metodo de fabricacion de placas metalicas con espesor variable.

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OFICINA ESPAÑOLA DE
PATENTES Y MARCAS
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kInt. Cl. : B21D 49/00
11 Número de publicación:
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ESPAÑA
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TRADUCCION DE PATENTE EUROPEA
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kNúmero de solicitud europea: 97202304.8
kFecha de presentación: 24.07.1997
kNúmero de publicación de la solicitud: 0 823 297
kFecha de publicación de la solicitud: 11.02.1998
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54 Tı́tulo: Método de fabricación de placas metálicas con espesor variable.
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73 Titular/es: RECHERCHE ET
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72 Inventor/es: Magain, Pascal y
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74 Agente: Ungrı́a López, Javier
30 Prioridad: 06.08.1996 BE 9600685
DEVELOPPEMENT DU GROUPE
COCKERILL SAMBRE, en abreviatura: RD-CS
Campus Universitaire du Sart Tilman,
Boulevard de Colonster B 57
4000 Liège, BE
45 Fecha de la publicación de la mención BOPI:
16.03.2003
45 Fecha de la publicación del folleto de patente:
ES 2 183 077 T3
16.03.2003
Aviso:
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Thibault, Valentin
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En el plazo de nueve meses a contar desde la fecha de publicación en el Boletı́n europeo de patentes,
de la mención de concesión de la patente europea, cualquier persona podrá oponerse ante la Oficina
Europea de Patentes a la patente concedida. La oposición deberá formularse por escrito y estar
motivada; sólo se considerará como formulada una vez que se haya realizado el pago de la tasa de
oposición (art. 99.1 del Convenio sobre concesión de Patentes Europeas).
Venta de fascı́culos: Oficina Española de Patentes y Marcas. C/Panamá, 1 – 28036 Madrid
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ES 2 183 077 T3
DESCRIPCION
Método de fabricación de placas metálicas con
espesor variable.
La presente invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de placas metálicas,
tales como chapas de acero, que presenten variaciones locales de espesor y estén destinadas a ser
sometidas a una operación de deformación, por
ejemplo una estampación o plegado, como se indica en el preámbulo de la reivindicación 1.
Se trata de una técnica cuyo objeto consiste
esencialmente en suministrar una placa metálica
que sea lo más ligera posible al tiempo que pueda
resistir las solicitaciones a las que pueda quedar
sometido.
Esto es sobre todo importante en el campo
automovilı́stico, dentro del marco de la tendencia global a aligerar los vehı́culos. Esta técnica
consiste más particularmente en no prever un espesor más importante de las chapas más que en
los lugares necesarios por razones de resistencia
a los choques, de inercia o de rigidez, por ejemplo. Existen actualmente técnicas de unión por
los extremos que permiten asociar varias partes
de placas por medio de una soldadura.
Estas técnicas presentan, sin embargo, un
número relativamente importante de limitaciones
y de inconvenientes. Ası́, para que una técnica de
unión por extremos sea técnica y económicamente
realizable, debe permitir no prever un mayor espesor más que allı́ donde sea efectivamente necesario por razones funcionales. Además, la unión
por los extremos debe efectuarse antes de proceder a la operación de deformación, tal como
estampación, con el fin de limitar el número de
manipulaciones. Existen tres técnicas diferentes
para realizar el ensamblado de partes de placas
por unión por los extremos mediante un cordón
de soldadura: la soldadura moleta, la soldadura
por láser y la soldadura por alta frecuencia.
Aunque la soldadura por láser es la más prometedora, no cubre más que parcialmente las exigencias a las cuales debe responder tal unión, en
particular al nivel de las propiedades en servicio
que pueden resultar de una falta de flexibilidad
de la funda soldada.
Por otra parte, la soldadura por láser está sometida a cierto número de limitaciones nada despreciables.
En efecto, la relación entre los espesores de
partes de placa que se trata de ensamblar no
puede en general rebasar 3. Las tolerancias de
corte de las partes de placa para soldar son muy
estrechas. La forma de los cordones de soldadura no puede ser demasiado compleja, por lo que
se queda uno generalmente limitado a soldaduras
rectilı́neas o ligeramente curvas. Al ser poco deformable en general el cordón de soldadura, se
trata pues de prever éste en zonas que no serán
deformadas o que lo serán poco, de modo que
ciertas piezas son irrealizables.
