ES2826437T3

ES2826437T3 - Tecnología de materiales compuestos de perfil hueco

Info

Publication number: ES2826437T3
Application number: ES18155544T
Authority: ES
Inventors: Boris Koch
Original assignee: Lanxess Deutschland GmbH
Current assignee: Lanxess Deutschland GmbH
Priority date: 2017-03-03
Filing date: 2018-02-07
Publication date: 2021-05-18
Anticipated expiration: 2038-02-07
Also published as: US10773432B2; KR20180101203A; EP3369544B1; KR102413622B1; EP3369544A1; CN108527764A; CN108527764B; US20180250855A1

Abstract

Procedimiento para la fabricación de un componente compuesto mediante a) provisión de una herramienta de prensado o fundición (7) con al menos una cavidad que debe abrirse y una medida de herramienta A en la dirección de cierre (9) y una medida de herramienta B en ángulo recto a la dirección de cierre (10), b) provisión de al menos un tubo de metal en forma de un cilindro hueco como cuerpo básico de cilindro hueco (1) con una relación entre diámetro y grosor de pared en el intervalo de 5:1 a 300:1, cuya medida exterior C (11) es superior en un intervalo del 0,1 al 5 % a la medida de herramienta A (9), y cuya medida exterior D (12) es inferior en un intervalo del 0,1 al 5 % a la medida de herramienta B (10) y los datos de C y D se refieren a 90° vistos en dirección del eje longitudinal del cuerpo básico de cilindro hueco (1), c) provisión de al menos un elemento de apoyo (2) cuya medida exterior o forma de sección transversal exterior se corresponde de manera congruente con la medida interior o la forma de sección transversal interior del cuerpo básico de cilindro hueco (1), d) introducción y posicionamiento del al menos un elemento de apoyo (2) dentro del al menos un cuerpo básico de cilindro hueco (1) en las posiciones en las que se puede llevar a cabo fuera del cuerpo básico de cilindro hueco (1) la aplicación de plástico (3), así como la fijación del mismo, e) colocación del cuerpo básico de cilindro hueco (1), que contiene al menos un elemento de apoyo (2), en la al menos una cavidad de la herramienta de moldeo por inyección o prensado, f) cierre de la al menos una cavidad de la herramienta de moldeo por inyección o prensado y prensado del cuerpo básico de cilindro hueco (1) en dirección de cierre de la al menos una cavidad, g) aplicación exterior de plástico (3), en forma de una masa fundida, sobre el cuerpo básico de cilindro hueco (1) y deformación del cuerpo básico de cilindro hueco (1) mediante presión de inyección o prensado, h) refrigeración de la masa fundida de plástico aplicado sobre el cuerpo básico de cilindro hueco (1) en f), y i) extracción del componente compuesto de la herramienta de moldeo por inyección.

Description

DESCRIPCIÓN

Tecnología de materiales compuestos de perfil hueco

La invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de un componente compuesto hecho de al menos un cuerpo básico de cilindro hueco y al menos un elemento de apoyo posicionado en el interior del al menos un cuerpo básico de cilindro hueco.

En muchos casos, los componentes compuestos ya se utilizan hoy en día en la ingeniería automotriz. Generalmente están hechos de un perfil tubular metálico o un perfil metálico, hueco y cerrado que está unido con al menos un elemento de plástico fabricado por separado. La fabricación de dos componentes separados y, finalmente, la unión de estos al menos dos componentes conduce a un aumento de los costes de fabricación y montaje. Para unir el perfil tubular o perfil hueco con el elemento o elementos de plástico se requieren, además, agentes de unión adicionales en forma de tornillos, tuercas, remaches o similares, lo que, por regla general, a su vez conduce a más espacio constructivo y a un mayor peso del componente compuesto.

Componentes compuestos similares, hechos únicamente de plástico -es decir, tanto perfil hueco como elementos de plástico- presentan. con un dimensionamiento adecuado de las secciones transversales, menores resistencias y rigideces, pero también desventajas en la absorción de energía en caso de solicitación brusca, en comparación con componentes similares de materiales metálicos.

El documento DE 10 2014 019 724 A1 describe un procedimiento para la fabricación de elementos estructurales compuestos de elemento funcional y perfil hueco compuesto de fibra y plástico, en el que, mediante secuencia selectiva de la introducción de un elemento que da el contorno y la colocación de un elemento estructural semiacabado, se realiza un calentamiento local del perfil hueco compuesto de fibra y plástico en la zona del destalonamiento del elemento que da el contorno.

El documento US 2012/0189403 A1 se refiere a un inserto roscado que se debe fabricar mediante moldeo por inserción y que comprende un vástago en cuyos extremos axiales están previstos rebordes y estos delimitan dos cabezales situados opuestamente entre sí. Agentes para el bloqueo del inserto en dirección de giro tras la inyección y agentes para el bloqueo del inserto axialmente en traslación tras la inyección, están dispuestos en la parte exterior del vástago. El vástago presenta al menos una zona fusible con mayor deformabilidad axial que está dispuesta entre la sección roscada axial y una de las superficies frontales axiales. La zona fusible está configurada de tal modo que, con una fuerza de presión axial que se ejerce sobre las superficies frontales axiales del inserto roscado, este es comprimido a una medida de longitud axial más pequeña sin provocar una deformación de la rosca axial.

El documento WO 2009/077026 A1 describe un procedimiento para la fabricación de un componente compuesto de un perfil hueco y un elemento de moldeo por inyección, siendo inyectado el elemento de moldeo por inyección en el perfil de tal modo que el perfil es rodeado de manera imperdible en dirección circunferencial, y configurándose en el perfil al menos un elemento de arrastre de forma y abarcándose durante la inyección en el sentido de que el elemento de bloqueo de arrastre de forma situado entre los extremos del perfil se conforma o forma en una medida limitada en la dirección circunferencial y la extensión longitudinal.

La desventaja de la solución mostrada en el documento WO 2009/077026 A1 estriba, por un lado, en el procedimiento muy laborioso y caro y, por otro lado, en las posibilidades de diseño, considerablemente limitadas por el procedimiento, para las uniones mecánicas entre el componente de plástico moldeado por inyección y el perfil.

De acuerdo con el documento WO 2009/077026 A1, en primer lugar se aplica en una herramienta combinada un procedimiento de conformación de alta presión interior antes de que se aplique un procedimiento de moldeo por inyección para la instalación de los elementos de moldeo por inyección. Mediante la combinación consecutiva de estos dos procedimientos, primero alta presión interior, luego moldeo por inyección, en una herramienta común se da una limitación de la medida mínima del grosor de pared del perfil, lo que se opone a una reducción de peso en el sentido de la construcción ligera moderna. Adicionalmente, resultan limitaciones en el diseño del punto de unión de los dos componentes que finalmente conducen a una considerable reducción de la resistencia al cizallamiento y rigidez al cizallamiento de la unión de componente moldeado por inyección con el perfil. Dado que en el documento WO 2009/077026 A1, la unión se basa en un arrastre de forma entre los dos componentes, esta solo se puede realizar mediante inyección del perfil en forma de anillo -en el documento 2009/077026 A1 designado como lámina perimetral. La anchura de tal lámina perimetral, sin embargo, está restringida y solo tiene algunos milímetros ya que, si no, durante el procedimiento de conformación de alta presión interior se pueden producir elevadas deformaciones de la pared de perfil hasta llegar a romperse la pared del perfil. Por ello, un incremento de la rigidez de la unión o resistencia de la unión de perfil y componente moldeado por inyección, se puede efectuar de acuerdo con el documento WO 2009/077026 A1 solo mediante una disposición de varias de tales láminas perimetrales a lo largo del perfil. Una distancia mínima de varios milímetros de anchura debe mantenerse a este respecto entre dos láminas perimetrales. Esta distancia se genera en la herramienta mediante núcleos. En caso de que la anchura de estos núcleos sea demasiado escasa, se da a su vez el peligro de rotura del núcleo y rotura del perfil, ya que en la conformación de alta presión interior del tubo, la pared tubular tanto se expande radialmente como se desplaza axialmente sobre el grabado y el perfil debe ser apoyado a este respecto con la mayor superficie posible. De acuerdo con el documento WO 2009/077026 A1, en una superficie de perfil X del 100 % en promedio solo un máximo del 50 % puede ser sobremoldeada con plástico.

La presente invención se ha basado, por tanto, en el objetivo de proporcionar un procedimiento para la fabricación de componentes compuestos en el que un cuerpo básico de perfil hueco de paredes finas con tolerancias se inserta en una herramienta de moldeo por inyección o de prensado con holgura suficiente, sin resistencias, y a este respecto, a pesar de ello, se consigue un sellado de al menos una cavidad para una masa fundida de plástico que debe aplicarse al cuerpo básico de perfil hueco, así como, dado el caso, su distribución alrededor del cuerpo básico de perfil hueco, uniéndose, además, el componente de plástico aplicado con el lado exterior del cuerpo básico de cilindro hueco sin deformarse a este respecto su forma exterior total, por medio de lo cual se genera un componente compuesto unido por arrastre de forma tanto radial como axialmente, mecánicamente más rígido y con mayor capacidad de carga que según el estado de la técnica.

De paredes finas en el sentido de la presente invención, significa preferentemente una relación de diámetro de un perfil hueco que debe emplearse de acuerdo con la invención con respecto a su grosor de pared en el intervalo de 5:1 a 300:1.

Holgura en el sentido de la presente invención, significa que la medida mínima de la cavidad de herramienta de inyección o prensado, vista en ángulo recto con respecto a la dirección de cierre de la herramienta, siempre es mayor, en un caso extremo, del mismo tamaño, que la medida exterior con tolerancias de la sección transversal de cuerpo básico de perfil hueco -también vista en ángulo recto con respecto a la dirección de cierre de la herramienta.

Además, los componentes compuestos que deben fabricarse de acuerdo con la invención no deben presentar las desventajas anteriormente mencionadas en la fabricación o desventajas en las propiedades de resistencia y rigidez y, por tanto, tampoco en el comportamiento de consumo de energía y permitir una elevada medida de integración funcional en el sentido de construcción sistemática o modular con fabricación económica.

Invención

La solución para el objetivo es un procedimiento para la fabricación de un componente compuesto mediante

a) provisión de una herramienta de prensado o fundición con al menos una cavidad que debe abrirse y una medida de herramienta A en la dirección de cierre y una medida de herramienta B en ángulo recto a la dirección de cierre,

b) provisión de al menos un tubo de metal en forma de un cilindro hueco como cuerpo básico de cilindro hueco con una relación entre diámetro y grosor de pared en el intervalo de 5:1 a 300:1, cuya medida exterior C es superior en un intervalo del 0,1 al 5 % a la medida de herramienta A, y cuya medida exterior D es inferior en un intervalo del 0,1 al 5 % a la medida de herramienta B y los datos de C y D se refieren vistos a 90° en dirección del eje longitudinal del cuerpo básico de cilindro hueco,

c) provisión de al menos un elemento de apoyo cuya medida exterior o forma de sección transversal exterior se corresponde de manera congruente con la medida interior o la forma de sección transversal interior del cuerpo básico de cilindro hueco,

d) introducción y posicionamiento del al menos un elemento de apoyo dentro del al menos un cuerpo básico de cilindro hueco en las posiciones en las que se puede llevar a cabo fuera del cuerpo básico de cilindro hueco la aplicación del plástico, así como la fijación del mismo,

e) colocación del cuerpo básico de cilindro hueco que contiene al menos un elemento de apoyo en la al menos una cavidad de la herramienta de moldeo por inyección o prensado,

f) cierre de la al menos una cavidad de la herramienta de moldeo por inyección o prensado y prensado del cuerpo básico de cilindro hueco en dirección de cierre de la al menos una cavidad,

g) aplicación exterior de plástico en forma de una masa fundida sobre el cuerpo básico de cilindro hueco y deformación del cuerpo básico de cilindro hueco

h) refrigeración de la masa fundida de plástico aplicado sobre el cuerpo básico de cilindro hueco en g) (solidificación), y

i) extracción del componente compuesto de la herramienta de moldeo por inyección.

