ES2907102T3 - Estación de calentamiento intermedia - Google Patents

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Drazen Klint
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Abstract

Una estación de calentamiento (1) para calentar una chapa metálica en bruto (50), que comprende una cámara de calentamiento (10), unos elementos de calentamiento inferiores (11) dispuestos en la cámara de calentamiento (10) debajo de una chapa metálica en bruto (50) cuando está en una posición de calentamiento, y configurados para proporcionar calentamiento por radiación hacia la chapa metálica en bruto (50), unos elementos de calentamiento superiores (12) dispuestos en la cámara de calentamiento (10) por encima de la chapa metálica en bruto (50) cuando está en la posición de calentamiento, y configurados para proporcionar calentamiento por radiación hacia la chapa metálica en bruto (50), una máscara superior (13) dispuesta en la cámara de calentamiento (10) entre los elementos de calentamiento superiores (12) y la chapa metálica en bruto (50), adaptada en forma y tamaño para, cuando está en la posición de calentamiento, impedir que el calentamiento por radiación alcance al menos una primera parte de la chapa metálica en bruto (50), y permitir que el calentamiento por radiación alcance al menos una segunda parte de la chapa metálica en bruto (50) y calentar la misma, y una máscara inferior (14) dispuesta en la cámara de calentamiento (10) entre los elementos de calentamiento inferiores (11) y la chapa metálica en bruto (50), adaptada en forma y tamaño para, cuando está en la posición de calentamiento, impedir que el calentamiento por radiación alcance al menos una tercera parte de la chapa metálica en bruto (50), y permitir que el calentamiento por radiación alcance al menos una cuarta parte de la chapa metálica en bruto (50) y calentar la misma, en donde la máscara inferior (14) comprende una pluralidad de salientes de soporte (14d) que sobresalen de una superficie principal (14a) de la máscara inferior (14) hacia la chapa metálica en bruto (50) cuando está en una posición de calentamiento, estando los salientes de soporte (14d) configurados para soportar una chapa metálica en bruto (50) durante el calentamiento de la misma.

Description

DESCRIPCIÓN
Estación de calentamiento intermedia
Campo técnico
La presente divulgación se refiere a una disposición y a un método para la producción de piezas templadas a presión parcial, y especialmente a una disposición y a un método para controlar el calentamiento de una chapa metálica en bruto.
Antecedentes
Normalmente, las piezas templadas a presión muestran una distribución de resistencia uniforme. Especialmente para piezas relevantes de seguridad con altos requisitos en cuanto a rendimiento en el caso de colisión, esta distribución de resistencia uniforme puede provocar problemas. Por ejemplo, un pilar B puede absorber más energía durante un choque si su parte inferior es relativamente más flexible que la parte media y superior que están diseñadas, en general, para ser de alta resistencia para evitar la intrusión en el compartimento de pasajeros.
Tecnologías tales como las chapas en bruto laminadas a medida, chapas en bruto soldadas a medida, el temperizado a medida y el calentamiento a medida se usan para crear zonas blandas/duras dentro de las piezas templadas a presión. Sin embargo, estas tecnologías solo pueden hacer a medida las propiedades del material en grandes zonas. Es más, las tecnologías de piezas en bruto laminadas a medida y piezas en bruto soldadas a medida presentan algunos problemas: herramientas caras (necesita una buena presión de contacto), control de proceso (debido a la estrecha ventana del proceso). El temperizado personalizado en la herramienta también presenta algunos problemas: distorsión de la pieza después de rechazar las piezas, alto desgaste de herramientas, alto coste de herramientas. El calentamiento a medida con las tecnologías existentes también presenta algunos problemas: grandes zonas de transición, reproducibilidad, costes de proceso, solo para grandes zonas de las piezas (por ejemplo, 1/3 de un pilar B). El documento EP 3156506 desvela un método y una disposición para producir piezas templadas a presión y su calentamiento en un horno antes de formarlas.
Por lo tanto, existe la necesidad de una solución mejorada que alivie al menos algunos de los problemas mencionados anteriormente.
Sumario
Un objetivo de la presente invención es proporcionar una solución mejorada que alivie los inconvenientes mencionados con las presentes soluciones. Además, un objetivo es proporcionar una estación de calentamiento para calentar una chapa metálica en bruto, cuya estación de calentamiento permite un calentamiento más controlado y preciso de dicha chapa metálica en bruto. Es más, un objetivo es proporcionar un método para calentar una chapa metálica en bruto, cuyo método permite un calentamiento más controlado y preciso de dicha chapa metálica en bruto.
La invención está definida por las reivindicaciones independientes adjuntas, con unas realizaciones que se exponen en las reivindicaciones dependientes adjuntas, en la siguiente descripción y en los dibujos.
De acuerdo con un primer aspecto de la invención, se proporciona una estación de calentamiento para calentar una chapa metálica en bruto. La estación de calentamiento puede comprender una cámara de calentamiento. La estación de calentamiento puede comprender unos elementos de calentamiento inferiores dispuestos en la cámara de calentamiento debajo de la chapa metálica en bruto cuando está en una posición de calentamiento. Los elementos de calentamiento inferiores pueden estar configurados para proporcionar calentamiento por radiación hacia la chapa metálica en bruto. La estación de calentamiento puede comprender unos elementos de calentamiento superiores dispuestos en la cámara de calentamiento encima de la chapa metálica en bruto cuando está en una posición de calentamiento. Los elementos de calentamiento superiores pueden estar configurados para proporcionar calentamiento por radiación hacia la chapa metálica en bruto. La estación de calentamiento puede comprender una máscara superior dispuesta en la cámara de calentamiento entre los elementos de calentamiento superiores y la chapa metálica en bruto cuando está en una posición de calentamiento. La máscara superior puede adaptarse en forma y tamaño para impedir que el calentamiento por radiación alcance al menos una primera parte de la chapa metálica en bruto. La máscara superior puede adaptarse en forma y tamaño para permitir que el calentamiento por radiación alcance al menos una segunda parte de la chapa metálica en bruto y calentar la misma. La estación de calentamiento puede comprender una máscara inferior dispuesta en la cámara de calentamiento entre los elementos de calentamiento inferiores y la chapa metálica en bruto cuando está en una posición de calentamiento. La máscara inferior puede adaptarse en forma y tamaño para impedir que el calentamiento por radiación alcance al menos una tercera parte de la chapa metálica en bruto. La máscara inferior puede adaptarse en forma y tamaño para permitir que el calentamiento por radiación alcance al menos una cuarta parte de la chapa metálica en bruto y calentar la misma. La máscara inferior puede comprender una pluralidad de salientes de soporte que sobresalen de una superficie principal de la máscara inferior hacia la chapa metálica en bruto cuando está en una posición de calentamiento. Los salientes de soporte de la máscara inferior pueden estar configurados para soportar una chapa metálica en bruto durante el calentamiento de la misma.