Finalmente diremos que la conveniencia de un
cordón de soldadura es función de su longitud,
lo cual resulta desventajoso para las piezas que
presentan una alta relación perimétrica sobre su
superficie.
Se conoce un procedimiento tal como el des2
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crito al principio en el cual, para una estampación, una fijación de una chapa de base y de
una chapa de refuerzo que cubra parcialmente la
chapa de base, se puede eventualmente efectuar
la operación por pegadura (DE-A-4307563). No
se da ningún detalle respecto a este encolado y
experimentaciones efectuadas han mostrado que
un simple pegado da lugar, después de la estampación, a un producto con frecuencia defectuoso.
Uno de los fines esenciales de la presente invención es el de presentar un procedimiento muy
simple que no necesita ninguna clase de herramientas particulares y que es económicamente interesante, permitiendo además evitar los inconvenientes de las técnicas de unión por los extremos
a que nos hemos referido. Tiene igualmente por
objeto poner a punto un procedimiento de deformación de placas metálicas y de sobreespesores fijados sobre ellas que, aunque comprendiendo una
etapa de encolado, permite suministrar productos perfectos, sin los inconvenientes de la técnica
anterior.
Para resolver estos problemas, se ha previsto
según la invención, un procedimiento tal como hemos indicado al principio, que presenta las particularidades caracterı́sticas de la reivindicación 1
adjunta.
De preferencia, se utiliza un adhesivo polimerizable en caliente.
Según una forma de realización particular de
la invención, después de haber fijado el sobreespesor sobre la placa metálica mediante el adhesivo
citado, se somete la placa provista de este sobreespesor primeramente a una deformación para darle
la forma requerida y a continuación se la somete
a una operación de cocción, por ejemplo después
de haberla sometido a un tratamiento de pintura,
que permita polimerizar el adhesivo y fijar ası́
rı́gidamente el sobreespesor a la placa metálica.
Se indican en las reivindicaciones secundarias otras formas de realización del procedimiento
según la invención.
Otros detalles y particularidades de la invención se desprenderán de la descripción que damos a continuación, a titulo de ejemplo no limitativo, de algunas formas de realización particulares
del procedimiento según la invención, con referencia a los dibujos adjuntos.
La figura 1 es una vista esquemática parcial
en perspectiva de una placa metálica provista, de
espesores de refuerzo antes de la deformación.
La figura 2 es, a mayor escala, una sección
según la lı́nea 2-2 de la figura 1.
La figura 3 es una vista esquemática parcial
en perspectiva de un absorbedor de choques realizado a partir de dos placas del tipo de la representada en la figura 1.
La figura 4 es una vista esquemática en perspectiva de un escalón de estribo de vehı́culo automóvil provisto interiormente de un sobreespesor
según la invención.
La figura 5 es una sección siguiendo la lı́nea
V-V de la figura 4.
En las diferentes figuras, las mismas cifras
de referencia se refieren a elementos idénticos o
análogos.
La presente invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de placas metálicas,
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más particularmente de placas de acero que presenten una o diversas variaciones locales de espesor, que se someten a una operación de deformación, tal como una estampación o un plegado.
Este procedimiento se caracteriza por el hecho de que, antes de someter una placa a una
operación de deformación, se fija por lo menos un
sobreespesor sobre por lo menos una de las caras de esta placa en un lugar apropiado, que es
por ejemplo particularmente solicitado, por medio de un adhesivo polimerizable que realiza la
pegadura y que es dúctil a la temperatura ambiente, para asegurar un mantenimiento de dicho
sobreespesor o de dichos sobreespesores sobre la
placa, y después de la deformación, se polimeriza
el adhesivo, de tal manera que se forma una capa
que se fija firmemente, por una parte a la placa
y, por otra parte, al sobreespesor para formar un
conjunto perfectamente unido.