Sorprendentemente, el procedimiento de acuerdo con la invención permite la fabricación de componentes compuestos de un cuerpo básico de cilindro hueco con un componente de plástico aplicado exteriormente en una herramienta de moldeo por inyección o prensado sin la utilización de una operación técnica de herramienta o la utilización de un presión interna para producir un sellado entre el cuerpo básico de cilindro hueco con tolerancias que debe insertarse de acuerdo con la invención y la herramienta de moldeo por inyección o prensado, pero también proporcionar suficiente apoyo para que el componente de plástico aplicado exteriormente se una por arrastre de forma, de manera resistente al cizallamiento y rígida al cizallamiento, con el cuerpo básico de cilindro hueco, uniéndose de una sección de superficie exterior del cuerpo básico de cilindro hueco de X = 100 %, más del 50 %, preferentemente del 75 al 100 %, de manera particularmente preferente del 90 al 100 %, con plástico, preferentemente mediante inyección, sobreinyección, sobremoldeo, presión desde un lado o presión circunferencial.

Por ello, la presente invención también se refiere a un componente compuesto que contiene al menos un cuerpo básico que comprende una sección transversal de perfil hueco -por tanto, un cuerpo básico de cilindro hueco - y al menos un elemento de plástico unido por arrastre de forma con el cuerpo básico de cilindro hueco en puntos de unión discretos, así como al menos un elemento de apoyo posicionado dentro del cuerpo básico de cilindro hueco en puntos de unión discretos del al menos un elemento de plástico aplicado exteriormente, y el cuerpo básico de cilindro hueco presenta una relación de diámetro/grosor de pared en el intervalo de 5:1 a 300:1.

Mediante el procedimiento de acuerdo con la invención se obtiene un componente compuesto mediante

g) aplicación exterior de plástico en forma de una masa fundida sobre el cuerpo básico de cilindro hueco y deformación del cuerpo básico de cilindro hueco mediante presión de inyección o prensado,

Ciertamente, de acuerdo con la invención los elementos de apoyo deben fabricarse en una etapa previa, pero estos no requieren espacio adicional, ya que están posicionados dentro del al menos un cuerpo básico de cilindro hueco. Por lo tanto, la permanencia del elemento o elementos de apoyo puede significar inicialmente un peso adicional para el producto final, el componente compuesto, sin embargo, al final del proceso conducen a un menor peso, en particular cuando, por ello, se pueden insertar cuerpos básicos de cilindro hueco con grosores de pared menores o se puede retirar el elemento o elementos de apoyo mediante retirada posterior, en particular mediante fundido, de nuevo del cuerpo básico de cilindro hueco.

De acuerdo con la invención, la forma o estructuración que se genera en el procedimiento de acuerdo con la invención de la pared del cuerpo básico de cilindro hueco y, por tanto, la pared de la superficie de unión de los dos componentes del componente compuesto se puede definir o controlar por medio del diseño del al menos un elemento de apoyo. Se produce una unión/engranaje por arrastre de forma de cuerpo básico de cilindro hueco y plástico inyectado con el bloqueo de todos los grados de libertad, de traslación en dirección X, Y y Z y de rotación en torno a los ejes X, Y y Z y, por tanto, una unión resistente al cizallamiento y rígida al cizallamiento al menos en dirección axial, preferentemente en dirección radial y axial con respecto al cuerpo básico de cilindro hueco.

Si después de la etapa de procedimiento i), se retira el al menos un elemento de apoyo del interior del cuerpo básico de cilindro hueco en una etapa de procedimiento j) adicional, en una forma de realización de la presente invención se obtienen componentes compuestos sin elemento o elementos de apoyo.

En aras de la claridad, sea señalado que todas las definiciones y parámetros generales mencionados en general o en intervalos preferentes están comprendidos en cualquier combinación. Las normas citadas en el contexto de la presente solicitud son válidas en la versión aplicable en la fecha de presentación.

Prensado de acuerdo con las etapas de procedimiento d), e) y f) significa una deformación en la que no se producen ampliaciones perimetrales, sino solo un cambio de forma. Si el perímetro del perfil hueco se sobredimensiona debido a las tolerancias, el principal efecto es también un cambio de forma, pero habrá una ligera reducción de la extensión hacia el final del movimiento de cierre de la herramienta."

La resistencia al cizallamiento es una constante material que describe la resistencia de un material al cizallamiento, es decir, contra la separación por medio de fuerzas que tratan de mover dos superficies adyacentes longitudinalmente. La resistencia al cizallamiento está determinada por el módulo de cizalla, también llamado módulo de deslizamiento. Unión resistente al cizallamiento significa, en el sentido de la presente invención, una unión por arrastre de forma rígida al cizallamiento en dirección axial, preferentemente en dirección axial y radial, del cuerpo básico de cilindro hueco, del cuerpo básico de cilindro hueco con al menos un elemento de plástico aplicado sobre el cuerpo básico de cilindro hueco.

La rigidez al cizallamiento es el producto del módulo de cizalla G de un material y el área de sección transversal A. Se cumple:

Rigidez al cizallamiento = G • A • k ( = G • A ^{s )}

El factor de corrección k toma en consideración a este respecto la distribución desigual en la sección transversal de la tensión de cizallamiento T. Generalmente, se expresa la rigidez al cizallamiento también con ayuda del área de cizallamiento A ^s. Véase: https://de.wikipedia.org/wiki/Steifigkeit.

Uniones por arrastre de forma en el sentido de la presente invención se generan mediante el engranado de al menos dos partes de unión que entran en una unión no desmontable entre sí y solo se pueden volver a separar mediante destrucción. Véase: https://de.wikipedia.org/wiki/Verbindungstechnik.

Formas de realización preferentes de la invención

En una forma de realización preferente o alternativa, durante o después de la etapa de procedimiento d), se practica al menos una acanaladura, preferentemente varias acanaladuras, desde fuera en la pared del cuerpo básico de cilindro hueco en la zona del al menos un elemento de apoyo, preferentemente exactamente en la posición del al menos un elemento de apoyo.

En una forma de realización preferente o alternativa, antes, durante o después de la etapa de procedimiento b), se practica al menos un orificio o una perforación, preferentemente varios orificios o perforaciones, desde fuera en la pared del cuerpo básico de cilindro hueco en la zona del al menos un elemento de apoyo, preferentemente exactamente en la posición del al menos un elemento de apoyo.

En una forma de realización preferente o alternativa, durante o después de la etapa de procedimiento d), se practica al menos un orificio o perforación, preferentemente varios orificios o perforaciones, desde fuera en la pared del cuerpo básico de cilindro hueco en la zona del al menos un elemento de apoyo, preferentemente exactamente en la posición del al menos un elemento de apoyo.

En estas tres últimas formas de realización, ya no es necesaria una deformación de la pared del cuerpo básico de cilindro hueco por medio de la presión de la inyección, como se describe en la etapa de procedimiento g) para generar una unión resistente al cizallamiento y rígida al cizallamiento al menos en dirección axial del cuerpo básico de cilindro hueco, preferentemente en dirección axial y radial del cuerpo básico de cilindro hueco, entre el cuerpo básico de cilindro hueco y la aplicación de plástico, preferentemente la inyección de plástico o el prensado de plástico.

Un cuerpo básico de cilindro hueco que debe emplearse de acuerdo con la invención debe presentar, por tanto, una pluralidad de acanaladuras, así como también una pluralidad de orificios o perforaciones.

En otra forma de realización preferente o alternativa, tras la etapa de procedimiento d) y antes de la etapa de procedimiento e), se introduce al menos un volumen de masa fundida de plástico en al menos una cavidad prevista para este fin en la herramienta de moldeo por inyección o herramienta de prensado y, en la etapa de procedimiento f), mediante el cierre de la herramienta de moldeo por inyección o prensado, se prensa localmente el volumen de masa fundida de plástico y se presiona desde fuera contra la pared del cuerpo básico de cilindro hueco, así como, simultáneamente, contra el al menos un elemento de apoyo posicionado en el cuerpo básico de cilindro hueco o se presiona alrededor del cuerpo básico de cilindro hueco.

En otra forma de realización preferente o alternativa, después de la etapa de procedimiento h) se aplica un procedimiento de alta presión interior (IHU) adicional para cambiar de forma el cuerpo básico de cilindro hueco en las posiciones en las que no se encuentra ningún elemento de apoyo ni tampoco una aplicación de plástico. Véase: https://de.wikipedia.org/wiki/Innenhochdruckumformen.

En otra forma de realización preferente o alternativa, después de la etapa de procedimiento i), el cuerpo básico de cilindro hueco se deforma en al menos una posición mediante el efecto de fuerzas de flexión adicionales en posiciones en las que no se encuentra ningún elemento de apoyo ni tampoco aplicaciones de plástico. Preferentemente, se dejan actuar fuerzas de flexión adicionales cuando la forma del componente compuesto definitivo es diferente de la de un cuerpo básico de cilindro hueco recto.

En otra forma de realización preferente o alternativa, después de la etapa de procedimiento d) y antes de la etapa de procedimiento e), el cuerpo básico de cilindro hueco se deforma en al menos una posición mediante el efecto de fuerzas de flexión adicionales. Esta deformación se puede realizar fuera de la herramienta en cualquier posición del cuerpo básico de cilindro hueco. Preferentemente, se dejan actuar fuerzas de flexión adicionales cuando la forma del componente compuesto definitivo es diferente de la de un cuerpo básico de cilindro hueco recto. La deformación se puede llevar a cabo tanto en posiciones en las que, dentro del cuerpo básico de cilindro hueco, se encuentra un elemento de apoyo como en posiciones en las que no se encuentra ningún elemento de apoyo en el interior del cuerpo básico de cilindro hueco. Si se realiza la flexión en la zona de la posición de un elemento de apoyo, el elemento de apoyo puede dar apoyo a la pared del perfil hueco y mantener la forma de sección transversal poco deformada en esta posición.

En otra forma de realización preferente o alternativa, la unión de cuerpo básico de cilindro hueco y plástico inyectado se refuerza adicionalmente con el bloqueo de todos los grados de libertad, de traslación en dirección X, Y y Z y de rotación en torno a los ejes X, Y y Z por medio de un tratamiento de superficie de la pared exterior del cuerpo básico de cilindro hueco. Este tratamiento de superficie se efectúa preferentemente antes al menos de una de las etapas de procedimiento b), c), d) o e).