Mediante esta estación de calentamiento, las zonas blandas y duras pueden crearse muy localmente o en grandes zonas dentro de los componentes templados producidos a presión. Esta estación de calentamiento también permite la producción de componentes estructurales de carrocerías de automóviles con un nuevo diseño de trayectoria de choque.
Al adaptarse en forma y tamaño, puede significar que la máscara inferior o la máscara superior tiene al menos una abertura o rebaje. También puede significar que la máscara inferior o la máscara superior tienen una extensión plana que no puede impedir que alguna radiación de calentamiento alcance al menos una parte de la chapa metálica en bruto.
La cámara de calentamiento puede ser un armazón que contiene aislamiento térmico y elementos de calentamiento. Es más, la cámara de calentamiento puede comprender una primera trampilla que puede abrirse a través de la que puede insertarse una chapa metálica en bruto en la cámara de calentamiento y retirarse de la cámara de calentamiento. Es más, la cámara de calentamiento puede comprender una segunda trampilla que puede abrirse. La primera trampilla puede ser una trampilla delantera, dispuesta en un lado delantero de la cámara de calentamiento. La segunda trampilla puede ser una trampilla trasera, dispuesta en un lado trasero de la cámara de calentamiento. La máscara superior e inferior pueden ser extraíbles o insertables a través de la trampilla trasera. La máscara superior e inferior pueden ser extraíbles o insertables a través de la trampilla delantera.
Los elementos de calentamiento de la estación de calentamiento pueden accionarse eléctricamente o alimentarse con combustibles tales como gases o aceites. Los elementos de calentamiento pueden configurarse para proporcionar radiación de calentamiento. La radiación de calentamiento puede ser radiación infrarroja.
Las máscaras, las máscaras superior e inferior, puede tener una geometría sustancialmente plana. Cualquiera de las máscaras puede tener al menos una abertura o rebaje. En el contexto de las máscaras, abertura o rebaje se refiere a una abertura o similar que se extiende a través de una máscara, que está abierto o cerrado en una dirección transversal. Por ejemplo, una abertura puede ser un agujero que está totalmente delimitado por la estructura de una máscara. Por ejemplo, un rebaje puede ser un espacio que también se extiende desde un borde de una máscara. Cualquiera de las máscaras podrá estar provista de al menos uno, dos, tres, cuatro, cinco, seis, siete, ocho, nueve, diez o más aberturas o rebajes. La abertura o los rebajes pueden diseñarse con el fin de proporcionar un patrón de calentamiento deseado de una chapa metálica en bruto sometida a calentamiento. Es más, las máscaras superior e inferior pueden diseñarse de manera similar con respecto a la disposición de las aberturas o rebajes, con el fin de que la al menos una primera parte y la al menos una tercera parte estén alineadas una sobre otra de la chapa metálica en bruto.
Los salientes de soporte pueden sobresalir en una realización entre 0,1 y 50 mm desde la superficie principal de la máscara inferior. En otra realización, los salientes de soporte pueden sobresalir entre 1-30 mm, preferentemente entre 1-20 mm, de la superficie principal de la máscara inferior.
De acuerdo con una realización, la máscara inferior puede estar configurada para moverse operativamente desde una primera posición hacia la máscara superior a una segunda posición. La primera posición puede ser una posición donde la máscara inferior esté en una posición más cercana al fondo de la cámara de calentamiento. La primera posición puede ser una posición donde la máscara inferior esté en una posición donde pueda insertarse fácilmente una chapa metálica en bruto en la cámara de calentamiento. La chapa metálica en bruto puede recibirse por la máscara inferior y soportarse. La máscara inferior puede moverse operativamente hacia arriba hacia la máscara superior mientras soporta la chapa metálica en bruto. La segunda posición puede corresponder a una posición de calentamiento, es decir, una posición donde la chapa metálica en bruto soportada en la máscara inferior está en una posición de calentamiento. Al tener la máscara inferior operativamente móvil, puede colocarse una chapa metálica en bruto en una posición de calentamiento donde puede facilitarse un calentamiento preciso. Es más, el movimiento de la máscara inferior puede controlarse, ya sea de manera manual o automáticamente. Por lo tanto, el calentamiento de una chapa metálica en bruto puede ser más autónomo. La estación de calentamiento puede comprender un dispositivo de elevación configurado para mover la máscara inferior entre la primera y la segunda posición. El dispositivo de elevación puede accionarse por un accionador neumático o eléctrico, preferentemente una unidad lineal accionada por servomotor. El accionador puede colocarse fuera de la cámara de calentamiento. El o los accionadores pueden configurarse para controlar la máscara inferior a través de una estructura de soporte. La estructura de soporte puede atravesar una sección de suelo o una sección lateral de la cámara de calentamiento. De acuerdo con una realización, la máscara inferior puede comprender al menos una abertura o rebaje a través del que el calor por radiación puede llegar a dicha al menos una cuarta parte de la chapa metálica en bruto y calentar la misma. Como alternativa, la máscara inferior puede proporcionarse sin aberturas ni rebajes, en donde la máscara inferior está limitada en extensión plana de tal manera que no puede impedir que parte de la radiación de calentamiento alcance al menos una parte de la chapa metálica en bruto y calentar la misma.
De acuerdo con una realización adicional, la máscara superior puede comprender al menos una abertura o rebaje a través del que la radiación de calentamiento puede alcanzar al menos una segunda parte de la chapa metálica en bruto y calentar la misma. Como alternativa, la máscara superior puede proporcionarse sin aberturas ni rebajes, en donde la máscara superior tiene una extensión plana limitada, de tal manera que no puede impedir que parte de la radiación de calentamiento alcance al menos una parte de la chapa metálica en bruto y calentar la misma.