A este respecto, diremos que es generalmente
importante que el espesor del propio adhesivo sea
lo más reducido posible, por un ejemplo de un
máximo de 1 mm y de preferencia de 0,5 mm, para
que el contacto entre el sobreespesor y la placa
sea lo más ı́ntimo posible y que este adhesivo no
pueda incidir sobre las propiedades mecánicas y
de estampación. Además, el sobreespesor es de
preferencia de la misma naturaleza de la placa
sobre la cual se fija.
De hecho, el procedimiento según la invención
consiste en aplicar unos refuerzos localizados de
cualquier forma sobre una placa antes de la estampación por medio de un adhesivo que sea de
preferencia polimerizable en caliente, por ejemplo
en una operación térmica posterior a la estampación a temperaturas del orden de 120 a 220◦ C.
Cuanto más alta sea la temperatura más corto
será el tiempo de polimerización. Ası́, para una
temperatura del orden de 200◦C, el tiempo de
cocción puede ser del orden de 10 minutos.
Además, para asegurar una buena sujeción del
sobreespesor en la placa, se puede aplicar una
presión sobre el sobreespesor antes de la polimerización o cocción o al mismo tiempo.
En el caso de piezas que deban pintarse, la polimerización podrı́a ası́ tener lugar en el horno de
cocción de la pintura donde la temperatura es generalmente del orden de 180◦ C. Prácticamente,
el adhesivo se presenta ventajosamente bajo la
forma de una cinta flexible de doble cada adherente de preferencia de un espesor del orden de
0,5 mm.
Un tipo de adhesivo muy adecuado es un adhesivo a base de una resina acrı́lica y/o epoxi del
tipo “3M Structural Binding Tape 9245”, comercializado por la Sociedad Minnesota Mining and
Manufacturing Company (3M).
Por otra parte, en ciertos casos, por ejemplo cuando la placa dotada de un sobreespesor
debe someterse a fuertes deformaciones, podrı́a
ser útil prever unos medios de fijación mecánicos
y/o unas soldaduras entre la placa y el sobreespesor.
Las ventajas del procedimiento según la invención con respecto a las técnicas conocidas son
numerosas. En efecto, es por ejemplo posible utilizar refuerzos de espesores muy variables entre
muy altos lı́mites, independientemente del espe-
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sor de la placa sobre la cual deban fijarse.
La estampación no queda en absoluto perturbada por la presencia del sobreespesor, dado que
el adhesivo, en estado no polimerizado, posee propiedades de flexibilidad que le permiten seguir el
desplazamiento de las placas con los sobreespesores en el curso de la estampación.
El hecho de que sea posible utilizar un adhesivo que asegure ya un buen mantenimiento del
sobreespesor antes de la polimerización permite
un transporte y una manipulación cómodos de
las placas dotadas de sobreespesores antes de la
estampación. De esta manera, la operación de fijación de los sobreespesores sobre las placas puede
quedar totalmente separada de la de estampación
ulterior y tener lugar por ejemplo en la fabrica de
laminación, de modo que las placas con sus sobreespesores listas para ser estampadas puedan a
continuación ser transportadas al consumidor que
dispondrá de las instalaciones de estampación necesarias. Esto es muy importante para la industria del automóvil, que puede confiar la fijación
de los sobreespesores de refuerzo sobre las chapas
con el fin de no tener que equiparse.
La ventaja importante para la industria del
automóvil es la de que, por su parte, no debe
prever ningún cambio en su lı́nea de producción
o de etapa suplementaria.
Por otra parte, el hecho de que la polimerización tenga solamente lugar después de la estampación tiene por efecto, además de una liberación de las tensiones internas, aumentar considerablemente las propiedades fı́sicas del adhesivo
y permitirle retomar sus efectos en servicio. Se
aprovechan pues a la vez propiedades de flexibilidad del adhesivo antes de la polimerización y propiedades de rigidez después de la polimerización.
Si se utiliza un adhesivo que pueda polimerizarse
a temperaturas del orden de 160 a 200◦C, esta
polimerización puede ventajosamente tener lugar
en la lı́nea de cocción de las pinturas para automóvil, de modo que, como ya hemos mencionado, no habrá que añadir ninguna etapa en la
lı́nea de fabricación.
