106) de las clavijas de atemperado (105), con el fin de evitar que las correspondientes clavijas de atemperado (105) se trasladen en dirección a la pieza en bruto (101).
10. - Unidad de atemperado según una de las reivindicaciones 1 a 9, que comprende además una plantilla de control, en donde la plantilla de control tiene un patrón predeterminado de aberturas pasantes para las clavijas de atemperado (105) del grupo de atemperado (106), siendo el patrón de aberturas pasantes indicativo de la zona de atemperado de la pieza en bruto (101), en donde la plantilla de control está dispuesta con una orientación predeterminada en el cuerpo de atemperado (103) de tal manera que, sobre la base del patrón de aberturas pasantes, sólo las clavijas de atemperado (105) del grupo de atemperado (106) pueden pasar a través de las aberturas pasantes de la plantilla de control y a través de los taladros de alojamiento (104) del cuerpo de atemperado (103), para generar el contacto térmico entre las clavijas de atemperado (105) del grupo de atemperado (106) con la zona de atemperado de la pieza en bruto (101), en donde la plantilla de control puede aplicarse en particular de forma intercambiable al cuerpo de atemperado (103), en donde en particular el cuerpo de atemperado (103) tiene dos regletas de guiado opuestas, entre las que la plantilla de control puede introducirse como un cajón y fijarse, en donde, en particular, el cuerpo de atemperado (103) tiene una cavidad interior, en la que la plantilla de control puede introducirse y fijarse.
11. - Unidad de atemperado según una de las reivindicaciones 1 a 10, que comprende además un mecanismo de control (107) acoplado al cuerpo de atemperado (103) de tal manera, que sólo las clavijas de atemperado (105) del grupo de atemperado (106) son extensibles desde el cuerpo de atemperado (103) en dirección a la pieza en bruto (101), en donde, en particular, el mecanismo de control (107) tiene un mecanismo magnético, que está configurado para generar un campo magnético que es indicativo de la forma de la zona de atemperado de la pieza en bruto (101), estando el mecanismo magnético acoplado al cuerpo de atemperado (103) de tal manera que, debido al campo magnético, exclusivamente el grupo de atemperado (106) de las clavijas de atemperado (105) puede extenderse desde el cuerpo de atemperado (103) en dirección a la pieza en bruto (101), en donde en particular el cuerpo de atemperado (103) puede estar dispuesto de tal manera, que las clavijas de atemperado (105) pueden extenderse en dirección a la pieza en bruto (101) basándose en la fuerza de gravedad, en donde el campo magnético está configurado de tal manera, que una fuerza de retención magnética puede actuar sobre las clavijas de atemperado (105) que no pertenecen al grupo de atemperado (106), de modo que sólo las clavijas de atemperado (105) del grupo de atemperado (106) pueden extenderse.
12. - Unidad de atemperado según la reivindicación 11, que comprende además una pluralidad de resortes de recuperación (108), que están diseñados de tal manera que un resorte de recuperación (108) está asociado a una clavija de atemperado (105) y acoplado a ella de tal manera, que la clavija de atemperado correspondiente (105) puede fijarse en una posición alejada de la pieza en bruto (101) por medio del resorte de recuperación (108).
13. - Unidad de atemperado según la reivindicación 11 ó 12, que comprende además una unidad de control (111), en donde la unidad de control (111) está configurada para obtener datos de posición de la pieza en bruto (101), en donde la unidad de control (111) está configurada además para seleccionar las clavijas de atemperado (105) del grupo de atemperado (106) basándose en los datos de posición, para generar la zona de atemperado de la pieza en bruto (101) basándose en una posición actual de la pieza en bruto (101).
14. - Sistema de atemperado para atemperar una zona de atemperado de la pieza en bruto (101), en donde el sistema de atemperado comprende al menos dos unidades de atemperado según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en donde las al menos dos unidades de atemperado pueden fijarse entre sí.
15. - Procedimiento para hacer funcionar una unidad de atemperado para un dispositivo de horno (100) para el tratamiento térmico de una pieza en bruto (101), en particular de una pieza en bruto metálica (101), comprendiendo el procedimiento el control de las clavijas de atemperado (105), de tal manera que un grupo de atemperado (106) de las clavijas de atemperado (105) se extiende desde un cuerpo de atemperado (103) en dirección a la pieza en bruto (101) hasta una segunda posición, para que se pueda generar un contacto térmico entre el grupo de atemperado (106) de clavijas de atemperado (105) con una zona de atemperado predeterminada de la pieza en bruto (101), estando el cuerpo de atemperado (103) en contacto térmico con las clavijas de atemperado (105), de modo que éstas pueden ajustarse a una temperatura por medio del cuerpo de atemperado (103), siendo posible que el cuerpo de atemperado (103) esté dispuesto en una cámara de horno (113) del dispositivo de horno (100), en donde el cuerpo de atemperado (103) tiene una multiplicidad de taladros de alojamiento (104), en donde las clavijas de atemperado (105) están montadas de forma móvil con respecto al cuerpo de atemperado en los taladros de alojamiento (104) y pueden moverse entre una primera posición, en la que las clavijas de atemperado (105) están separadas de la pieza en bruto, y una segunda posición, en la que las clavijas de atemperado (105) están en contacto térmico con la pieza en bruto, estando el cuerpo de atemperado (103) en contacto térmico con las clavijas de atemperado (105), de tal manera que éstas puedan ser ajustadas a una temperatura por medio del cuerpo de atemperado (103), y en donde las clavijas de atemperado (105) que no pertenecen al grupo de atemperado (106) permanecen en la primera posición.
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