Una de las máscaras superior e inferior puede comprender al menos una abertura o rebaje y la otra de las máscaras superior e inferior puede proporcionarse sin al menos una abertura o rebaje correspondiente. De esta manera, una parte de la chapa metálica en bruto puede estar expuesta al calentamiento por radiación desde una sola dirección, desde arriba o desde abajo.
La cámara de calentamiento puede comprender medios de ajuste para ajustar la máscara superior y la máscara inferior en su posición en la cámara de calentamiento, independientemente entre sí, en direcciones paralelas a un plano horizontal. De esta manera, la máscara superior e inferior pueden ajustarse en una posición relativa entre sí para alinear cualquier abertura o rebaje de la máscara superior y la máscara inferior, o colocar la máscara superior e inferior para permitir el calentamiento por radiación dirigido en la zona desde una sola dirección.
De acuerdo con una realización, la máscara superior puede estar estacionaria en una posición mientras que la máscara inferior puede moverse hacia la máscara superior que lleva la chapa metálica en bruto en una posición de calentamiento. Opcionalmente, la máscara superior también puede estar configurada para poder moverse operativamente con respecto a la cámara de calentamiento de la estación de calentamiento. La máscara superior puede moverse a continuación entre una primera posición y una segunda posición. La máscara superior puede estar en la primera posición en una posición bloqueada, bloqueado en su lugar por los medios de bloqueo. La máscara superior puede estar soportada en la segunda posición por la máscara inferior colocada en una primera posición. En una realización adicional a modo de ejemplo, la máscara superior puede estar configurada para poder moverse hacia la máscara inferior mientras que la máscara inferior se mueve hacia la máscara superior mientras soporta la chapa metálica en bruto. La superficie principal de la máscara superior puede ser una superficie inferior de la máscara superior, es decir, una superficie orientada hacia la chapa metálica en bruto. Es más, el movimiento de la máscara superior puede controlarse por un dispositivo de elevación similar a uno configurado para controlar el movimiento de la máscara inferior. El movimiento de la máscara superior e inferior puede controlarse mediante el dispositivo de elevación seguro. El dispositivo de elevación puede accionarse por un accionador neumático o eléctrico, preferentemente una unidad lineal accionada por servomotor.
De acuerdo con una realización, la estación de calentamiento puede comprender pernos de soporte que se extienden a través de dicha al menos una abertura o rebaje en la máscara inferior. Los pernos de soporte pueden estar configurados para soportar una chapa metálica en bruto insertada en la estación de calentamiento. Al tener pernos de soporte, una chapa metálica en bruto puede recibirse por el perno de soporte de tal manera que la máscara inferior pueda recibir más fácilmente la chapa metálica en bruto. En una realización, además de extenderse a través de la al menos una abertura o rebaje de la máscara inferior, una o más pernos de soporte pueden estar configurados para extenderse a través de las aberturas de perno de soporte en la máscara inferior. Por lo tanto, si la al menos una abertura o rebaje en la máscara inferior no es suficiente para soportar la chapa metálica en bruto cuando se inserta en la cámara de calentamiento, los pernos de soporte pueden localizarse en localizaciones adicionales y extenderse a través de aberturas de perno de soporte dedicadas en la máscara inferior. Dichas aberturas de perno de soporte pueden estar configuradas estrechamente para que solo sean lo suficientemente anchas para que el perno de soporte se extienda a través de las mismas. Esto puede mejorar la estabilidad de la chapa metálica en bruto cuando se inserta en la cámara de calentamiento. La estación de calentamiento puede comprender uno, dos, tres, cuatro, cinco, seis, siete, ocho, nueve, diez o más pernos de soporte. El o los pernos de soporte pueden disponerse para dar estabilidad a la chapa metálica en bruto cuando se inserta en la cámara de calentamiento. Es más, la cámara de calentamiento puede comprender un estante de soporte configurado para proporcionar estabilidad a la chapa metálica en bruto cuando se inserta en la cámara de calentamiento. El estante de soporte puede estar dispuesto en un lado interior de la cámara de calentamiento. El estante de soporte puede tener una superficie superior que esté al mismo nivel vertical que la punta de los pernos de soporte. El estante de soporte puede proporcionar mayor estabilidad cuando se inserta una chapa metálica en bruto en la cámara de calentamiento, de tal manera que pueda recibirse más fácilmente por la máscara inferior.
De acuerdo con otra realización más, la estación de calentamiento puede estar configurada para recibir una chapa metálica en bruto de tal manera que se soporte por dichos pernos de soporte cuando la máscara inferior está en la primera posición. La máscara inferior puede estar configurada para soportar la chapa metálica en bruto mediante los salientes de soporte de la máscara inferior cuando la máscara inferior se mueve a la segunda posición. Mediante esta realización, puede prepararse con mayor precisión una chapa metálica en bruto recibida para soportarse por la máscara inferior.
De acuerdo con otra realización más, las máscaras superior e inferior pueden ser de acero o aluminio. Las máscaras superior e inferior pueden ser de acero inoxidable. Mediante esta realización, puede facilitarse el control de calentamiento de las máscaras y, por lo tanto, también de la chapa metálica en bruto durante el calentamiento de las mismas.
De acuerdo con otra realización más, la máscara superior puede comprender salientes de separación que sobresalen de una superficie principal de la máscara superior hacia la chapa metálica en bruto cuando está en la posición de calentamiento. Mediante esta realización, el aire puede ventilar entre la máscara superior y la chapa metálica en bruto cuando está en una posición de calentamiento. Los salientes de separación en la máscara superior pueden configurarse para estar en contacto con la chapa metálica en bruto cuando está en la posición de calentamiento. Los salientes de separación pueden sobresalir desde la superficie principal de la máscara superior en una extensión igual a los salientes de soporte de la máscara inferior.
De acuerdo con otra realización más, las máscaras superior e inferior de la estación de calentamiento pueden intercambiarse. Mediante esta realización, la máscara superior e inferior pueden intercambiarse por un conjunto diferente que tenga un tamaño, forma, material y/o disposición diferente con respecto a la disposición de la al menos una abertura o rebaje de cada máscara respectiva. Por lo tanto, la misma estación de calentamiento puede reconfigurarse para calentar las chapas metálicas en bruto destinadas a procesarse en diferentes tipos de piezas templadas a presión.