Quedará ilustrada mejor la invención por los
ejemplos concretos que damos a continuación con
referencia a los dibujos adjuntos.
Ejemplo 1
Este ejemplo se refiere a la fabricación de un
absorbedor de choque tal como aparece en la figura 3.
Se trata, más particularmente, de un cajón de
una longitud “L” de 200 mm, de una altura “H”
de 80 mm y de una anchura “l” de 80 mm realizado por estampación de dos placas de acero 1 con
planos idénticos de 0,8 mm de espesor sobre cada
uno de los cuales se han pegado dos espesores 2
que se extienden por los lugares donde posteriormente tendrá lugar el plegado de las placas 1 por
estampación.
Tal placa 1 se ha ilustrado en las figuras 1 y
2. Como aparece con mayor detalle en la figura 2,
estos espesores 2 quedan fijados a las placas 1 por
una cinta de adhesivo 3. Se trata en particular de
una cinta de doble cara adhesiva del tipo descrito
en el ejemplo 2.
Los espesores 2 están formados por unas bandas de acero de un grueso de 0,4 mm y de una
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anchura de 20 mm. Las cintas de adhesivo citadas 3 presentan la misma anchura que las bandas
de acero 2. Se sitúan en primer lugar sobre estas
últimas y el conjunto ası́ obtenido es entonces presionado por un rodillo normalizado de 1 kg sobre
las placas 1 en los lugares apropiados.
Las placas 1 que llevan las bandas de acero
2 quedan deformadas por estampación por medio
de una matriz clásica, para obtener dos piezas
idénticas de sección en forma de U y dotada cada
una de dos rebordes laterales 4. Las bandas de
acero 3 toman ası́ la forma de una escuadra de
alas idénticas.
Se polimeriza a continuación el adhesivo, por
ejemplo según el procedimiento descrito en el
ejemplo 2.
A continuación se ensamblan las dos piezas ası́
obtenidas de modo que sus rebordes 4 se adapten
unos contra otros y se solidarizan por unos puntos soldados 5. Además se añaden eventualmente,
por ejemplo en los dos extremos de cada una de
las alas unas bandas de acero 3, y un punto soldado 6 con el fin de evitar el riesgo de desolidarización. Se obtiene ası́ un absorbedor de choque
de 500 g.
Comparado con un absorbedor de choque
clásico del mismo tipo sin los espesores 2, se obtiene una ganancia de peso del orden de 26 %.
En efecto, para obtener un absorbedor de choque que presente las mismas propiedades mecánicas, si no se previeran sobreespesores en los lugares más solicitados, habrı́a que utilizar placas de
un espesor de 1,2 mm en lugar de 0,8 mm, lo cual
pondrı́a el peso en 674 g.
Ejemplo 2
Este ejemplo se refiere a la realización de un
estribo de automóvil, es decir, el montante situado entre la puerta delantera y la puerta posterior. Presenta una longitud de 1,2 m. Tal estribo
se ha representado esquemáticamente en las figuras 4 y 5.
Como para el absorbedor de choque del ejemplo 1, se parte de una placa 1 de acero sobre la
cual se han fijado unas bandas de refuerzo de
acero 2. La placa 1 presenta igualmente un es-
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pesor de 0,8 mm, mientras que los refuerzos 2
presentan un espesor de 0,4 mm. Estos últimos
se aplican sobre la placa 1 por medio de una cinta
de adhesivo 3 de doble cara adhesiva del tipo comercializado por la Sociedad Minnesota Mining
y Manufacturing Company bajo la denominación
comercial “3M Structural Binding Tape 9245”.
Esta cinta es suficientemente flexible para poder
soportar la estampación.
Después de la estampación, la pieza estampada ası́ obtenida, tal como se ha representado en
la figura 4, pasa a la lı́nea de pintura, que comprende una etapa de cocción a una temperatura
del orden de 180◦ C.
La resina de la que está constituida la cinta de
adhesivo, se polimeriza a esta temperatura, formando una unión muy rı́gida entre la placa 1 y
la banda de refuerzo 3. No hay pues operación
suplementaria para realizar esta polimerización.
Como en el ejemplo 1, se obtiene una ganancia
considerable en peso sin disminuir la resistencia
al choque, comparado con los estribos clásicos en
los cuales no se han previsto tales refuerzos.
