MXPA98005340A - Un metodo para manufacturar sujetadores - Google Patents

Abstract

Esta invención se refiere a un método para manufacturar sujetadores, tales como los remaches autoperforables, pernos y husillos autoperforables, tuercas autoperforables, tapones, insertos, etc. En dicho método es proporcionado un elemento sin procesar, el cual estásujeto a un proceso de laminación, haciendo que el material del elemento sin procesar, fluya radialmente hacia un eje central, yaxialmente, de tal forma que el elemento sin procesar se alargue axialmente, con la geometría del sujetador terminado, siendo formada por el proceso de laminación. En añadidura, un mandril puede ser utilizado para definir con precisión la geometría del sujetador. Los sujetadores hechos con el método de la invención, son mucho más baratos que los sujetadores hechos con procesos convencionales de extrusión y recalcamiento. Más aún, los sujetadores hechos con el método de la presente invención, tiene generalmente, la ventaja de un flujo de grano superior y tolerancias de manufactura más próximas.

Description

UN MÉTODO PARA MANUFACTURAR SUJETADORES Campo de la Invención Esta invención se refiere a un método para manufacturar sujetadores, en particular, sujetadores que tienen una cavidad interior de una geometría predeterminada. Ejemplos típicos son los remaches autoperforables, pernos y husillos autoperforables, tuercas autoperforables, tapones e insertos roscados con roscas tanto interiores como exteriores, insertos expansibles, tapones con roscas interiores y estrías exteriores y partes pequeñas similares, teniendo una cavidad interior; la cavidad puede ser un agujero ciego ó un agujero hueco.

Antecedentes y Breve Compendio de la Invención De acuerdo con el arte precedente, tales sujetadores son convencionales por medio de ser manufacturados en varios pasos, mediante el recalcamiento y la extrusión de la longitud de un alambrón. Esta técnica requiere de un gran número de herramientas y troqueles, además de que la transferencia de la pieza trabajada de un paso al siguiente, requiere tiempo. Mas aún, las herramientas están sujetas localmente a muy altos esfuerzos, los cuales pueden afectar detrimentalmente su vida útil. En añadidura, las muescas REF: 27792 radiales, tales como las ranuras exteriores y estrías, ó las roscas interiores, requieren de operaciones adicionales, en muchos de los casos, una maquinaria mas costosa. Mas aún, la tecnología convencional tiene muchas limitaciones, particularmente en el caso de las cavidades profundas de pequeño diámetro ó de corte transversal, especialmente las cavidades de forma cónica con un pequeño ángulo incluido, puesto que la cavidad tiene que ser formada por una aguja de troquel lateral. A causa de un efecto de autobloqueo originado por la fricción, es difícil retirar de la aguja, las partes terminadas y las agujas que tienen un largo substancial, carecen generalmente de la fuerza y estabilidad requeridas para el proceso de producción. La experiencia ha demostrado que las cavidades hechas en un proceso de extrusión de paso múltiples, tienen generalmente pequeñas roturas en su parte inferior y el vastago del sujetador, no tendrá en su extremo un "borde afilado" ó un plano bien definido, debido a las limitaciones de las técnicas de producción actualmente utilizadas. Esto resulta en un comportamiento poco óptimo de elaboración y así, en propiedades de juntura deficientes, en términos tanto de apariencia, como de resistencia. Finalmente, debido a las limitaciones expuestas por las técnicas de producción actuales, no es posible el manufacturar económicamente dichos sujetadores, de materiales tales como acero inoxidable austenítico, por medio de formación en frío.