Formas preferentes del tratamiento de superficie son la aplicación al menos de un agente adhesivo, una activación superficial de plasma, una estructuración por láser, un tratamiento químico previo o un procedimiento de aplicación aditiva.

Agentes que tratamiento químico previo preferentes son el uso de ácidos o bases. Un procedimiento de aplicación aditiva es el procedimiento térmico de inyección de metales. Véase: https://de.wikipedia.org/wiki/Thermisches_Spritzen.

Etapa de procedimiento a)

La etapa de procedimiento a) se refiere a la provisión de una herramienta de prensado o fundición con al menos una cavidad que debe abrirse y una medida de herramienta A en la dirección de cierre y una medida de herramienta B en ángulo recto a la dirección de cierre de la herramienta. La dirección de cierre se refiere de acuerdo con la invención a la herramienta de prensado o moldeo por inyección que debe emplearse. Una herramienta de moldeo por inyección o prensado que debe emplearse de acuerdo con la invención presenta preferentemente dos mitades de herramienta. En función del diseño del componente compuesto que debe fabricarse, las mitades de herramienta pueden componerse a su vez de varios segmentos. El experto adaptará el diseño de la herramienta de moldeo por inyección o prensado que deba emplearse de manera correspondiente al componente compuesto que deba fabricarse. Un resumen de herramientas de moldeo por inyección o prensado que pueden utilizarse de acuerdo con la invención, así como para la fabricación de la misma se encuentra, entre otros, en W. Michaeli, G. Menges, P. Mohren, Anleitung zum Bau von Spritzgieliweikzeugen, 5a edición completamente revisada, Carl Hanser Verlag Múnich, Viena 1999 (edición en inglés 2001 ).

Una herramienta de moldeo por inyección o prensado que debe emplearse de acuerdo con la invención presenta preferentemente las siguientes características para que un cuerpo básico de cilindro hueco con todas sus tolerancias de medida y forma se pueda introducir sin forzar en la herramienta de prensado o moldeo por inyección:

I. La herramienta de moldeo por inyección o prensado debe estar realizada de tal modo que, al cerrar la herramienta, selle las cavidades de moldeo por inyección y prensado con respecto a las zonas del cuerpo básico de cilindro hueco en las que, en la etapa de procedimiento g), no se va a efectuar ninguna aplicación de plástico. Para ello, en la herramienta de moldeo por inyección o prensado, en los extremos axiales de las cavidades de moldeo por inyección o prensado, son necesarias superficies de contacto en la herramienta que presionen el cuerpo básico de cilindro hueco durante el cierre de la herramienta de su medida exterior de cuerpo básico de perfil hueco C a la medida de herramienta A, por medio de lo cual simultáneamente se modifica la medida exterior de cuerpo básico de perfil hueco D a la medida de herramienta B.

II. En una forma de realización, las superficies de contacto de las al menos dos mitades de herramienta con el cuerpo básico de cilindro hueco en la herramienta de moldeo por inyección o prensado están realizadas de tal modo que el cuerpo básico de cilindro hueco, por medio de la presión descrita en I., es prensado adicionalmente en un intervalo del - 0,01 al -1 % de la medida de herramienta A y la medida de herramienta B.

III. Las superficies de contacto de las al menos dos mitades de herramienta mencionadas en I. y II. en la herramienta de moldeo por inyección o prensado comprenden el cuerpo básico de cilindro hueco con la herramienta cerrada en toda su extensión y presentan preferentemente una anchura, es decir, una extensión vista en dirección axial del cuerpo básico de cilindro hueco, en el intervalo de 1,0 a 10,0 mm.

IV. En una forma de realización, las superficies de contacto de las al menos dos mitades de herramienta con el cuerpo básico de cilindro hueco en la herramienta de moldeo por inyección o prensado están realizadas de tal modo que estas zonas en la herramienta se representan mediante insertos curados. Preferentemente, los insertos curados presentan una dureza en el intervalo de 50 a 62 HRC. Así, la dureza se sitúa en el intervalo de herramientas de flexión y punzonado convencionales.

Véase: https://de.wikipedia.org/wiki/RockweM_(Einheit).

V. La herramienta de moldeo por inyección o prensado, entre sus superficies de contacto fuera de las cavidades de inyección o prensado debe ofrecer un espacio libre alrededor del cuerpo básico de cilindro hueco. Preferentemente, este espacio libre es o se sitúa en el intervalo de 1,0 a 10,0 mm.

Etapa de procedimiento b)

En la etapa de procedimiento b) se proporciona al menos un tubo de metal en forma de un cilindro hueco como cuerpo básico de cilindro hueco con una relación entre diámetro y grosor de pared en el intervalo de 5:1 a 300:1, cuya medida exterior de cuerpo básico de perfil hueco C es superior en un intervalo del 0,1 al 5 % a la medida de herramienta A de la cavidad y su medida exterior de cuerpo básico de perfil hueco D es inferior en un intervalo del 0,1 al 5 % a la medida de herramienta B de la cavidad. De acuerdo con la invención, los datos de refieren a las medidas exteriores C y D de cuerpo básico de cilindro hueco del cuerpo básico de cilindro hueco que debe proporcionarse en b) vistos a 90° en dirección del eje longitudinal del cuerpo básico de cilindro hueco.

Preferentemente, los datos sobre las medidas exteriores de cuerpo básico de perfil hueco C y D se refieren a la posición o posiciones mencionadas en f) del prensado local en el cuerpo básico de cilindro hueco que debe proporcionarse en la etapa de procedimiento b) en las que se encuentran los extremos axiales del al menos un elemento de apoyo que debe proporcionarse en la etapa de procedimiento c) e introducirse en la etapa de procedimiento d) en el cuerpo básico de cilindro hueco.

Un cuerpo básico de cilindro hueco que debe emplearse de acuerdo con la invención, puede fabricarse según diferentes procedimientos, presentar diferentes formas de sección transversal. Preferentemente, para su fabricación se utiliza al menos una de las técnicas extrusión, pultrusión, embutición sin costura, soldadura longitudinal, soldadura en espiral y enrollado. Un cuerpo básico de cilindro hueco de paredes finas de acuerdo con la invención que debe utilizarse puede presentar a este respecto una sección transversal circular, elíptica, poligonal: triangular, cuadrangular, pentagonal...

Preferentemente un cuerpo básico de cilindro hueco que se proporciona en la etapa de procedimiento b) presenta un grosor de pared en el intervalo de 0,1 a 10,0 mm. Un cuerpo básico de cilindro hueco que se utilice de acuerdo con la invención presenta preferentemente al menos dos aberturas, una en cada caso en los lados frontales.

Para la fabricación de un cuerpo básico de cilindro hueco que se ha de utilizar de acuerdo con la invención, se emplea al menos un material del grupo de metales o aleaciones.

Metales preferentes son acero aluminio, magnesio, titanio, estaño, cinc, plomo, plata, oro, latón o aleaciones. De manera especialmente preferente, se utilizan varios cuerpos básicos de cilindro hueco de aluminio o acero, en particular de acero.

Etapa de procedimiento c)

La etapa de procedimiento c) se refiere a la provisión de al menos un elemento de apoyo cuya medida exterior o forma de sección transversal exterior se corresponde de manera congruente con la medida interior o la forma de sección transversal interior del cuerpo básico de cilindro hueco. En particular, la etapa de procedimiento c) se efectúa con el requisito de que la extensión del cuerpo básico de cilindro hueco no experimente ningún ensanchamiento.

Congruente significa en la etapa de procedimiento c) que la forma y las dimensiones de las superficies dirigidas hacia fuera de un elemento de apoyo se corresponden en la mayor medida posible con la forma y las dimensiones de las superficies dirigidas hacia dentro de un cuerpo básico de cilindro hueco que se emplea de acuerdo con la invención. De esta manera, la superficie interior de un cuerpo básico de cilindro hueco que se ha de emplear de acuerdo con la invención y la superficie exterior de un elemento de apoyo que se ha de emplear de acuerdo con la invención tienen de manera preferente aproximadamente las mismas distancias a lo largo de su superficie o superficies de contacto comunes. Preferentemente son elementos de apoyo que también se corresponden en sus contornos exteriores a ser posible en todos los lados con la forma interior de un cuerpo básico de cilindro hueco que se va a utilizar de acuerdo con la invención y, a este respecto, presentan una estructura aproximadamente congruente con la pared interior del cuerpo básico de cilindro hueco.

Preferentemente, la congruencia se refiere a la medida interior o la forma de sección transversal interior del al menos un cuerpo básico de cilindro hueco proporcionado en b).

Distancias aproximadamente iguales significan desviaciones de la congruencia condicionadas por las tolerancias de fabricación en el intervalo del -1,5 al 3 % entre la medida exterior o la forma de sección transversal exterior de un elemento de apoyo y la medida interior o la forma de sección transversal interior de un cuerpo básico de cilindro hueco que ha de emplearse de acuerdo con la invención. De gran importancia para la fabricación del compuesto entre un cuerpo básico de cilindro hueco de paredes finas y un componente de plástico que debe aplicarse por medio de moldeo por inyección o prensado en la etapa de procedimiento g) es la forma particular o diseño del elemento de apoyo. Un elemento de apoyo que se utilice de acuerdo con la invención sirve sobre todo para el apoyo interior de la pared fina del cuerpo básico de perfil hueco.

Sin el uso de al menos un elemento de apoyo, un cuerpo básico de cilindro hueco de pared fina que debe emplearse de acuerdo con la invención sería comprimido por la presión de la inyección o la presión de prensado del procedimiento de moldeo por inyección o procedimiento de prensado que debe aplicarse en la etapa de procedimiento g). Un elemento de apoyo que debe utilizarse de acuerdo con la invención debe presentarse en una forma o diseño adaptado a la sección transversal interior de un cuerpo básico de cilindro hueco que debe emplearse descrito en la etapa de procedimiento c). Dado que el experto conoce, debido al posterior objetivo del componente compuesto, la forma y el diseño de un cuerpo básico de cilindro hueco que se ha de proporcionar en la etapa de procedimiento b), este proporcionará elementos de apoyo de manera correspondiente adecuados en la etapa de procedimiento c).

En el diseño, el material y otras características de la configuración de un elemento de apoyo que se ha de proporcionar en la etapa de procedimiento c), el experto se orientará por los tres objetivos de un elemento de apoyo:

1. Los elementos de apoyo que se han de utilizar deben reforzar la pared del cuerpo básico de perfil hueco contra el colapso de la sección transversal de perfil hueco durante la aplicación de plástico en la etapa de procedimiento g) y en la zona del plástico que ha de aplicarse;

2. Los elementos de apoyo que han de utilizarse representan prácticamente una forma negativa de la zona de conformación de la pared de cuerpo básico de perfil hueco en la zona del plástico que se ha de aplicar en la etapa de procedimiento g);

3. dado el caso, los elementos de apoyo que han de utilizarse sirven como apoyos de las superficies de la pared de cuerpo básico de cilindro hueco en la posición o posiciones en las que se encuentran los extremos axiales de un elemento de apoyo posicionado en el cuerpo básico de cilindro hueco, y sirven para el sellado de la cavidad del plástico que ha de aplicarse. En función del material de la pared de cuerpo básico de cilindro hueco, sin embargo, puede bastar ya el propio efecto de apoyo de la misma.