Ası́ pues, para realizar un estribo clásico en
tales refuerzos, hay que utilizar una chapa de 1,2
mm de espesor en lugar de 0,8 mm cuando se
prevén tales refuerzos.
El peso es, en este caso, de 3,414 kg mientras
que, según la invención, gracias a la presencia de
refuerzos en lugares apropiados, se puede disminuir este peso en 300 g.
Quede bien entendido que el procedimiento
según la invención no se limita a las formas de realización que quedan descritas e ilustradas por los
dibujos adjuntos, sino que se pueden considerar
muchas variantes sin salir del marco de la presente
invención. Lo mismo ocurre por lo que respecta
al adhesivo utilizado, que puede igualmente presentarse bajo la forma de un recubrimiento, por
ejemplo, aplicado mediante un pincel o por pulverización sobre las superficies de la placa y de los
refuerzos aplicables sobre estas últimas. Por otra
parte, se puede igualmente, en ciertos casos, utilizar un adhesivo para el cual pueda tener lugar
la polimerización a la temperatura ambiental.
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REIVINDICACIONES
1. Procedimiento para la fabricación de placas metálicas, tales como chapas de acero, que
presenten variaciones locales de espesor y sean
sometidas a una operación de deformación, comprendiendo
- antes de someter una de las placas (1) a la operación de deformación, una fijación de por lo menos un sobreespesor (2) sobre por lo menos una
parte de por lo menos una de las caras de la placa
por medio de un adhesivo, y
- dicha deformación de la placa y de por lo menos un sobreespesor fijado, formando la placa y
dicho sobreespesor por lo menos aplicado sobre
la misma, después de la deformación, un todo
rı́gidamente fijado, caracterizado porque la fijación citada comprende una utilización, en lugares apropiados, de un adhesivo polimerizable,
que es plegable y dúctil a la temperatura ambiental para asegurar, en un estado no polimerizado,
un mantenimiento de dicho sobreespesor o de dichos sobreespesores sobre la placa, y porque el
procedimiento comprende además, después de dicha deformación, una polimerización del adhesivo
polimerizable que forma una capa que se fija firmemente a dicha cara o a dichas caras de la placa
y a dicho sobreespesor o a dichos sobreespesores
aplicados sobre la misma, para producir un toro
rı́gidamente fijado.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el adhesivo es polimerizable en caliente.
3. Procedimiento según una de las reivindica-
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ciones 1 y 2, caracterizado porque el adhesivo
posee, en estado no polimerizado, unas propiedades de flexibilidad que le permiten seguir un desplazamiento de la placa con dicho sobreespesor
o dichos sobreespesores en el curso de la deformación.
4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque se utiliza un
adhesivo (3) que se presenta bajo la forma de una
cinta flexible con doble cara adherente.
5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque se utiliza un adhesivo a base de una resina acrı́lica y/o
epoxi, en particular del tipo “3M Structural Binding Tape 9245” comercializado por la Sociedad
Minnesota Mining and Manufacturing Company
(3M).
6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque después de la deformación y tras una eventual exposición a un tratamiento de pintura de la placa
deformada, provista de dicho sobreespesor o de
dichos sobreespesores, comprende una cocción de
la misma que permite polimerizar el adhesivo.
7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque, después de haber fijado el sobreespesor (2) sobre la
placa metálica (1) por medio del adhesivo citado
(3), se prevén unos medios de fijación mecánicos
y/o unas soldaduras (6) entre la placa (1) y el
sobreespesor (2).
8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la
operación de deformación es una estampación.
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NOTA INFORMATIVA: Conforme a la reserva
del art. 167.2 del Convenio de Patentes Europeas (CPE) y a la Disposición Transitoria del RD
2424/1986, de 10 de octubre, relativo a la aplicación
del Convenio de Patente Europea, las patentes europeas que designen a España y solicitadas antes del
7-10-1992, no producirán ningún efecto en España
en la medida en que confieran protección a productos quı́micos y farmacéuticos como tales.
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Esta información no prejuzga que la patente esté o
no incluı́da en la mencionada reserva.
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