Es un objeto de la presente invención el proporcionar un método para manufacturar sujetadores, los cuales no sufran de las desventajas y limitaciones, arriba mencionadas. Dicho método debe permitir el elaborar sujetadores y partes similares, las cuales considerando la profundidad y geometría de la cavidad central, no tengan las limitaciones arriba mencionadas. En añadidura, el proceso de producción será simplificado, la salida de producción por unidad de tiempo será incrementada y tanto la economía del método, así como la calidad de los productos, serán mejoradas. Adicionalmente, el método de la invención, debe permitir, el producir económicamente, sujetadores de materiales que son difíciles de procesar, mediante el uso de métodos convencionales de recalcamiento y extrusión. Hasta este punto, la presente invención proporciona un método para manufacturar un sujetador, de una geometría predeterminada y teniendo un eje central y una cavidad central, método en el cual se proporciona un elemento sin procesar, el cual está sujeto a un proceso de laminación, causando que el material del elemento sin procesar, fluya radialmente alrededor del eje central y axialmente, de tal forma que el elemento sin procesar se alargue axialmente, con la geometría predeterminada, del dicho sujetador terminado, mediante el proceso de laminación. De acuerdo con la invención, el elemento sin procesar está generalmente constituido de una longitud de alambrón sin roscar. Las caras extremas del elemento sin procesar pueden ser planas; alternativamente una cara extrema puede ser provista con una ranura, obtenida por medio de recalcamiento y/o extrusión. Subsecuentemente, el elemento sin procesar es formado en un sujetador terminado, por medio de un proceso de laminación. Dicho proceso de laminación hace que el material del elemento sin procesar fluya radialmente hacia el centro del elemento sin procesar y axialmente, de tal forma, que la longitud del elemento sin procesar trabajado, sea incrementada y así, se obtenga la geometría requerida del sujetador terminado. El resultado, es un sujetador con una cavidad de una geometría deseada, aún cuando se empiece a partir de un elemento sin procesar con caras extremas planas. Sí por el otro lado, el elemento sin procesar es trabajado de tal forma, que tenga un agujero en una de sus caras extremas, el proceso de laminación hace que el material del elemento sin procesar, fluya desde una área radialmente hacia afuera y de la cavidad radialmente hacia adentro, en una dirección axial, hasta que se obtenga la forma final del sujetador. El proceso de laminación es una operación de un solo paso, es decir, un solo paso en el que los troqueles de laminación, forman al sujetador terminado, a partir del elemento sin procesar. Un requisito previo para esto, es que el perfil de los troqueles de laminación cambie continuamente, a lo largo de la extensión de los troqueles de laminación, desde un perfil correspondiente a aquel del elemento sin procesar y aquel del sujetador terminado. Varios tipos de herramientas de laminación son apropiados para desempeñar el proceso de laminación, tales como aquellos que tienen troqueles de laminación planos, que son movibles linealmente con respecto el uno del otro, troqueles de laminación con rodillos cilindricos y troqueles de laminación con segmentos de rodillo. En cada uno de los casos, las herramientas son provistas, en sus superficies exteriores opuestas, con un perfil continuamente cambiante. Cuando un par de rodillos cilindricos ó segmentos de rodillo son empleados, un filo recto estacionario es utilizado para soportar y guiar al elemento sin procesar, durante la laminación. En otra versión, son usados tres rodillos, para proveer a los sujetadores, con un perfil externo predeterminado, por medio de estampado. Dichas herramientas de laminación son conocidas en el arte y han sido usadas convencionalmente, por ejemplo, para formar con laminación roscas en barras, tornillos y pernos. Una diferencia mayor entre el arte precedente y la invención, es que en el caso de la última, el proceso de laminación es empleado para producir partes huecas ó semihuecas, de geometrías interiores y exteriores definidas. El método de la invención puede ser practicado con ó sin un mandril. Como ha sido ya mencionado, puede ser obtenida una cavidad central en el sujetador, simplemente por medio de laminación. Sí a pesar de esto, debe ser obtenida una geometría definida con precisión, dentro de la cavidad central, es preferible usar un mandril rotatorio, el cual sea axialmente montado en resorte y que sea introducido en el hueco del elemento sin procesar. Puesto que el flujo del material es radial de afuera hacia adentro, no existe tendencia a autobloquearse; debido a que el mandril está montado en resorte, existirá un espacio entre el sujetador y el mandril, lo cual facilita la remoción del sujetador terminado, del mandril. Por otro lado, el método de la presente invención, permite que se elaboren sujetadores con agujeros huecos. En este caso, se sugiere el utilizar un elemento sin procesar, con un agujero. De nuevo, el proceso de laminación, hace que el material fluya tanto en direcciones radial como axial, hasta que la geometría deseada, sea obtenida. Se sugiere el uso de un mandril para producir una perforación cilindrica. El mandril puede ser provisto roscado, de tal forma que el sujetador sea provisto con roscas interiores, por medio de la operación de laminación. El exterior del sujetador puede ser de una forma cilindrica ó poliqonal. En particular, para elaborar los remaches autoperforables y las tuercas autoperforables, el volumen del elemento sin procesar debe ser mayor que el del volumen calculado del sujetador terminado, con el exceso de volumen, siendo dependiente del diámetro de la longitud del elemento sin procesar. El exceso de volumen debe ser entre aproximadamente 0.5% y 2%, del volumen de sujetador terminado. El exceso de volumen, asegura que la longitud del sujetador puede se mantenido, substancialmente constante, mientras que el exceso de volumen del elemento sin procesar puede resultar en un leve exceso de volumen en el sujetador terminado, por ejemplo, en la cabeza del sujetador, en donde no son requeridas dimensiones precisas. Esto permite el diseñar con precisión las terminaciones autoperforables de los husillos de los remaches autoperforables, de tal manera que sean particularmente apropiados para desempeñar la operación de autoperforación, en una proceso de formación.