Un elemento de apoyo que se ha de proporcionar en la etapa de procedimiento c), sin embargo, también sirve como contrasoporte para una pared estructurada de un cuerpo básico de cilindro hueco que se genera por la presión de la inyección o el prensado del componente de plástico.

Un elemento de apoyo que se ha de proporcionar de acuerdo con la invención debe posicionarse preferentemente de manera localmente exacta en el interior de un cuerpo básico de cilindro hueco en el que se efectúa la aplicación del componente de plástico sobre la pared exterior del cuerpo básico de cilindro hueco en la etapa de procedimiento g). Preferentemente, esta aplicación se lleva a cabo mediante inyección, mediante sobreinyección, mediante impresión, o presión circular.

Un elemento de apoyo que debe insertarse de acuerdo con la invención está diseñado preferentemente de tal modo que

1. permite una fijación del cuerpo básico de cilindro hueco en la etapa de procedimiento d) mediante efecto de fuerza externa local de la herramienta de prensado o de la herramienta de moldeo por inyección preferentemente sobre la pared exterior de cuerpo básico de perfil hueco, y/o una flexión del cuerpo básico de cilindro hueco y refuerza el cuerpo básico de cilindro hueco a este respecto de tal modo que este no se dobla durante la flexión;

2. desarrolla una presión contraria suficiente durante el cierre de la herramienta de moldeo por inyección o de la herramienta de prensado y garantiza un sellado de la cavidad de moldeo por inyección; opcionalmente a este respecto refuerza las superficies de la pared de cuerpo básico de cilindro hueco en la posición o en las posiciones en las que se encuentran los extremos axiales del al menos un elemento de apoyo posicionado en el cuerpo básico de cilindro hueco y que sirven para el sellado de la cavidad del plástico aplicado, si el propio efecto de apoyo de la pared de cuerpo básico de cilindro hueco no basta;

3. garantiza una estabilidad suficiente del cuerpo básico de cilindro hueco de pared fina durante la operación e inyección del plástico termoplástico e impide una compresión de la sección transversal del cuerpo básico de cilindro hueco, preferentemente de la sección transversal con forma tubular del cuerpo básico de cilindro hueco (función principal);

4. presenta tal estructura que se pueden conseguir deformaciones locales del cuerpo básico de cilindro hueco de pared fina mediante la presión de inyección o la presión de prensado de la masa fundida de plástico termoplástico, o mediante una operación de prensado previo con punzones sólidos;

5. se genera una deformación descrita en 4. de tal modo que, finalmente, tras la aplicación del componente de plástico a la pared exterior del cuerpo básico de cilindro hueco, preferentemente en forma de inyección, sobreinyección, impresión o presión circular, se genera con el componente de plástico una unión rígida, que puede soportar mucha carga, de larga duración y por arrastre de forma entre cuerpo básico de cilindro hueco y el componente de plástico; y

6. presenta un peso lo más bajo posible en el intervalo de 1 a 1000 g y es económico, para el caso de que el elemento de apoyo después de la etapa de procedimiento i) permanezca en el perfil hueco.

En el caso preferente de que el cuerpo básico de cilindro hueco presente la forma de un tubo o forma tubular con una sección transversal elíptica con una pequeña medida exterior D de cuerpo básico de cilindro hueco y una gran medida exterior C de cuerpo básico de cilindro hueco, se posiciona preferentemente al menos un elemento de apoyo con forma cilíndrica con una sección transversal también elíptica dentro del cuerpo básico de cilindro hueco.

En el caso de que el procedimiento de acuerdo con la invención se combine con un procedimiento IHU, en la etapa de procedimiento c) deben utilizarse preferentemente elementos de apoyo con un orificio pasante que permitan el flujo de fluido utilizado en el procedimiento IHU a través de un elemento de apoyo. De manera particularmente preferente, en el caso de un cuerpo básico de cilindro hueco con forma tubular hay elementos de apoyo con forma cilíndrica y una perforación a lo largo de su eje, los denominados cilindros huecos.

Un elemento de apoyo que se ha de emplear de acuerdo con la invención puede fabricarse según diferentes procedimientos y estar compuesto de diferentes materiales. Preferentemente, para la fabricación de elementos de apoyo que han de emplearse de acuerdo con la invención se aplican las técnicas de punzonado, embutición, encaje, soldadura blanda, soldadura fuerte, remachado, fundido, moldeo por presión o moldeo por inyección.

Preferentemente, para la fabricación de elementos de apoyo que se han de emplear de acuerdo con la invención se utiliza al menos un material del grupo metales, plásticos termoplásticos, plásticos termoestables y cerámica. Metales preferentes son acero aluminio, magnesio, titanio, estaño, bismuto, latón u otras aleaciones.

De manera especialmente preferente, un elemento de apoyo que se ha de proporcionar en la etapa de procedimiento c) se fabrica de un plástico termoplástico. De manera especialmente preferente, se utiliza como plástico termoplástico una poliamida o un poliéster. Preferentemente, como poliamida se utiliza una poliamida 6. Preferentemente, como poliéster se utiliza un tereftalato de polialquileno, de manera especialmente preferente tereftalato de polibutileno.

De manera muy especialmente preferente, un elemento de apoyo que se ha de proporcionar en la etapa de procedimiento c) se fabrica de un plástico termoplástico con al menos un material de relleno o refuerzo. Preferentemente, como material de relleno o refuerzo se utilizan fibras de vidrio. De manera especialmente preferente, se utilizan de 0,1 a 85 fracciones en masa de material de relleno o refuerzo por cada 100 fracciones en masa del plástico termoplástico. De acuerdo con la invención, los elementos de apoyo que han de emplearse se fabrican en una etapa previa al procedimiento de acuerdo con la invención sobre la base de plásticos termoplásticos preferentemente mediante moldeo por inyección.

De manera especialmente preferente, un elemento de apoyo que se ha de proporcionar en la etapa de procedimiento c) se fabrica de una poliamida 6 reforzada con fibra de vidrio con entre 15 y 60 fracciones en masa de fibras de vidrio por cada 100 fracciones en masa de poliamida en el procedimiento de moldeo por inyección.

En el caso de que un elemento de apoyo que se ha de proporcionar en la etapa de procedimiento c), tras la fabricación del componente compuesto, deba ser retirado de nuevo de este, tales elementos de apoyo se funden tras finalizar la etapa de procedimiento i) en una adicional etapa de procedimiento j). Preferentemente, en este caso, para la fabricación de elementos de apoyo adecuados, se utilizan metales o aleaciones con un punto bajo de fusión que superen el procedimiento de acuerdo con la invención, pero después, mediante temperaturas más elevadas, preferentemente por el efecto de temperaturas en el intervalo de 80 a 220 °C se licuen y puedan ser retirados de nuevo del cuerpo básico de cilindro hueco. Un elemento de apoyo que se ha de emplear para este fin se compone de un metal o una aleación que presente un punto de fusión por debajo del punto de fusión del plástico que debe aplicarse o emplearse en la etapa de procedimiento g). Preferentemente se utilizan aleaciones de estaño y bismuto. Por el documento DE 4124021 C2 se conoce una aleación de estaño y bismuto con un punto de fusión de 138 °C.

De acuerdo con la invención, los elementos de apoyo que han de emplearse se fabrican en una etapa previa al procedimiento de acuerdo con la invención sobre la base de plásticos termoplásticos mediante moldeo por inyección.

En una forma de realización, el al menos un elemento de apoyo puede ser un híbrido de plástico y metal, preferentemente un tubo de metal cilíndrico con nervios de plástico inyectados. El experto conoce la tecnología de híbridos plástico-metal, por ejemplo, por el documento EP 0370 342 A1.

Etapa de procedimiento d)

En la etapa de procedimiento d), se efectúa la inserción y el posicionamiento exacto de un elemento de apoyo proporcionado en la etapa de procedimiento c) dentro del al menos un cuerpo básico de cilindro hueco en las posiciones en las que en la etapa de procedimiento g) se va a llevar a cabo la aplicación de plástico.

A este respecto, son concebibles diferentes modos de proceder para la inserción de un elemento de apoyo. En el caso de utilizarse varios elementos de apoyo, estos son deslizados o presionados preferentemente de manera conjunta, pero también es posible individualmente de manera consecutiva, en el tubo de metal proporcionado en la etapa de procedimiento b).

En una forma de realización, mediante una deformación local adicional, preferentemente mediante una o varias acanaladuras, se lleva a cabo la fijación de un elemento de apoyo y, por tanto, la fijación de la posterior unión plástico/perfil hueco.

Etapa de procedimiento e)

En la etapa de procedimiento e) se lleva a cabo la colocación de un cuerpo básico de cilindro hueco que contiene un elemento o elementos de apoyo en la al menos una cavidad de la herramienta de moldeo por inyección o prensado.

Junto al diseño de un cuerpo básico de cilindro hueco que se ha de proporcionar en la etapa de procedimiento b) y junto al diseño de un elemento de apoyo que se ha de proporcionar en la etapa de procedimiento c) y sus respectivas formas de sección transversal es importante, por ello, también el diseño de una herramienta de moldeo por inyección o prensado que se ha de proporcionar en la etapa de procedimiento a) para que el procedimiento de acuerdo con la invención, en particular la ocupación y el sellado de la cavidad de moldeo por inyección o prensado, funcionen sin problema.

La colocación del cuerpo básico de cilindro hueco en la cavidad se lleva a cabo a este respecto, a diferencia del estado de la técnica, sin que se produzca un ensanchamiento del mismo. El sellado de la junta entre el cuerpo básico de cilindro hueco y la cavidad de la herramienta de molde, que sigue a la sección de cuerpo básico de perfil hueco provisto con la aplicación de plástico, se efectúa únicamente mediante cambio de forma de la extensión del cuerpo básico de cilindro hueco, permaneciendo la propia extensión sin cambios.

Si se utilizan cuerpos básicos de perfil hueco con un perímetro circular, se efectúa el cambio de forma preferentemente a una elipse. Si se utilizan cuerpos básicos de perfil hueco con un perímetro elíptico, se efectúa el cambio de forma preferentemente a un perímetro circular.

Preferentemente, la relación de la extensión del cuerpo básico de cilindro hueco con la extensión interior de la cavidad de herramienta de la herramienta de molde se sitúa en el intervalo de 1 : 1 a 1,1 : 1. Para el experto resulta extraordinariamente sorprendente que incluso con una sobremedida de la extensión del cuerpo básico de cilindro hueco, debida a tolerancias, con respecto a la extensión interior de la cavidad de la herramienta se pueda cerrar de manera fiable el intersticio o la junta y, por tanto, quede sellada para la operación de moldeo por inyección, y el exceso de material debido a la sobremedida condicionada por la tolerancia, no es presionado hacia los planos de separación de la herramienta de moldeo por inyección. Esta propiedad del procedimiento de acuerdo con la invención, el cambio de forma del cuerpo básico de cilindro hueco con el cierre de la herramienta de moldeo y, simultáneamente, el sellado de la cavidad de herramienta con respecto a la superficie exterior del cuerpo básico de perfil hueco permite directamente a continuación la aplicación localmente limitada de plástico sobre el perfil hueco, en este caso, representada como etapa de procedimiento g) y, por tanto, con respecto al estado de la técnica, sin etapa de procedimiento adicional necesaria, de lo que resultan ciclos claramente más cortos.