De acuerdo con otra realización más, los pernos de soporte pueden estar dispuestos en una estructura de soporte. Mediante esta realización, los pernos de soporte pueden adaptarse más para gestionar el peso de una chapa metálica en bruto colocada en la parte superior de los pernos de soporte.
De acuerdo con otra realización más, la estructura de soporte de la estación de calentamiento puede intercambiarse. Mediante esta realización, los pernos de soporte pueden disponerse con un mayor grado de libertad debiendo corresponder una disposición únicamente a un conjunto específico de máscaras superior e inferior. Es más, las máscaras superior e inferior, así como la estructura de soporte, pueden intercambiarse simultáneamente o en sucesión.
De acuerdo con otra realización más, cualquiera de las máscaras superior e inferior puede estar provista de canales de enfriamiento. Los canales de enfriamiento pueden estar dispuestos para extenderse a lo largo del interior de una máscara. Los canales de enfriamiento pueden fresarse en una placa de un material, por ejemplo, aluminio o acero inoxidable, y se coloca otra placa encima para sellar los canales. Es más, las mangueras que proporcionan y/o vacían un fluido de enfriamiento pueden estar conectadas de manera fluida a una máscara provista de canales de enfriamiento. Mediante esta realización, una máscara puede enfriarse activamente, reduciendo y/o controlando de este modo su temperatura a un nivel aceptado durante el calentamiento de la chapa metálica en bruto. El fluido de enfriamiento puede ser agua.
De acuerdo con un segundo aspecto de la invención, se proporciona una disposición de soporte de máscara para su disposición en una cámara de calentamiento. La disposición de soporte de máscara puede comprender una estructura de soporte. La estructura de soporte puede estar configurada para estar dispuesta en la cámara de calentamiento. La disposición de soporte de máscara puede comprender una máscara inferior. La máscara inferior puede estar configurada para estar dispuesta para poder moverse con respecto a la estructura de soporte entre una primera posición y una segunda posición. La máscara inferior puede configurarse para recibir una chapa metálica en bruto. La máscara inferior puede adaptarse en forma y tamaño para impedir que el calentamiento por radiación alcance al menos una tercera parte de una chapa metálica en bruto. La máscara inferior puede adaptarse en forma y tamaño para permitir que el calentamiento por radiación alcance al menos una segunda parte de la chapa metálica en bruto y calentar la misma. La máscara inferior de la disposición de soporte de máscara puede comprender una pluralidad de salientes de soporte. Los salientes de soporte pueden sobresalir de una superficie principal de la máscara inferior hacia la chapa metálica en bruto cuando está en una posición de calentamiento. Los salientes de soporte pueden estar configurados para soportar la chapa metálica en bruto durante el calentamiento de la misma. Por esta disposición de soporte de máscara, las estaciones de calentamiento que ya están en uso pueden reconfigurarse en una estación de calentamiento de acuerdo con cualquiera de las realizaciones del primer aspecto de la invención.
De acuerdo con una realización, la disposición de soporte de máscara puede comprender un dispositivo de elevación. El dispositivo de elevación puede configurarse para controlar el movimiento de la máscara inferior entre la primera y la segunda posición. El dispositivo de elevación puede accionarse por un accionador neumático o eléctrico, preferentemente una unidad lineal accionada por servomotor.
De acuerdo con una realización, la disposición de soporte de máscara puede comprender una máscara superior. El dispositivo de elevación puede configurarse para controlar el movimiento de la máscara superior entre la primera y la segunda posición.
Es más, la disposición de soporte de máscara puede estar realizada en material, forma y funcionalidad para corresponder a la disposición equivalente de la estación de calentamiento de acuerdo con cualquiera de las realizaciones mencionadas anteriormente, y beneficiarse de las ventajas que estas realizaciones pueden proporcionar. En este caso, por disposición equivalente, puede significar una disposición que comprende todas las características estructurales y funcionales de la estación de calentamiento con la exclusión de la cámara de calentamiento, así como los elementos de calentamiento inferior y superior. En particular, puede significar que la disposición de soporte de máscara comprende la máscara inferior, la máscara superior, y el bastidor de soporte de la estación de calentamiento de acuerdo con cualquiera de las realizaciones del primer aspecto de la invención.
De acuerdo con un tercer aspecto de la invención, se proporciona un método para calentar una chapa metálica en bruto en una estación de calentamiento. El método puede comprender las etapas de:
- disponer la chapa metálica en bruto en una cámara de calentamiento de la estación de calentamiento,
- soportar la chapa metálica en bruto en los salientes de soporte que sobresalen de una superficie principal de una máscara inferior dispuesta en la cámara de calentamiento,
- calentar la chapa metálica en bruto usando el calentamiento por radiación de los elementos de calentamiento en la cámara de calentamiento,
- proteger al menos una parte de la chapa metálica en bruto del calentamiento por radiación usando la máscara inferior y una máscara superior dispuestas en la cámara de calentamiento, en donde las máscaras superior e inferior están dispuestas en lados opuestos respectivos de la chapa metálica en bruto. Adicionalmente, el método puede comprender una etapa de mover la máscara inferior desde una primera posición hacia la máscara superior a una segunda posición.
De acuerdo con una realización, el método puede comprender una etapa de mover la máscara inferior desde una primera posición hacia la máscara superior a una segunda posición. La etapa de enfriamiento puede producirse continuamente a lo largo de la etapa de calentamiento. La máscara inferior puede, en la primera posición, colocarse más cerca del fondo de la cámara de calentamiento, preferentemente en una posición donde pueda insertarse fácilmente una chapa metálica en bruto en la cámara de calentamiento. En la segunda posición, la máscara inferior puede estar dispuesta para soportar una chapa metálica en bruto insertada en la cámara de calentamiento a través de los salientes de soporte durante el calentamiento de la misma. La etapa de mover la máscara inferior puede implicar mover una chapa metálica en bruto desde una posición insertada a una posición de calentamiento. De acuerdo con otra realización más, la máscara inferior está en la segunda posición durante la etapa de calentamiento de la chapa metálica en bruto. Esta segunda etapa puede denominarse posición de calentamiento, ya que se soporta la chapa metálica en bruto para colocarse en una posición de calentamiento.