Breve Descripción de los Dibujos Las modalidades preferidas de la invención, serán descritas con mas detalle, con referencia a los dibujos adjuntos y en donde: la Fig. ÍA es una sección longitudinal de un troquel, para la extrusión de un elemento sin procesar; la Fig. IB es una vista similar a la Fig. ÍA, después de la operación de extrusión; la Fig. 2A es una sección longitudinal de un elemento sin procesar, para un remache autoperforable, con el remache autoperforable estando indicado con líneas punteadas; la Fig. 2B es una vista similar a la Fig. 2A de un remache autoperforable terminado; la Fig. 3A es una sección longitudinal de un elemento sin procesar, para un vastago autoperforable, con el vastago autoperforable estando indicado con líneas punteadas; la Fig. 3B es una vista similar a la Fig. 3A de un vastago autoperforable terminado; la Fig. 4 es una vista en perspectiva de un troquel de rodillo; la Fig. 5 es una vista de corte transversal de un par de troqueles de rodillo, para elaborar un remache autoperforable, de acuerdo con la Fig. 2B; la Fig. 6 es una vista de corte transversal de un par de troqueles de rodillo, para elaborar un remache autoperforable, a partir de un elemento sin procesar sin cavidad; la Fig. 7 es una vista de corte transversal de un par de troqueles de rodillo y un mandril rotatorio, para elaborar un vastago autoperforable, como se muestra en la Fig. 3B; la Fig. 8A es una vista de corte transversal de un elemento sin procesar, para un inserto; la Fig. 8B es una vista de corte transversal de un inserto, hecho del elemento sin procesar de la Fig. 8A; la Figs. 9A y 9B son elevaciones laterales de remaches autoperforables, con diferentes perfiles exteriores; la Fig. 10 es una vista de sección, en la dirección de la flecha B en la Fig. 9A, para mostrar el perfil externo de un remache autoperforable .