Preferentemente, una herramienta de moldeo por inyección o prensado que se ha de emplear de acuerdo con la invención, y también un cuerpo básico de cilindro hueco que se ha de emplear de acuerdo con la invención presentan las siguientes características para que este último se pueda colocar con todas las tolerancias de medida y forma sin forzar en la herramienta proporcionada en la etapa de procedimiento a):

I. La herramienta de moldeo por inyección o prensado debe estar realizada de tal modo que, al cerrar la herramienta, selle las cavidades de moldeo por inyección y prensado con respecto a las zonas del cuerpo básico de cilindro hueco en las que no se va a efectuar ninguna aplicación de plástico. Para ello, en la herramienta de moldeo por inyección o prensado, en los extremos axiales de las cavidades de moldeo por inyección o prensado, son necesarias superficies de contacto en la herramienta que presionen el cuerpo básico de cilindro hueco durante el cierre de la herramienta de la medida exterior de cuerpo básico de perfil hueco C a la medida de herramienta A, por medio de lo cual simultáneamente se modifica la medida exterior de cuerpo básico de perfil hueco D a la medida de herramienta B.

IV. En una forma de realización, las superficies de contacto de las al menos dos mitades de herramienta con el cuerpo básico de cilindro hueco en la herramienta de moldeo por inyección o prensado están realizadas de tal modo que estas zonas en la herramienta se representan mediante insertos curados.

V. Preferentemente, la herramienta de moldeo por inyección o prensado, entre sus superficies de contacto fuera de las cavidades de inyección o prensado, ofrece un espacio libre alrededor del cuerpo básico de cilindro hueco. Preferentemente, este espacio libre es o se sitúa en el intervalo de 1,0 a 10,0 mm.

Los insertos curados que se emplean en IV. presentan preferentemente una dureza Rockwell en el intervalo de 50 a 62 HRC. Así, la dureza se sitúa en el intervalo de herramientas de flexión y punzonado convencionales.

Véase: https://de.wikipedia.org/wiki/RockweM_(Einheit).

Etapa de procedimiento f)

En la etapa de procedimiento f), se efectúa el cierre de la al menos una cavidad de la herramienta de moldeo por inyección o prensado y el prensado del cuerpo básico de cilindro hueco en dirección de cierre de la al menos una cavidad. Preferentemente, el prensado en dirección de cierre de la al menos una cavidad se efectúa localmente en la posición o posiciones en las que se encuentran los extremos axiales de al menos un elemento de apoyo. De manera especialmente preferente, el prensado se efectúa, además, en las superficies de contacto descritas en la etapa de procedimiento e) lateralmente a la cavidad o cavidades de moldeo por inyección o prensado, por medio de lo cual se sellan la cavidad o cavidades de moldeo por inyección o prensado.

Durante el cierre de la herramienta de moldeo por inyección o prensado, se efectúa un ligero prensado del cuerpo básico de cilindro hueco contra el al menos un elemento de apoyo y el cuerpo básico de cilindro hueco es llevado a la forma predeterminada por la herramienta de moldeo por inyección o prensado.

Por medio de las superficies de contacto descritas en la etapa de procedimiento e) en la herramienta de moldeo por inyección o prensado, en la etapa de procedimiento f) es retenido el cuerpo básico de cilindro hueco claramente en su cavidad y se sellan las cavidades en el perfil hueco previstas para el moldeo por inyección o para el prensado.

Para el cierre de la herramienta de moldeo por inyección o prensado se requiere una fuerza de prensado que presione el cuerpo básico de cilindro hueco hacia una nueva forma definida por el diseño de la cavidad de la herramienta de moldeo por inyección o prensado, así como una fuerza de cierre para el proceso de moldeo de inyección para sellar la al menos una cavidad. La intensidad de la fuerza de presión se orienta según la forma de un cuerpo básico de cilindro hueco proporcionado en la etapa de procedimiento b) y según la forma del elemento o elementos de apoyo proporcionados en la etapa de procedimiento c). Además, el diseño, las dimensiones y las características materiales de cuerpo básico de cilindro hueco y elemento o elementos de apoyo son decisivos para el cálculo previo de la fuerza de presión que se ha de aplicar, que el experto debe tomar en consideración para el diseño del proceso de acuerdo con la invención.

La intensidad de la fuerza de cierre de la herramienta de moldeo por inyección o prensado se orienta según la superficie proyectada de las sobreinyecciones de plástico o prensados de plástico procurados por la aplicación de plástico y las presiones de inyección que se requieren para inyectar o prensar los correspondientes plásticos en la etapa de procedimiento g).

En una forma de realización, la fuerza de prensado que ha de aplicarse se sitúa por debajo de la fuerza de cierre del procedimiento de moldeo por inyección.

De acuerdo con la invención, el prensado tiene lugar preferentemente en la etapa de procedimiento f) hasta que se cumpla lo siguiente: medida exterior de cuerpo básico de perfil hueco C = medida de herramienta A. Esta medida se ajusta siempre con la herramienta completamente cerrada. En este sentido, no se generan tolerancias.

De manera especialmente preferente, el prensado tiene lugar en la etapa de procedimiento f) hasta que se cumpla lo siguiente: medida exterior de cuerpo básico de perfil hueco C = medida de herramienta A y medida exterior de cuerpo básico de perfil hueco D = medida de herramienta B. En este caso, la cavidad es sellada perimetralmente hacia el cuerpo básico de cilindro hueco.

Si se da el caso de que la medida exterior de cuerpo básico de perfil hueco C o D es demasiado pequeña y la deformación mediante la herramienta no basta para obtener como resultado medida exterior de cuerpo básico de perfil hueco D = medida de herramienta B, quedará un intersticio. En este caso, deben seleccionarse tolerancias del cuerpo básico de cilindro hueco de tal modo que no se produzca este caso.

Si la medida exterior de cuerpo básico de perfil hueco A se selecciona demasiado grande, la medida exterior de cuerpo básico de perfil hueco D alcanza la medida de herramienta B antes de que la herramienta esté complemente cerrada, lo que conduce a una compresión tangencial de la pared de cuerpo básico de cilindro hueco. También en este caso deben seleccionarse, por tanto, las tolerancias del cuerpo básico de cilindro hueco de tal modo que se pueda producir una compresión como máximo hasta la expansión comprensiva del material, pero que no se produzca ninguna desviación de la pared de cuerpo básico de cilindro hueco en espacios huecos entre las superficies de separación de la herramienta de moldeo por inyección o prensado.

Etapa de procedimiento g)

En la etapa de procedimiento g) se efectúa la aplicación de plástico en forma de una masa fundida sobre la pared exterior del cuerpo básico de cilindro hueco y deformación del cuerpo básico de cilindro hueco mediante presión de inyección o prensado. Preferentemente, la aplicación de plástico se efectúa solo en la zona, es decir, localmente, del al menos un elemento de apoyo posicionado en el cuerpo básico de cilindro hueco y la deformación del cuerpo básico de cilindro hueco por medio de la presión de inyección o prensado, solo en la zona del al menos un elemento de apoyo posicionado en el cuerpo básico de cilindro hueco. Preferentemente, la zona de un elemento de apoyo se determina mediante sus dimensiones más una zona de hasta un 1 cm más. La deformación es una consecuencia directa de la presión de inyección o prensado que se aplica para la aplicación de plástico. Cuán pronunciada es la deformación, depende de la intensidad de la presión y del grosor de pared, así como del material de la pared del cuerpo básico de cilindro hueco, así como también del diseño de un elemento de apoyo posicionado dentro del cuerpo básico de cilindro hueco o de la medida y el tamaño de la superficie de pared que no es reforzada por el elemento de apoyo. Si hay varios elementos de apoyo del mismo tipo y, partiendo de que la presión es suficiente y prácticamente igual a lo largo del cuerpo básico de cilindro hueco, se puede ajustar a lo largo del cuerpo básico de cilindro hueco siempre la misma deformación. La delimitación formal de la deformación se define por el elemento o los elementos de apoyo.

Las presiones, temperaturas y volúmenes de la aplicación de plástico que deben aplicarse en la etapa de procedimiento g) dependen, además, de los materiales de plástico que se van a emplear y de la geometría de la cavidad o cavidades que deben llenarse de plástico, que el experto debe tomar en consideración previamente para el diseño del proceso de acuerdo con la invención.

Mediante el prensado del cuerpo básico de cilindro hueco en f), en particular por medio de las superficies de contacto de herramienta descritas en la etapa de procedimiento e), durante el cierre de la herramienta de moldeo por inyección o prensado, se obtiene un sellado contra la salida de la aplicación de plástico que ha de aplicarse en g) entre aplicación de plástico y zonas no solicitadas con la aplicación de plástico del cuerpo básico de cilindro hueco en la cavidad de herramienta. En una forma de realización, las superficies de contacto de herramienta están realizadas de tal modo que estas zonas se representan en la herramienta como insertos curados.

La realización, descrita en la etapa de procedimiento e) en el punto IV., de insertos de herramienta curados sirve en la etapa de procedimiento f) y en la etapa de procedimiento g) para reducir el desgaste de las superficies de contacto de herramienta, ya que estos son los únicos puntos de contacto entre herramienta de moldeo por inyección o prensado y cuerpo básico de cilindro hueco, y los insertos de herramienta poseen preferentemente una dureza claramente mayor que el material del cuerpo básico de cilindro hueco.

Durante la aplicación local de plástico sobre el cuerpo básico de cilindro hueco en la etapa de procedimiento g), el al menos un elemento de apoyo desarrolla dentro del cuerpo básico de cilindro hueco una presión contraria suficiente con respecto a la presión generada por las superficies de contacto de herramienta sobre la pared exterior del cuerpo básico de cilindro hueco, y así sellan las superficies de contacto de herramienta o la cavidad contra masas de plástico que podrían salirse.

La aplicación de plástico sobre el al menos un cuerpo básico de cilindro hueco se efectúa en la etapa de procedimiento g) preferentemente mediante moldeo por inyección o moldeo por compresión, en particular moldeo por inyección.

Moldeo por inyección

De acuerdo con la norma DIN 8580, los procedimientos de fabricación para la fabricación de cuerpos sólidos geométricos se dividen en 6 grupos principales. El moldeo por inyección se asigna al grupo principal 2, fabricación por formación. Es particularmente adecuado para la fabricación en masa. El reprocesamiento en el moldeo por inyección es mínimo o puede ser eliminado completamente e incluso las formas y los contornos complicados pueden ser fabricados en una sola operación. El moldeo por inyección como procedimiento de fabricación en el procesamiento de plásticos es conocido básicamente por el experto;

Véase: https://de.wikipedia.org/wiki/Spritzgie%C3 %9Fen.