De acuerdo con otra realización más, la etapa de disponer la chapa metálica en bruto en la cámara de calentamiento puede comprender disponer la chapa metálica en bruto en al menos un perno de soporte dispuesto en la cámara de calentamiento, y en donde la chapa metálica en bruto se soporta en dicho al menos un perno de soporte cuando la máscara inferior está en la primera posición, y en dichos salientes de soporte cuando la máscara inferior se mueve a la segunda posición.
De acuerdo con otra realización más, el método puede comprender una etapa de enfriamiento de la máscara superior o inferior. La etapa de enfriamiento puede producirse continuamente a lo largo de la etapa de calentamiento.
De acuerdo con otra realización más, el método puede comprender una etapa de disponer una chapa metálica en bruto en un horno de algún tipo, por ejemplo, un horno multicapa, un horno de cámara o un horno de solera de rodillos. El método puede comprender una etapa de calentamiento de la chapa metálica en bruto en una cámara de calentamiento del horno. La chapa metálica en bruto puede calentarse de tal manera que el material de la chapa metálica en bruto alcance la fase austenítica. El método puede comprender una etapa de retirar la chapa metálica en bruto del horno y transferirla a la estación de calentamiento de acuerdo con cualquiera de las realizaciones anteriores. Esto puede hacerse, por ejemplo, usando un dispositivo de carga tipo horquilla. Como alternativa, el horno puede comprender un dispositivo de eyección que expulse la chapa metálica en bruto cuando se calienta a una temperatura de austenización en una posición donde puede recogerse fácilmente, por ejemplo, mediante un dispositivo de carga tipo horquilla. Es más, el método puede comprender una etapa de procesamiento durante la que la chapa metálica en bruto se templa a presión. Esto puede realizarse, por ejemplo, mediante una herramienta de la unidad de procesamiento que aplica una fuerza sobre la chapa metálica en bruto. Es más, el método puede comprender una etapa de enfriamiento de la chapa metálica en bruto. Cuando la herramienta se cierra, remodelando de este modo la chapa metálica en bruto, la chapa metálica en bruto puede enfriarse a una temperatura por debajo del nivel de martensita. Este enfriamiento puede hacerse rápidamente. Por lo tanto, mediante el método, las piezas templadas a presión pueden producirse a partir de chapas metálicas en bruto.
De acuerdo con una realización más, el método puede comprender una etapa de intercambio de la máscara superior e inferior en la estación de calentamiento. Adicionalmente, el método puede comprender también una etapa de intercambio de la estructura de soporte. Mediante esta realización, una estación de calentamiento puede reconfigurarse para calentar una chapa metálica en bruto de acuerdo con otro patrón de calentamiento necesario. De acuerdo con un cuarto aspecto de la invención, se proporciona un sistema para producir piezas templadas a presión. El sistema puede comprender un horno configurado para calentar el material de una chapa metálica en bruto hasta una fase austenítica. El sistema puede comprender una estación de calentamiento de acuerdo con cualquiera de las realizaciones del primer aspecto de la invención. El sistema puede comprender una unidad de procesamiento para templar a presión la chapa metálica en bruto hasta una pieza templada a presión. El sistema puede comprender un dispositivo de carga de horquilla para transferir una chapa metálica en bruto entre el horno, la estación de calentamiento y la unidad de procesamiento. Es más, el sistema puede comprender un dispositivo de manipulación de máscaras para intercambiar la máscara superior, la máscara inferior y/o la estructura de soporte. El sistema puede comprender un depósito de fluido de enfriamiento y medios para proporcionar el fluido de enfriamiento a las máscaras superior e inferior.
Es más, aunque el primero, el segundo, el tercero y el cuarto aspecto se han resumido con el fin de pertenecer al calentamiento de una chapa metálica en bruto, naturalmente, la disposición de soporte de máscara y/o la estación de calentamiento pueden recibir una pluralidad de chapas metálicas en bruto y calentar las mismas también mediante la estación de calentamiento. La pluralidad de chapas metálicas en bruto pueden calentarse simultáneamente. También, el método puede consistir también en calentar y/o procesar una pluralidad de chapas metálicas en bruto, ya sea en sucesión o simultáneamente. También, la estación de calentamiento de acuerdo con el primer aspecto de la invención puede comprender una disposición de soporte de máscara de acuerdo con el segundo aspecto de la invención.
Breve descripción de los dibujos
La invención se describirá a continuación con más detalle haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en donde: la figura 1 muestra una vista en perspectiva de una estación de calentamiento de acuerdo con una realización de la invención;
las figuras 2a - 2b muestran diagramas de bloques esquemáticos de una disposición de acuerdo con una realización de la invención;
las figuras 3a - 3c muestran diagramas de bloques esquemáticos de una disposición de acuerdo con una realización de la invención;
las figuras 4a - 4b muestran diagramas de bloques esquemáticos de una parte de una disposición de acuerdo con una realización de la invención;
las figuras 5a - 5g muestran diagramas de bloques esquemáticos de una disposición de acuerdo con una realización de la invención;
la figura 6 muestra un diagrama de flujo de un método de acuerdo con una realización de la invención;
la figura 7 muestra un diagrama de flujo de un método de acuerdo con una realización de la invención;
la figura 8 muestra un diagrama de flujo de un método de acuerdo con una realización de la invención;
la figura 9 muestra un diagrama esquemático de la estructura interior de una pieza en bruto durante un proceso de método de acuerdo con una realización de la invención.
Descripción de las realizaciones
La presente invención se describirá más detalladamente a continuación haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que se muestran las realizaciones preferentes de la invención. La presente invención puede, sin embargo, realizarse de muchas formas diferentes y no debería interpretarse que está limitada a las realizaciones expuestas en el presente documento; más bien, estas realizaciones se proporcionan de tal manera que la presente divulgación sea minuciosa y completa, y transmita completamente el alcance de la invención a los expertos en la materia. En los dibujos, los números similares hacen referencia a elementos similares. Es más, en los dibujos y en la memoria descriptiva, se han desvelado las realizaciones preferentes y los ejemplos de la invención y, aunque se emplean términos específicos, se usan solo en un sentido genérico y descriptivo y no con fines de limitación, exponiéndose el alcance de la invención en las siguientes reivindicaciones.