Descripción de la Modalidades Preferidas La Fig. ÍA muestra un troquel 1, incluyendo a un punzón 3, desplazable dentro de una perforación 2. La longitud del alambrón 4 es insertado en el troquel 1, el cual incluye a un propulsor junto con un mandril 5, en su fondo. Al desplazar el punzón 3, hace que la longitud del alambrón 4 se deforme de su forma en la Fig. ÍA a la forma en la Fig. IB; el mandril 5 ayuda a formar una cavidad 11, la cual esta dispuesta centralmente, con respecto al perímetro cilindrico 12 del elemento sin procesar. Un reborde 14 se extiende desde el perímetro cilindrico 12 El resultado es un elemento sin procesar 10, como se muestra en la Fig. 2A, el eje central, el cual ha sido designado como 15. Consecuentemente, el elemento sin procesar 10 está sujeto a un proceso de laminación, para deformar al elemento sin procesar, en un remache autoperforable 16, como se muestra en la Fig. 2B. una comparación de la geometría del sujetador terminado 16 de la Fig. IB, con aquel elemento sin procesar 10 trabajado de la Fig. ÍA, muestra que el proceso de laminación haga al material hacia afuera radialmente de la cavidad 11, para fluir radialmente hacia adentro en una dirección axial, de tal manera que el vastago hueco 17 sea formado, como se muestra en la Fig. 2B. En la Fig. 2A el vastago hueco 17 está indicado con líneas punteadas, con el objetivo de facilitar una comparación de la formas, antes y después del proceso de laminación. Los factores decisivos para la geometría interior final de la cavidad 18, son la forma (perfil) de los troqueles de laminación y la geometría del elemento sin procesar trabajado. Una herramienta de laminación para elaborar un remache autoperforable 16, está mostrada en las Figs. 4 y 5. En la Fig. 5, un troquel de laminación inferior 41 está montado en un soporte 42, de tal forma que sea estacionario y un troquel de laminación superior 40, está montado de tal forma, que sea movible linealmente, hacia adelante y hacia atrás, por medios de locomoción, no mostrados, de tal manera que efectúe movimientos recíprocos en una dirección perpendicular al plano del dibujo. Ambos troqueles de laminación 40 y 41, está provistos de perfiles de laminación 43 y 44, extendiéndose longitudinalmente y continuos. La Fig. 4 es una vista en perspectiva de un troquel de laminación inferior 41, con sus perfiles 44 y 44', en su superficie superior. El perfil 44 cambia continuamente desde la geometría 44A, en la de inicio correspondiente del elemento sin procesar 10, a la geometría 44B en la terminación correspondiente del 16. El troquel de laminación superior 40, no mostrado en la Fig. 4, está hecho de un perfil de laminación mate. Mas aún, la Fig. 4 muestra que cada troquel de laminación 40 y 41, pueden ser provistos con dos, ó aún mas perfiles 44 y 44'. A partir de lo anterior, prosigue que la geometría externa de el remache autoperforable 16, está definida por los perfiles de los troqueles de laminación, en su terminación. La geometría interna del vastago hueco 18, depende de la geometría del elemento sin procesar 10 y de la forma de los perfiles de los troqueles de laminación. Los troqueles de laminación tienen perfiles de geometría idéntica en su terminación, sin embargo, las diferentes geometrías a lo largo de su longitud, producirán husillos hueco 18 con diferentes geometrías internas. Con el objetivo de elaborar un sujetador terminado de dimensiones predeterminadas, es necesario el utilizar un elemento sin procesar con un exceso de volumen, del volumen teórico requerido, para un sujetador terminado. El exceso de volumen debe ser de entre 0.5% y 2.0%. esto permite el obtener el borde 19 (Fig. 2B) afilados y precisos, en el extremo del vastago hueco 17. Los troqueles de laminación mostrados en la Fig. 5, permiten formar un 16, teniendo un vastago hueco 17, el cual se incrementa hacia la cabeza 14. Los bordes filosos 19, son formados con precisión y afilados, de tal manera que puedan cortar a través de la hoja superior, durante el proceso de remachado autoperforable, con un mínimo de distorsión y alabeo. La Fig. 2A muestra un elemento sin procesar 20 de otra forma de sección transversal, es decir, un elemento sin procesar que tiene un collar 24 en su periferia exterior y una porción cilindrica 22 formándose de esta radialmente hacia adentro, con una cavidad de forma transversal 21. El elemento sin procesar 20, está provisto además, comunicación una porción de vastago 23. El eje central, y el eje de simetría rotacional del elemento sin procesar 20, está designada como 25. La Fig. 3B