En el moldeo por inyección, el plástico que se ha de procesar es licuado o plastificado e inyectado bajo presión en un molde, la herramienta de moldeo por inyección, utilizando una máquina de moldeo por inyección. En la herramienta, el material vuelve al estado sólido por enfriamiento o a través de una reacción de reticulación y se retira como una pieza terminada después de abrir la herramienta. El espacio hueco o la cavidad de una herramienta determina a este respecto la forma y la estructura superficial de la aplicación de plástico solidificada en el producto final, en la presente invención en el componente compuesto. Actualmente, se pueden fabricar mediante moldeo por inyección productos en el intervalo de peso de pocos décimos de gramo hasta unas magnitudes de 150 kg.

El moldeo por inyección, en particular, los procedimientos especiales ampliados, permiten una elección prácticamente libre de la forma y la estructura superficial, en particular superficies lisas, granulados para las zonas de contacto, patrones, grabados y efectos de color. Junto con la economicidad, esto convierte el moldeo por inyección en el procedimiento más extendido para la fabricación en masa de piezas de plástico prácticamente en todos los sectores.

Un aparataje para el moldeo por inyección comprende al menos los siguientes componentes: 1. Tornillo sin fin 2. Tolva de llenado 3. Granulado 4. Cilindro de plastificación 5. Elementos calefactores 6. Herramienta.

Dentro del aparataje de moldeo por inyección se llevan a cabo las etapas 1. Plastificación y dosificación, 2. Inyección, 3. Presión y refrigeración, y 4. Desmoldado.

1. Plastificación y dosificación

El plástico termoplástico fluye en forma de granulado hacia la entrada de un tornillo sin fin que rota. El granulado es transportado en dirección de la punta del tornillo sin fin y el calor del cilindro y el calor de fricción, que se genera durante el corte y el cizallamiento del material, lo calienta y funde. El material fundido se acumula delante de la punta del tornillo sin fin, ya que la boquilla de salida está primeramente cerrada. Dado que el tornillo sin fin se puede mover axialmente, retrocede debido a la presión y se desenrosca de la masa como un sacacorchos. El movimiento de retroceso es frenado por un cilindro hidráulico o eléctricamente, de tal modo que se desarrolla una presión dinámica en la masa fundida. Esta presión dinámica en combinación con la rotación del tornillo sin fin compacta y homogeneiza el plástico que se ha de inyectar como material de inyección.

La posición del tornillo sin fin se mide y, en cuanto se ha acumulado una cantidad de material de moldeo por inyección suficiente para el volumen de la pieza, termina la operación de dosificación y se detiene la rotación del tornillo sin fin. Asimismo se descarga el tornillo sin fin activa o pasivamente, de tal modo que la masa fundida se descomprima.

2. Inyección

En la fase de inyección, la unidad de inyección avanza hasta la unidad de cierre, es presionada con la boquilla de salida y el tornillo sin fin se presuriza en la parte posterior. A este respecto, la masa fundida es sometida a una elevada presión, preferentemente a una presión en el intervalo de 500 a 2000 bares, por medio de la boquilla de salida abierta y el bebedero o el sistema de bebederos de la herramienta de moldeo por inyección se presiona en la cavidad de moldeo. Un bloqueo antirretorno impide a este respecto que la masa fundida regrese a la tolva de alimentación.

Durante la inyección se intenta conseguir un flujo del material fundido lo más laminar posible. Esto quiere decir que la masa fundida se enfría enseguida y se "pega" solidificada allí donde toca la pared de herramienta enfriada. El avance de la masa fundida es empujado a través del canal de masa fundida que se estrecha con mayor velocidad y aún mayor deformación por cizallamiento y en la parte delantera del frente de masa fundida se estira hacia el borde. Se superponen disipación de calor a través de la pared de la herramienta y entrada de calor por calentamiento de cizalla. La elevada velocidad de inyección genera en la masa fundida una velocidad de cizallamiento que permite que la masa fundida fluya más fácilmente. Una inyección rápida no es el objetivo, ya que con velocidades de cizallamiento elevadas puede producirse una degradación molecular dentro del plástico. También la superficie del producto que debe fabricarse mediante moldeo por inyección, su aspecto y, finalmente, el estado de orientación de las moléculas de plástico son influidos por la fase de inyección.

3. Presión posterior y refrigeración

Dado que la herramienta está más fría que la masa de plástico, preferentemente la herramienta presenta una temperatura en el intervalo de 20 a 120 °C y la masa de plástico presenta preferentemente una temperatura en el intervalo de 200 a 300 °C, la masa fundida se enfría en el molde y se solidifica al alcanzar el punto de solidificación del plástico utilizado en cada caso, preferentemente el termoplástico o el compuesto basado en termoplástico.

Compuesto o "compounding" es un término en la tecnología del plástico que viene a significar el procesamiento de los plásticos y describe el proceso de refinamiento de plásticos mediante mezcla de aditivos (materiales de relleno, aditivos, etc.) para la optimización precisa de los perfiles de propiedades. El "compounding" se efectúa preferentemente en extrusores y comprende las operaciones procedimentales de transporte, fundido, dispersión, mezcla, desgasificación y aumento de la presión. Véase: https://de.wikipedia.org/wiki/Compoundierung. Como "compound" se designa, por tanto, un termoplástico o termoestable al que se han añadido rellenos o aditivos.

La refrigeración al alcanzarse el punto de solidificación del plástico empleado en cada caso se acompaña de una reducción de volumen que tiene efectos negativos sobre la precisión dimensional y la calidad de acabado del producto que se ha de fabricar, en la presente invención el elemento de plástico que se ha de fabricar en la etapa de procedimiento g) y que se ha de unir con el lado exterior del cuerpo básico de cilindro hueco por arrastre de forma. Para compensar parcialmente esta reducción de volumen, también después del llenado del molde se mantiene una presión reducida, para que pueda entrar más material de plástico y se pueda compensar la reducción de volumen. Esta presión posterior puede efectuarse hasta que la masa fundida se ha solidificado.

T ras finalizar la presión posterior, se puede cerrar la boquilla de salida y en la unidad de inyección puede empezar ya la operación de plastificación y dosificación para la siguiente pieza moldeada. El material de plástico se sigue enfriando en el molde en el tiempo de refrigeración restante, hasta que también el alma, el núcleo fluido de la aplicación de plástico, se ha solidificado y ha alcanzado la rigidez suficiente para el desmoldeo. Esta operación también se designa como solidificación y se efectúa de acuerdo con la invención para la aplicación de plástico en la etapa de procedimiento h).

La unidad de inyección puede ser apartada entonces de la unidad de cierre, dado que ya no puede salirse plástico del bebedero. Esto sirve para impedir una transferencia de calor desde la boquilla de salida caliente al bebedor más frío.

4. Desmoldado

Para desmoldar un producto moldeado por inyección, o el cuerpo básico de cilindro hueco provisto de la aplicación de plástico en la etapa de procedimiento i) de acuerdo con la invención, se abre la cavidad y el producto es extraído por las clavijas que entran en la cavidad y o bien cae hacia abajo (material a granel) o bien es extraído por aparatos de manipulación de la herramienta de moldeo por inyección y se colocan de manera ordenada o son alimentados directamente a un posterior procesamiento. Preferentemente, la herramienta de moldeo por inyección o prensado está provista de un lado de descarga.

El bebedero debe ser separado o bien mediante mecanizado independiente o automáticamente durante el desmoldeo. El moldeo por inyección sin bebederos también es posible con sistemas de canales calientes en los que el sistema de bebederos está constantemente por encima de la temperatura de solidificación del plástico que se va a utilizar, preferentemente termoplásticos, termoestables o compuestos, de manera que el material contenido pueda utilizarse para la siguiente toma.

Moldeo por compresión

El moldeo por compresión pertenece a la familia de los procedimientos de formación. El moldeo por compresión es un procedimiento de fabricación para plásticos apropiado para componentes ligeramente curvados o planos. El principal sector de aplicación de este procedimiento es la industria automovilística, donde se utiliza para la producción de componentes grandes con una estructura bidimensional o tridimensional simple, en particular capotas, parachoques, alerones o portones traseros. Se pueden procesar tanto plásticos termoestables como plásticos termoplásticos.

Al comienzo del procedimiento de moldeo por compresión, se introduce la masa de moldeo que se ha de procesar en la cavidad calentada prevista para ello. A continuación, se cierra la cavidad utilizando un émbolo de presión. Debido a la presión, la masa de moldeo obtiene la forma definida por la herramienta. En los plásticos termoestables la temperatura sirve para influir en el proceso de curado, en el caso de los termoplásticos para fundir el plástico. Tras la refrigeración, el producto terminado puede ser extraído de la herramienta de molde y, dado el caso, ser posterior o subsiguientemente procesado.

El procedimiento de moldeo por compresión es apropiado para números de piezas intermedios, dado que en este caso los costes de herramienta son por regla general menores que, por ejemplo, en el moldeo por inyección. El moldeo por compresión también se puede utilizar para la fabricación de materiales compuestos de fibra, entre otras cosas, para la fabricación de plásticos reforzados con fibras.

Véase: https://de.wikipedia.org/wiki/Formpressen

Un procedimiento conocido de moldeo por compresión para plásticos termoplásticos es, sobre todo, el procedimiento D-LFT ("Direct Long Fiber Thermoplastic Molding"). Un procedimiento D-LFt elegante se describe en el documento DE-A 43 30860.

Procedimientos de moldeo por compresión conocidos para plásticos termoestables son, sobre todo, el procedimiento SMC ("Sheet Molding Compound") y el procedimiento BMC ("Bulk Transfer Molding Compound"). Un procedimiento SMC se describe, por ejemplo, en el documento EP 1386721 A1. Sobre procedimientos BMC, véase: "Handbuch Spritzgieften", ISBN 978 3446 156326, 1a edición 2001, páginas 1022 - 1024, editorial Car1Hanser Verlag.

Plásticos

Plásticos que se emplean en el procedimiento de moldeo por inyección o de extrusión de acuerdo con la invención para la aplicación de plástico en la etapa de procedimiento g) son preferentemente termoplásticos o termoestables, de manera especialmente preferente termoplásticos.

Plásticos termoplásticos preferentes son poliamidas (PA), tereftalato de polibutileno (PBT), tereftalato de polietileno (PET), polietileno (PE), polipropileno (PP) y cloruro de polivinilo (PVC). De manera especialmente preferente, se utiliza como plástico termoplástico para un cuerpo básico de cilindro hueco que debe emplearse de acuerdo con la invención poliamida o poliéster. Preferentemente, como poliamida se utiliza una poliamida 6. Preferentemente, como poliéster se utiliza tereftalato de polibutileno (PBT) o tereftalato de polietileno, en particular PBT. Plásticos termoestables preferentes son resinas epoxídicas, poliuretanos reticulables o resinas de poliéster insaturado.

Preferentemente, el termoplástico o el termoestable se utiliza en forma de un compuesto.

De manera especialmente preferente, la aplicación de plástico que se ha de aplicar en la etapa de procedimiento g) se fabrica de plástico termoplástico con al menos un material de relleno o refuerzo. Preferentemente, como material de relleno o refuerzo se utilizan fibras de vidrio.