La figura 1 muestra una vista en perspectiva de una estación de calentamiento 1 de acuerdo con una realización de la invención. La figura 2a muestra un diagrama de bloques esquemático de una estación de calentamiento 1 de acuerdo con una realización de la invención. La estación de calentamiento 1 comprende una cámara de calentamiento 10, es decir, un armazón que contiene aislamiento térmico y elementos de calentamiento 11, 12. La estación de calentamiento 1 comprende elementos de calentamiento inferiores 11. La estación de calentamiento 1 comprende elementos de calentamiento superiores 12. Los elementos de calentamiento inferiores 11 están dispuestos en una sección inferior de la cámara de calentamiento 10. Los elementos de calentamiento superiores 12 están dispuestos en una sección superior de la cámara de calentamiento 10. Los elementos de calentamiento inferiores 11 y los elementos de calentamiento superiores 12 están dispuestos a una cierta distancia uno de otro, de tal manera que pueda colocarse una chapa metálica en bruto 50 entre los elementos de calentamiento inferiores 11 y los elementos de calentamiento superiores 12, véanse, por ejemplo, las figuras 2a - 2b. Los elementos de calentamiento inferior y superior 11, 12 pueden accionarse eléctricamente o alimentarse con combustibles, tales como gases o aceites.
Además, la estación de calentamiento 1 comprende una máscara superior 13. En una realización, la máscara superior 13 está dispuesta en la cámara de calentamiento 10 debajo de los elementos de calentamiento superiores 12 y encima de la chapa metálica en bruto 50 cuando la chapa metálica en bruto 50 se inserta en la cámara de calentamiento 10. La máscara superior 13 está configurada para impedir que el calentamiento por radiación alcance al menos una primera parte de la chapa metálica en bruto 50. Es más, la máscara superior 13 comprende al menos una abertura o rebaje 13b, 13c a través del que el calentamiento por radiación puede alcanzar al menos una segunda parte de la chapa metálica en bruto 50. La estación de calentamiento 1 comprende una máscara inferior 14. La máscara inferior 14 está dispuesta en la cámara de calentamiento 10 encima de los elementos de calentamiento inferiores 11 y debajo de la chapa metálica en bruto 50 cuando la chapa metálica en bruto 50 se inserta en la cámara de calentamiento 10. La máscara inferior 14 está configurada para impedir que el calentamiento por radiación alcance al menos una tercera parte de la chapa metálica en bruto 50. Es más, la máscara inferior 14 comprende al menos una abertura o rebaje 14b, 14c a través del que el calentamiento por radiación puede alcanzar al menos una cuarta parte de la chapa metálica en bruto 50. También, la máscara inferior 14 comprende una pluralidad de salientes de soporte 14d que sobresalen de una superficie principal 14a de la máscara inferior 14 (no mostrada en la figura 1). La superficie principal 14a puede ser una superficie superior de la máscara inferior 14 como se ve en la figura 1. Los salientes de soporte 14d sobresalen en una dirección hacia arriba y hacia una chapa metálica en bruto 50 cuando se inserta en la cámara de calentamiento 10. Los salientes de soporte 14d están configurados para soportar la chapa metálica en bruto 50 durante el calentamiento de la misma.
La disposición 1, es decir, la estación de calentamiento 1, comprende una cámara de calentamiento 10, elementos de calentamiento inferior y superior 11, 12 y máscara superior e inferior 13, 14, como se ha especificado anteriormente en referencia a la figura 1. La estación de calentamiento 1 está configurada para recibir una chapa metálica en bruto 50. La chapa metálica en bruto 50 puede haberse precalentado antes de recibirse por la estación de calentamiento 1. Por ejemplo, la chapa metálica en bruto 50 puede calentarse en una cámara de calentamiento 22 de un horno 20 a una temperatura igual o superior a la temperatura de austenización del material de la pieza en bruto 50, poniendo de este modo el material de la pieza inicial 50 en una fase austenítica. A continuación, la chapa metálica en bruto 50 puede moverse desde la cámara de calentamiento 22 del horno 20 a la estación de calentamiento 1.
En la cámara de calentamiento 10 de la estación de calentamiento 1, cuando la chapa metálica en bruto está en una posición para calentarse por los elementos de calentamiento inferior y superior 11, 12, es decir, una posición de calentamiento, la chapa metálica en bruto 50 está soportada por los salientes de soporte 14d. Los salientes de soporte 14d permiten la circulación de aire entre la máscara 14 y la chapa metálica en bruto 50. Los elementos de calentamiento inferior y superior 11, 12 proporcionan calentamiento por radiación. Parte del calentamiento por radiación puede alcanzar la al menos una zona expuesta 50b, 50c de la chapa metálica en bruto 50 (regiones indicadas por patrones de malla en la figura 2a), mientras que al menos una zona no expuesta 50a de la chapa metálica en bruto 50 no puede recibir radiación térmica debido a las máscaras superior e inferior 13, 14.
Después de que la al menos una zona expuesta 50b, 50c se haya calentado, la chapa metálica en bruto 50 se retira de la cámara de calentamiento 10 de la estación de calentamiento 1. A continuación, la chapa metálica en bruto 50 puede moverse desde la cámara de calentamiento 10 de la estación de calentamiento 1 a una unidad de procesamiento 30. En la unidad de procesamiento 30, la chapa metálica en bruto 50 se dispone en una herramienta 31 de la unidad de procesamiento 30. Al presionarse por una fuerza de presión F, y posiblemente templarse, la chapa metálica en bruto 50 se transforma en una parte templada a presión 50'. La parte templada a presión 50' está provista de una zona templada 50b', 50c' correspondiente a la zona calentada 50b, 50c.