muestra a un sujetador terminado, el cual es un vastago autoperforable 26, que incluye a una cabeza 27, formada mediante un proceso de laminación. El fondo extremo afilado del vastago hueco 28, está siendo indicado por el numeral de referencia 29. La Fig. 7 muestra un par de troqueles de laminación 50, 51, siendo de un perfil respectivo para formar remaches autoperforables, como se muestra en la Fig. 3B. los dos troqueles de laminación 50, 51 son manejables de tal manera, que desempeñen un movimiento recíproco lineal, con respecto de cada uno, a lo largo de un eje normal al plano del dibujo. Un mandril 52, el cual esta montado en un soporte 53, de tal manera que sea desplazable y no giratorio, en la cavidad 21 del elemento sin procesar 20. El soporte 53 está montado giratoriamente sobre el sostén 54. El mandril 52 es presionado hacia la cavidad 21, por medio del resorte 55. Durante la operación de laminación, el material fluye desde la porción cilindrica 22 del elemento sin procesar 20, hacia dentro del espacio entre los troqueles de laminación 50, 51 y el mandril 52. Como resultado, la geometría de la perforación del vastago autoperforable, es determinada por la geometría del mandril 52. El desplazamiento longitudinal necesario para el mandril 52, puede estar accionado por un impulsor, ó puede resultar de las fuerzas de fricción que ocurren, cuando el material fluye a lo largo del mandril 52, durante la operación de laminación. Como se muestra en la Fig. 7, el mandril 52 es amortiguado por medio del resorte 55, de tal manera que este, pueda ser desplazado, durante la progresión de la operación de laminación, debido a que el resorte, está siendo compensado. La Fig. 6, es una vista de corte longitudinal de un par de troqueles de laminación 60, 61. El troquel de laminación inferior estacionario 61 tiene un perfil 64 y el troquel de laminación movible superior 60 tiene un perfil de rodillo mate 63. Este par de troqueles de laminación 60, 61, permite el formar a un remache autoperforable 66, desde un elemento sin procesar cilindrico 4, comprendido por una longitud de alambrón 4, como se muestra en la Fig. ÍA. De nuevo, un sujetador terminado 66, teniendo un cavidad tapada, como se muestra en la Fig. 6, por medio de las líneas punteadas, es obtenido por medio de laminar a un elemento sin procesar 4, teniendo una cara extrema plana 13. La Fig. 8A muestra a un elemento sin procesar 30, para elaborar un inserto 36, como se muestra en la Fig. 8B. En este caso, la cavidad 31 es de la forma de un agujero hueco. Al formar el inserto 36 desde el elemento sin procesar 30, es obtenido, otra vez por un proceso de laminación, usando un mandril, el cual está provisto con unas roscas exteriores. El mandril es insertado en la cavidad 31, antes de la operación de laminación. Durante la operación de laminado, el material fluye entre el mandril y los troqueles de laminación. De esta manera, el inserto 36 será provisto con un roscado interior 37, con las estrías 38 en la periferia exterior de este y con, por ejemplo, una porción hexagonal periférica 39, para que embone la herramienta. La herramienta de laminación puede ser del tipo de la que está mostrada en la Fig. 7. El mandril 52 mostrado en la Fig. 7, será entonces reemplazado por un mandril roscado. Es posible el solo laminar localmente sobre la superficie exterior del vastago hueco 17 (Fig. 2B) ó 28 (Fig. 3B), un perfil P es cual sea, por ejemplo, poligonal ó acanalado, con el objetivo de reducir los esfuerzos en las áreas comunicación mayores esfuerzos. Así, la fuerza del vastago puede ser mejorada en las áreas en donde mayores esfuerzos ocurren, durante el proceso de formación, debido al abocinamiento del remache. Esto permite reducir la presión, por unidad de área y asi, mejorar el comportamiento de la fatiga de las juntas remachadas. La modificación de la superficie exterior puede ser limitada localmente. Las Figs. 9A y 10 muestran a un sujetador, con un perfil P no circular, bajo la cabeza 14, mientras que la Fig. 9B muestra a un sujetador que tiene un perfil estriado R. De una manera similar, pueden ser producidos varios perfiles exteriores e interiores del vastago hueco. Por ejemplo, es posible el producir perfiles de muesca. Un perfil tal, es mostrado, por ejemplo, en el H de la Fig. 9B. Se hace constar que, con lo relativo a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitada, para llevar a cabo la presente invención, es el que resulta claro a partir de la presente, descubriéndose la invención. Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes.