De manera especialmente preferente, por cada 100 fracciones en masa del plástico termoplástico se utilizan cantidades en el intervalo de 0,1 a 85 fracciones en masa. De manera muy especialmente preferente, como material de relleno o refuerzo se utilizan fibras de vidrio. De manera especialmente preferente, por cada 100 fracciones en masa del plástico termoplástico se utilizan cantidades en el intervalo de 15 a 60 fracciones en masa.

De manera especialmente preferente, se utiliza una aplicación de plástico de una poliamida 6 reforzada con fibra de vidrio con entre 15 y 60 fracciones en masa de fibras de vidrio por cada 100 fracciones en masa de poliamida en el procedimiento de moldeo por inyección. Tales compuestos están disponibles con el nombre de Durethan® de la firma Lanxess Deutschland GmbH, Colonia.

Alternativamente, la masa fundida de un plástico que se ha de aplicar en la etapa de procedimiento g) también puede fabricarse de un plástico termoestable. En este caso son preferentes las resinas epoxídicas, los poliuretanos reticulables y las resinas de poliéster insaturado.

De manera especialmente preferente, la aplicación de un plástico en la etapa de procedimiento g) se efectúa con un plástico termoestable con al menos un material de relleno o refuerzo. En este caso, los materiales de relleno o de refuerzo preferentes son fibras de vidrio o fibras de carbono.

De manera especialmente preferente, por cada 100 fracciones en masa del plástico termoestable, se utilizan de 10 a 50 fracciones en masa de fibras de vidrio o fibras de carbono como material de relleno o refuerzo.

En función del diseño espacial de un elemento de apoyo posicionado dentro del al menos un cuerpo básico de cilindro hueco, en función de la medida del grosor de pared del cuerpo básico de cilindro hueco y en función de la elección del material del cuerpo básico de cilindro hueco, en una forma de realización de la presente invención, en la etapa de procedimiento g) se generan por la presión de inyección del proceso de moldeo por inyección o la presión de prensado del proceso de extrusión deformaciones locales, preferentemente acanaladuras, en la pared fina del cuerpo básico de cilindro hueco. Las deformaciones o acanaladuras pueden tener una influencia adicional positiva sobre la resistencia de la unión de cuerpo básico de cilindro hueco con el elemento de plástico que se ha de aplicar exteriormente sobre el cuerpo básico de cilindro hueco.

El grado de deformación de las deformaciones locales obtenido en la etapa de procedimiento g) en el cuerpo básico de cilindro hueco, preferentemente en forma de acanaladuras, en la pared de cuerpo básico de cilindro hueco, en una forma de realización de la presente invención, está limitado por la elongación a rotura del respectivo material del cuerpo básico de cilindro hueco. Si se supera esta, se puede producir una rotura de la pared de cuerpo básico de cilindro hueco. La elongación se puede limitar, sin embargo, mediante una regulación de la presión de inyección o prensado durante la aplicación de plástico, o no se permite o se limita una deformación excesiva, es decir, la elongación del material por medio del diseño de la forma negativa del elemento de apoyo, en el sentido de una delimitación de recorrido/deformación. Asimismo, la deformación depende de la composición de material y del grosor de la pared de cuerpo básico de cilindro hueco.

Cuanto más pronunciada es la deformación de la pared de cuerpo básico de cilindro hueco, más se engranan entre sí los al menos dos socios de la unión -cuerpo básico de cilindro hueco y componente de plástico aplicado- y más entran en una unión por arrastre de forma no desmontable que solo se puede separar mediante destrucción. Objetivo de la etapa de procedimiento g) puede ser, junto a la aplicación de plástico, aprovechar al máximo posible la elasticidad del correspondiente material de la pared de cuerpo básico de cilindro hueco, pero sin superar la elongación a rotura.

Etapa de procedimiento h)

En la etapa de procedimiento h) se efectúa la refrigeración de la aplicación de plástico o la sobreinyección de plástico, también designada como solidificación. El término de solidificación describe la solidificación en un cuerpo sólido del plástico fundido aplicado en la etapa de procedimiento g) mediante refrigeración o mediante reticulación. En el caso de una conformación simultánea, de esta manera se pueden aplicar directamente elementos funcionales, estructuras y superficies al cuerpo básico de cilindro hueco.

En una forma de realización de la presente invención y, en el caso de las acanaladuras descritas en la etapa de procedimiento g), tras la solidificación de la masa fundida de plástico se genera en la superficie exterior del cuerpo básico de cilindro hueco, preferentemente un tubo de metal, una aplicación de plástico en forma de un anillo de plástico cerrado con una superficie interior estructurada que representa exactamente la imagen positiva de la estructura acanalada de la pared exterior del cuerpo básico de cilindro hueco, preferentemente el tubo metálico.

Se ha generado una unión por arrastre de forma de acuerdo con la invención rígida al cizallamiento, resistente al cizallamiento y que puede soportar mucha carga alrededor de la pared exterior del cuerpo básico de cilindro hueco en forma de un tubo metálico.

Otros detalles sobre la etapa de procedimiento h) ya se han descrito en el apartado "Presión posterior y refrigeración".

Etapa de procedimiento i)

En la etapa de procedimiento i) se extrae la pieza compuesta terminada de la herramienta de moldeo por inyección o prensado después de que con la solidificación de las masas fundidas de plástico la presión ya no está presente en la aplicación de plástico y la fuerza de prensado y de cierre se ha liberado con la apertura de la herramienta. Otros detalles ya se han descrito anteriormente en la sección "Desm oldado".

Componente compuesto

Componentes compuestos de acuerdo con la invención en el diseño correspondiente se emplean preferentemente para la construcción de vehículos de motor, en particular en la industria automovilística. Preferentemente, a este respecto se trata de piezas de carrocería, en particular de un denominado "Cross Car Beam" (CCB), también llamado cruceta de panel de instrumentos. Crucetas de panel de instrumentos se conocen, por ejemplo, por el documento US 5934744 A o US 8534739 B.

En el componente compuesto de acuerdo con la invención, se rigidizan y refuerzan recíprocamente el cuerpo básico de cilindro hueco y los elementos de plástico aplicados en la etapa de procedimiento g) por medio de una masa fundida de plástico. Además, los elementos de plástico aplicados en la etapa de procedimiento g) sobre la pared exterior del cuerpo básico de cilindro hueco sirven, además, para la integración funcional en el sentido de una formación de sistema o módulos para la unión de estructuras de plástico o superficies de plástico.

Formas de realización preferentes de un componente compuesto que se ha de fabricar de acuerdo con la invención presentan o bien acanaladuras o bien deformaciones similares y/o perforaciones o aberturas similares en el cuerpo básico de cilindro hueco.

Mediante el procedimiento de acuerdo con la invención se obtiene un componente compuesto en el que la pared del cuerpo básico de cilindro hueco presenta en la zona del al menos un elemento de apoyo y del al menos un elemento de plástico acanaladuras o deformaciones similares.

Mediante el procedimiento de acuerdo con la invención se obtiene además preferentemente un componente compuesto en el que la pared del cuerpo básico de cilindro hueco presenta en la zona del al menos un elemento de apoyo y del al menos un elemento de plástico perforaciones o aberturas similares.

Mediante el procedimiento de acuerdo con la invención se obtiene preferentemente un componente compuesto en el que la pared del cuerpo básico de cilindro hueco presenta en la zona del al menos un elemento de apoyo y del al menos un elemento de plástico acanaladuras o deformaciones similares y perforaciones o aberturas similares.

A continuación, se describen formas de realización preferentes:

Forma de realización 1

Componente compuesto de un cuerpo básico de cilindro hueco y al menos un elemento de plástico, presentando el cuerpo básico de cilindro hueco al menos un elemento de apoyo posicionado dentro del cuerpo básico de cilindro hueco que está posicionado en el lugar en el que el elemento de plástico comprende por completo o parcialmente el cuerpo básico de cilindro hueco y el cuerpo básico de cilindro hueco presenta entre el al menos un elemento de apoyo y el al menos un elemento de plástico acanaladuras o deformaciones similares.

Forma de realización 2

Componente compuesto de un cuerpo básico de cilindro hueco y al menos un elemento de plástico, presentando el cuerpo básico de cilindro hueco al menos un elemento de apoyo posicionado dentro del cuerpo básico de cilindro hueco que está posicionado en el lugar en el que el elemento de plástico comprende por completo o parcialmente el cuerpo básico de cilindro hueco y el cuerpo básico de cilindro hueco presenta entre el al menos un elemento de apoyo y el al menos un elemento de plástico perforaciones o aberturas similares con plástico inyectado a través de ellas.

Forma de realización 3

Componente compuesto de un cuerpo básico de cilindro hueco y al menos un elemento de plástico, presentando el cuerpo básico de cilindro hueco al menos un elemento de apoyo posicionado dentro del cuerpo básico de cilindro hueco que está posicionado en el lugar en el que el elemento de plástico comprende por completo o parcialmente el cuerpo básico de cilindro hueco y el cuerpo básico de cilindro hueco presenta entre el al menos un elemento de apoyo y el al menos un elemento de plástico acanaladuras o deformaciones similares y perforaciones o aberturas similares con plástico inyectado a través de ellas.

Si se retira el al menos un elemento de apoyo del interior del cuerpo básico de cilindro hueco en una posterior etapa de procedimiento j), se obtienen correspondientes piezas compuestas de un cuerpo básico de cilindro hueco y al menos un elemento de plástico unido con este por arrastre de forma, de manera resistente al cizallamiento y de manera rígida al cizallamiento de acuerdo con al menos una de las formas de realización anteriores 1 a 3, pero sin elemento o elementos de apoyo.

La presente invención se explica con ayuda de las Figuras 1 a 9:

La Figura 1 muestra los componentes esenciales que han de proporcionarse para un componente compuesto que se va a fabricar de acuerdo con la invención, antes del procedimiento de moldeo por inyección o prensado, referenciándose con 1 el cuerpo básico de cilindro hueco, en este caso en la forma de realización de un tubo con una forma de sección transversal elíptica y, con 2, un elemento de apoyo a modo de ejemplo de manera correspondiente al diámetro interior de tubo. 4 muestra el eje longitudinal del cuerpo básico de cilindro hueco 1, 5 muestra la forma de sección transversal exterior del elemento de apoyo 2 y 6 muestra la forma de sección transversal interior del cuerpo básico de cilindro hueco. La forma de sección transversal exterior 5 es congruente con la forma de sección transversal interior 6.

La Figura 2 muestra un componente compuesto que se ha de fabricar de acuerdo con la invención tras el procedimiento de moldeo por inyección o prensado, referenciándose con 1 el cuerpo básico de cilindro hueco, en este caso en la forma de realización de un tubo con una forma de sección transversal redonda, y 3 para un elemento de plástico unido por arrastre de forma con el cuerpo básico de cilindro hueco. 4 muestra el eje longitudinal del cuerpo básico de cilindro hueco y 6, la forma de sección transversal interior del cuerpo básico de cilindro hueco.