La figura 2b muestra un diagrama de bloques esquemático de una disposición 1 de acuerdo con una realización de la invención. La disposición 1, es decir, la estación de calentamiento 1, comprende unos elementos de calentamiento inferior y superior 11, 12, unos máscaras superior e inferior 13, 14 como se ha descrito en referencia a la figura 1. La estación de calentamiento 1 está configurada para recibir una chapa metálica en bruto 50 entre los elementos de calentamiento superior e inferior 11, 12 y, en particular, entre la máscara superior e inferior 13, 14, como se muestra en la figura 2b por el contorno discontinuo. La máscara inferior 14 comprende al menos una abertura o rebaje 14b, 14c. La máscara superior 13 también comprende al menos una abertura o rebaje 13b, 13c. El calentamiento por radiación puede alcanzar una chapa metálica en bruto 50 insertada en la cámara de calentamiento 10 a través de la abertura o rebaje 13b, 13c, 14b, 14c de la máscara superior e inferior respectivamente. La máscara inferior 14 está provista de unos salientes de soporte 14d que sobresalen de una superficie principal 14a de la máscara inferior 14. La superficie principal 14a de la máscara inferior puede ser su superficie superior como se ve en la figura 2b. Los salientes de soporte 14d están configurados para soportar la chapa metálica en bruto 50 durante el calentamiento de la misma. Los salientes de soporte 14d permiten que el aire ventile entre la máscara inferior 14 y la chapa metálica en bruto 50 durante el calentamiento de la misma.
Es más, la máscara inferior 14 está configurada para poder moverse con respecto a la cámara de calentamiento 10 de la estación de calentamiento 1, como se muestra en las figuras 3a - 3c. La máscara inferior 14 está configurada para poder moverse desde una primera posición y una segunda posición, en donde la máscara inferior 14 en la primera posición se coloca más cerca del fondo de la cámara de calentamiento 10, preferentemente en una posición de inserción donde puede insertarse fácilmente una chapa metálica en bruto 50 en la cámara de calentamiento 10 en una estructura de soporte 15 como se representa en las figuras 2b y 3a. La máscara inferior 14 está configurada para moverse hacia la máscara superior 13 de tal manera que los salientes de soporte 14d soporten la chapa metálica en bruto 50, como se representa en la figura 3b. En la segunda posición, es decir, una posición de calentamiento, la máscara inferior 14 está dispuesta para soportar una chapa metálica en bruto 50 insertada en la cámara de calentamiento 10 durante el calentamiento de la misma, como se representa en la figura 3c.
En una realización a modo de ejemplo, la máscara superior está estacionaria en una posición mientras que la máscara inferior 14 se mueve hacia la máscara superior 13 que lleva la chapa metálica en bruto 50 en una posición de calentamiento. Opcionalmente, la máscara superior 13 también está configurada para poder moverse con respecto a la cámara de calentamiento 10 de la estación de calentamiento 1. A continuación, la máscara superior 13 puede moverse entre una primera posición y una segunda posición. La máscara superior 13 puede estar en la primera posición en una posición bloqueada, bloqueado en su lugar por los medios de bloqueo 13x. La máscara superior 13 puede estar en la segunda posición soportada por la máscara inferior 14 colocada en una primera posición. En una realización adicional a modo de ejemplo, la máscara superior 13 está configurada para poder moverse hacia la máscara inferior 14 mientras que la máscara inferior 14 se mueve hacia la máscara superior 13 mientras soporta la chapa metálica en bruto 50. Opcionalmente, la máscara superior 13 comprende unos salientes de separación 13d que sobresalen de una superficie principal de la máscara superior 13. La superficie principal de la máscara superior 13 puede ser una superficie inferior de la máscara superior 13. Los salientes de separación 13d y los salientes de soporte 14d pueden mantener la chapa metálica en bruto 50 en su lugar durante el calentamiento de la misma. Las máscaras superior e inferior 13, 14 pueden ser de aluminio o acero inoxidable. Es más, las máscaras superior e inferior 13, 14 pueden estar provistas de canales de enfriamiento para enfriar las máscaras superior e inferior 13, 14. El enfriamiento puede realizarse moviendo un fluido a lo largo de los canales de enfriamiento para transferir el calor lejos de las máscaras superior e inferior 13, 14. Los canales de enfriamiento pueden extenderse a lo largo de varias direcciones en el interior de las máscaras superior e inferior 13, 14. El fluido de enfriamiento puede ser agua.
Como se ilustra en las figuras 1, 2b, 3a - 3c, 4a - 4b, la estación de calentamiento 1 puede comprender unos pernos de soporte 15x que se extienden a través de dicha al menos una abertura o rebaje 14b, 14c de la máscara inferior 14. La máscara inferior 14 puede estar provista de unas aberturas de perno de soporte 14e a través de las que pueden extenderse a su través los pernos de soporte 15x. Es más, la máscara superior 13 también puede estar provista de unas aberturas de perno de soporte 13e a través de las que pueden extenderse a su través los pernos de soporte 15x. Las aberturas de perno de soporte 13e, 14e puede conformarse en tamaño y forma para recibir estrechamente los pernos de soporte 15x y permitir que estos se muevan dentro y fuera de las aberturas de perno de soporte 13e, 14e. Los pernos de soporte 15x están configurados para soportar la chapa metálica en bruto 50 cuando están dispuestos en la cámara de calentamiento 10 de la estación de calentamiento 1. Es más, los pernos de soporte 15x pueden configurarse para soportar la chapa metálica en bruto 50 de tal manera que la máscara inferior 14, a medida que se mueve hacia la máscara superior 13, pueda recibir y soportar fácilmente la chapa metálica en bruto 50 durante el calentamiento de la misma.
La figura 4a muestra una ilustración esquemática de una pieza 14 de una disposición 1 de acuerdo con una realización de la invención. La pieza 14, es decir, la máscara inferior 14, se representa en una forma a modo de ejemplo como se ve desde arriba. La máscara inferior 14 está provista de una superficie principal 14a que es la superficie superior de la máscara inferior 14. Es más, la máscara inferior 14 puede comprender al menos una abertura o rebaje 14b, 14c a través de la que la radiación de calentamiento pueda alcanzar una chapa metálica en bruto 50 insertada en la cámara de calentamiento 10. Es más, la máscara inferior 14 comprende unos salientes de soporte 14d dispuestos a lo largo de la superficie principal de la máscara inferior 14 para soportar una chapa metálica en bruto 50 durante el calentamiento de la misma. La máscara inferior 14 puede estar provista de unas aberturas de perno de soporte 14e a través de las que pueden extenderse a su través los pernos de soporte 15x. Las aberturas de perno de soporte 14e pueden estar conformadas en tamaño y forma para recibir estrechamente los pernos de soporte 15x y permitir que se muevan hacia dentro y hacia fuera de las aberturas de perno de soporte 14e. En una realización a modo de ejemplo, las aberturas de perno de soporte 14e son aberturas circulares. También, los pernos de soporte 15x pueden proporcionarse en una estructura de soporte 15 (indicada por líneas discontinuas). La estructura de soporte 15 puede comprender los pernos de soporte 15x.