Claims (21)

REIVINDICACIONES

1. Un método para manufacturar un sujetador, de un geometría predeterminada y teniendo un eje central y una cavidad central, caracterizado el método porque"se proporciona un elemento procesar, el cual está sujeto a un proceso de laminación, haciendo que el material del elemento sin procesar fluya radialmente hacia el eje central y axialmente, de tal manera que alargue axialmente al elemento sin procesar, con la qeometría determinada del sujetador terminada, que ha sido formado por el proceso de laminación.

2. Un método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el proceso de laminación comprende, el laminar al elemento sin procesar, en un área adyacente una cara extrema 'plana de este.

3. Un método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento sin procesar tiene provisto un hueco en la cara extrema de este y el proceso de laminación hace que el material del elemento sin procesar fluya desde un área radialmente hacia afuera del hueco, hacia el eje central axial y radialmente.

4. Un método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el hueco es de la forma de una taza.

5. Un método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el hueco es de la forma de un agujero plano.

6. Un método de conformidad con la reivindicación 3 , caracterizado porque el hueco es de la forma de una perforación cilindrica.

7. Un método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento sin procesar, está elaborado por un proceso de recalcamiento y/o extrusión.

8. Un método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento sin procesar y/o el sujetador terminado incluyen a una cabeza.

9. Un método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque la cabeza comprende a un reborde extendiéndose radialmente.

10. Un método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el sujetador está provisto con una sección circunferencial de una forma poligonal.

11. Un método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el sujetador está provisto con unas estrías, por medio de una operación de laminación.

12. Un método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el sujetador es un remache autoperforable, el cual incluye un vastago y el proceso de laminación es llevado a cabo del tal forma, que el vastago sea provisto con una periferia perfilada, para incrementar la fuerza del vastago.

13. Un método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque un mandril es usado en el proceso de laminación para formar la cavidad central.

14. Un método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el extremo del mandril se extiende hacia adentro del hueco del elemento sin procesar, durante el proceso de laminación.

15. Un método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el mandril incluye a unas roscas exteriores, para proveer al sujetador con un roscado interior.

16. Un método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el mandril está soportado para ser axial y elásticamente producido.

17. Un método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado por un par de troqueles de laminación, los cuales son movibles linealmente, en direcciones opuestas, siendo usados para llevar a cabo el proceso de laminación.

18. Un método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los troqueles de laminación rotatorios incluyen a un borde lineal, en un espacio de laminación, siendo usados para llevar a cabo el proceso de laminación.

19. Un método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento sin procesar es de un volumen excedente al volumen calculado del sujetador.

20. Un método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque los troqueles de laminación están provistos con dos ó mas perfiles de laminación, para producir un número respectivo de sujetadores, al mismo tiempo.

21. Un método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque los troqueles de laminación están provistos con dos ó mas perfiles de laminación, para producir un número respectivo de sujetadores, al mismo tiempo.