La Figura 3 muestra la sección transversal de la herramienta de inyección o prensado 7 que se va a emplear de acuerdo con la invención en estado cerrado en la zona de los extremos axiales de un elemento de apoyo que se ha de emplear de acuerdo con la invención con la dirección de apertura y cierre 8. 9 muestra la medida de herramienta A de la cavidad de herramienta en la zona de los extremos axiales del elemento de apoyo vista en dirección de cierre. 10 muestra la medida de herramienta A de la cavidad de herramienta en la zona de los extremos axiales del elemento de apoyo vista en ángulo recto con respecto a la dirección de cierre.

La Figura 4 muestra la sección transversal de la herramienta de inyección o prensado 7 que se ha de emplear de acuerdo con la invención en la zona de los extremos axiales de un elemento de apoyo 2 con herramienta abierta y cuerpo básico de cilindro hueco 1 introducido y un elemento de apoyo 2 posicionado dentro del mismo. 11 muestra la medida exterior C del cuerpo básico de cilindro hueco 1 vista en dirección de cierre. 12 muestra la medida exterior D del cuerpo básico de cilindro hueco 1 de la cavidad de herramienta en la zona de los extremos axiales del elemento de apoyo vista en ángulo recto con respecto a la dirección de cierre.

La figura 5 muestra la sección transversal de la herramienta de inyección o prensado 7 que se ha de emplear de acuerdo con la invención (en este caso con dos mitades de herramienta) en la zona de los extremos axiales de un elemento de apoyo 2 en estado cerrado y con cuerpo básico de cilindro hueco 1 que contiene un elemento de apoyo 2. 13 representa la medida exterior C del cuerpo básico de cilindro hueco 1 prensado en la zona de los extremos axiales del elemento de apoyo 2 visto en dirección de cierre. Tras el prensado, la medida exterior de cuerpo básico de perfil hueco C es igual a la medida de herramienta A. 14 representa la medida exterior C del cuerpo básico de cilindro hueco 1 prensado en la zona de los extremos axiales del elemento de apoyo visto en ángulo recto con respecto a la dirección de cierre. Tras el prensado, la medida de herramienta B es igual a la medida exterior de cuerpo básico de perfil hueco D.

La figura 6 muestra elementos de apoyo 2 que se han de emplear de acuerdo con la invención en forma cilíndrica elíptica que se posicionan dentro de un cuerpo básico de cilindro hueco en forma de un tubo. Los elementos de apoyo mostrado en este caso presentan una abertura continua de arriba abajo, con lo que estos elementos de apoyo permiten el flujo a través del elemento de apoyo del fluido que se utiliza en el procedimiento IHU que, dado el caso, se aplica adicionalmente.

La figura 7 muestra variaciones de elementos de apoyo 15 híbridos de plástico y metal en forma cilíndrica elíptica que se posicionan dentro de un cuerpo básico de cilindro hueco en forma de un tubo. Los elementos de apoyo mostrados en este caso presentan en una forma de realización un tubo de metal 16 con forma de cilindro con nervios de plástico inyectados 17 y, en una forma de realización alternativa, varios discos redondos metálicos18 con un tubo de plástico 19 con forma cilíndrica que une los discos redondos metálicos con un elemento de apoyo unitario.

La figura 8 muestra en la representación de la izquierda un componente compuesto de acuerdo con la invención según la form a de realización 1 anteriormente descrita, en la que la pared del cuerpo básico de cilindro hueco 1 presenta una estructuración con acanaladuras 20 predefinida por la estructura del elemento de apoyo 2, habiendo sido retirado el elemento de plástico 3. La forma originalmente elíptica del cuerpo básico de cilindro hueco ha pasado tras la conclusión del procedimiento a una forma redonda. La representación derecha muestra un componente compuesto de acuerdo con la invención a lo largo de su eje longitudinal en forma abierta con elemento de apoyo 2 situado dentro que incluso tras la retirada mecánica del elemento de plástico 3 permanece en el cuerpo básico de cilindro hueco 1.

La figura 9 muestra una forma de realización alternativa a la figura 8 de un cuerpo básico de cilindro hueco 1 en forma de un tubo con una pluralidad de perforaciones 21, así como en representación abierta un elemento de apoyo 2 fijado por la aplicación de plástico 3 en la pared exterior del cuerpo básico de cilindro hueco. En este sentido, el plástico ha entrado a través de las perforaciones en las zonas predeterminadas del elemento de apoyo 2 y se ha curado o solidificado en ellas. La figura 9 representa, por tanto, un componente compuesto de acuerdo con la forma de realización 2 anteriormente descrita.

La figura 10 muestra un componente compuesto de acuerdo con la invención según la forma de realización 3 anteriormente descrita, en la que el cuerpo básico de cilindro hueco 1 con elemento de apoyo 2 en su interior y elemento de plástico 3 presenta tanto una pluralidad de acanaladuras 20 como también una pluralidad de perforaciones 21.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para la fabricación de un componente compuesto mediante

a) provisión de una herramienta de prensado o fundición (7) con al menos una cavidad que debe abrirse y una medida de herramienta A en la dirección de cierre (9) y una medida de herramienta B en ángulo recto a la dirección de cierre (10),

b) provisión de al menos un tubo de metal en forma de un cilindro hueco como cuerpo básico de cilindro hueco (1) con una relación entre diámetro y grosor de pared en el intervalo de 5:1 a 300:1, cuya medida exterior C (11) es superior en un intervalo del 0,1 al 5 % a la medida de herramienta A (9), y cuya medida exterior D (12) es inferior en un intervalo del 0,1 al 5 % a la medida de herramienta B (10) y los datos de C y D se refieren a 90° vistos en dirección del eje longitudinal del cuerpo básico de cilindro hueco (1),

c) provisión de al menos un elemento de apoyo (2) cuya medida exterior o forma de sección transversal exterior se corresponde de manera congruente con la medida interior o la forma de sección transversal interior del cuerpo básico de cilindro hueco (1),

d) introducción y posicionamiento del al menos un elemento de apoyo (2) dentro del al menos un cuerpo básico de cilindro hueco (1) en las posiciones en las que se puede llevar a cabo fuera del cuerpo básico de cilindro hueco (1) la aplicación de plástico (3), así como la fijación del mismo,

e) colocación del cuerpo básico de cilindro hueco (1), que contiene al menos un elemento de apoyo (2), en la al menos una cavidad de la herramienta de moldeo por inyección o prensado,

f) cierre de la al menos una cavidad de la herramienta de moldeo por inyección o prensado y prensado del cuerpo básico de cilindro hueco (1) en dirección de cierre de la al menos una cavidad,

g) aplicación exterior de plástico (3), en forma de una masa fundida, sobre el cuerpo básico de cilindro hueco (1) y deformación del cuerpo básico de cilindro hueco (1) mediante presión de inyección o prensado,

h) refrigeración de la masa fundida de plástico aplicado sobre el cuerpo básico de cilindro hueco (1) en f), y i) extracción del componente compuesto de la herramienta de moldeo por inyección.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que , durante o después de la etapa de procedimiento d), se practica al menos una acanaladura (20) desde fuera en la pared del cuerpo básico de cilindro hueco (1) en la zona del al menos un elemento de apoyo (2).

3. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que, antes, durante o después de la etapa de procedimiento b) se practica al menos un orificio (21) desde fuera en la pared del cuerpo básico de cilindro hueco (1) en la zona del al menos un elemento de apoyo (2).

4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que, durante o después de la etapa de procedimiento d), se practica al menos un orificio (21), preferentemente varios orificios (21) desde fuera en la pared del cuerpo básico de perfil hueco (1) en la zona del al menos un elemento de apoyo (2), preferentemente exactamente en la posición del al menos un elemento de apoyo (2).

5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que , tras la etapa de procedimiento d) y antes de la etapa de procedimiento e), se introduce al menos un volumen de masa fundida de plástico en al menos una cavidad prevista para este fin en la herramienta de moldeo por inyección o la herramienta de prensado y, en la etapa de procedimiento f), mediante el cierre de la herramienta de moldeo por inyección o prensado se prensa localmente el volumen de masa fundida de plástico y se presiona desde fuera contra la pared del cuerpo básico de cilindro hueco (1), así como, simultáneamente, contra el al menos un elemento de apoyo (2) posicionado en el cuerpo básico de cilindro hueco (1) o se presiona alrededor del cuerpo básico de cilindro hueco (1).

6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que, tras la etapa de procedimiento h), se aplica un procedimiento adicional de alta presión interior para el cambio de forma del cuerpo básico de cilindro hueco en las posiciones en las que no se encuentra ningún elemento de apoyo (2) ni tampoco una aplicación de plástico (3).

7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que , después de la etapa de procedimiento i), el cuerpo básico de cilindro hueco (1) se deforma en al menos una posición mediante el efecto de fuerzas de flexión adicionales en posiciones en las que no se encuentra ningún elemento de apoyo (2) ni tampoco aplicaciones de plástico (3).

8. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que, después de la etapa de procedimiento d) y antes de la etapa de procedimiento e), se deforma el cuerpo básico de cilindro hueco (1) en al menos una posición mediante el efecto de fuerzas de flexión adicionales.

9. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 7 u 8, caracterizado por que se permite que actúen fuerzas de flexión adicionales cuando la forma del componente compuesto definitivo es diferente de la de un cuerpo básico de cilindro hueco recto (1).

10. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado por que la deformación se lleva a cabo tanto en posiciones en las que dentro del cuerpo básico de cilindro hueco (1), se encuentra un elemento de apoyo (2), como en posiciones en las que no se encuentra ningún elemento de apoyo (2) en el interior del cuerpo básico de cilindro hueco (1).

11. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado por que la unión de cuerpo básico de cilindro hueco (1) y plástico inyectado (3) se refuerza adicionalmente con el bloqueo de todos los grados de libertad, de traslación en dirección X, Y y Z y de rotación en torno a los ejes X, Y y Z por medio de un tratamiento de superficie de la pared exterior del cuerpo básico de cilindro hueco (1).

12. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado por que el tratamiento de superficie se efectúa antes de al menos una de las etapas de procedimiento b), c), d) o e).

13. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 11 o 12, caracterizado por que el tratamiento de superficie se lleva a cabo por medio de la aplicación de al menos un agente adhesivo, una activación superficial de plasma, una estructuración por láser, un tratamiento químico previo o un procedimiento de aplicación aditivo.

14. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado por que un tratamiento químico previo se lleva a cabo mediante la utilización de ácidos o bases y el tratamiento previo, por medio de un procedimiento de aplicación aditiva mediante un procedimiento de inyección térmica de metal.

15. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado por que el prensado del cuerpo básico de cilindro hueco (1) en la etapa de procedimiento f) se efectúa localmente en dirección de cierre de la al menos una cavidad en la posición o las posiciones en las que se encuentran los extremos axiales del al menos un elemento de apoyo (2) posicionado en el cuerpo básico de cilindro hueco (1).

16. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado por que la aplicación exterior de plástico (3) en la etapa de procedimiento g) se lleva a cabo localmente de manera limitada en la zona del al menos un elemento de apoyo (2) posicionado en el cuerpo básico de cilindro hueco (1) y la deformación del cuerpo básico de cilindro hueco (1), mediante la presión de inyección o prensado solo en la zona del al menos un elemento de apoyo (2) posicionado en el cuerpo básico de cilindro hueco (1).