La figura 4b muestra una pieza 13 de una disposición 1 de acuerdo con una realización de la invención. la pieza 13, es decir, la máscara superior 13, se representa en una forma a modo de ejemplo como se ve desde abajo. La máscara superior 13 está provista de una superficie principal 13a que es la superficie inferior de la máscara superior 13. Es más, la máscara superior 13 comprende al menos una abertura o rebaje 13b, 13c a través de la que la radiación de calentamiento puede alcanzar una chapa metálica insertada en la cámara de calentamiento 10. Es más, la máscara superior 13 puede comprender unos salientes de separación 13d dispuestos a lo largo de la superficie principal de la máscara superior 13 para hacer tope con una chapa metálica en bruto 50 durante el calentamiento de la misma (no mostrado). Igualmente, la máscara superior 13 también puede estar provista de unas aberturas de perno de soporte 13e a través de las que pueden extenderse a su través los pernos de soporte 15x.
Es más, las máscaras superior e inferior 13, 14 de la estación de calentamiento 1 pueden intercambiarse. De este modo, una estación de calentamiento 1 puede configurarse con un conjunto de máscaras superior e inferior 13, 14 elegidas de una recopilación de conjuntos de máscaras superior e inferior 13, 14 que son diferentes con respecto al material, tamaño y/o forma, y con respecto a las aberturas o rebajes 13b, 13c, 14b, 14c a través de las que el calentamiento por radiación es capaz de alcanzar la chapa metálica en bruto durante el calentamiento de la misma. La estructura de soporte 15 también puede ser intercambiable.
Las figuras 5a - 5g muestran un diagrama de bloques de una disposición 1 de acuerdo con una realización de la invención. La disposición 1, es decir, la estación de calentamiento 1, se muestra como se ve desde el lado. Es más, las figuras 5a - 5g ilustran cómo se intercambia un conjunto de máscaras superior e inferior 13, 14 por un nuevo conjunto de máscaras superior e inferior 13', 14'. Normalmente se requiere un nuevo conjunto de máscaras superior e inferior 13', 14' cuando se va a fabricar un nuevo tipo de pieza templada a presión 50'.
La figura 5a muestra la estación de calentamiento 1 cuando la máscara inferior 14 está en una primera posición y la máscara superior 13 está en una posición bloqueada. La máscara superior 13 está bloqueada en su posición por los medios de bloqueo 13x. La máscara inferior 14 se mueve hacia arriba hacia la máscara superior 13 de tal manera que toque la máscara superior 13, como se ve en la figura 5b. A continuación, la máscara superior 13 se libera de los medios de bloqueo 13x como se ve en la figura 5c. Ahora, la máscara superior 13 está soportada por la máscara inferior 14. La máscara inferior 14 se mueve hacia abajo llevando la máscara superior 13 a una posición de liberación como se ve en la figura 5d. Los pernos de soporte 15x están configurados en una realización para sobresalir a través de las aberturas de perno de soporte 14e, 13e tanto de la máscara inferior 14 como de la máscara superior 13. La máscara superior 13, la máscara inferior 14 y la estructura de soporte 15 pueden retirarse de la cámara de calentamiento 10 de la estación de calentamiento 1 como se muestra en la figura 5e. Puede accederse al interior de la cámara de calentamiento 10 mediante una trampilla. La trampilla puede abrirse para que la máscara superior 13, la máscara inferior 14 y la estructura de soporte 15 puedan retirarse. A continuación, la trampilla puede cerrarse para conservar el calor en la cámara de calentamiento 10. La máscara superior 13, la máscara inferior 14 y la estructura de soporte 15 pueden retirarse usando un dispositivo de manipulación de máscara (no mostrado). El dispositivo de manipulación de máscaras puede configurarse para retirar la máscara superior 13, la máscara inferior 14 y la estructura de soporte 15 de la cámara de calentamiento 10. El dispositivo de manipulación de máscaras puede configurarse para retirar la máscara superior 13, la máscara inferior 14 y la estructura de soporte 15 y colocarlas en una unidad de almacenamiento. Es más, el dispositivo de manipulación de máscaras puede configurarse para obtener un nuevo conjunto de una máscara superior 13', una máscara inferior 14' y una estructura de soporte 15' como se muestra en la figura 5f, posiblemente de la unidad de almacenamiento. El nuevo conjunto de una máscara superior 13', una máscara inferior 14' y una estructura de soporte 15' está dispuesto en la cámara de calentamiento 10 de la estación de calentamiento 1, y la máscara inferior 14' se mueve hacia arriba llevando la máscara superior 13'. La máscara superior 13' se fija en su lugar usando los medios de bloqueo 13x. A continuación, la máscara inferior 14' se mueve de nuevo a la primera posición. Los medios de bloqueo 13x que sujetan la máscara superior 13, 13' pueden configurarse para liberar automáticamente la máscara superior 13 cuando la máscara inferior empuja la máscara superior hacia arriba. Los medios de bloqueo 13x pueden configurarse además para fijar automáticamente la máscara superior 13' cuando la máscara superior 13' alcanza el contacto con los medios de bloqueo 13x.
Es más, las figuras 5a - 5g ejemplifican adicionalmente una disposición de soporte de máscara 40. La disposición de soporte de máscara 40 comprende una estructura de soporte 15 y una máscara inferior 14 configurada para estar dispuesta para poder moverse con respecto a la estructura de soporte 15 entre una primera posición y una segunda posición. Es más, la disposición de soporte de máscara 40 puede comprender una máscara superior 13. La disposición de soporte de máscara 40 puede intercambiarse por una disposición de soporte de máscara 40' que tenga un conjunto diferente de máscaras superior e inferior 13', 14'.
La figura 6 muestra un diagrama de flujo de un método 100 de acuerdo con una realización de la invención. El método 100 de calentamiento de una chapa metálica en bruto 50 en una estación de calentamiento 1 de acuerdo con cualquiera de las realizaciones del primer aspecto de la invención comprende una etapa de disponer 101 una chapa metálica en bruto 50 en una cámara de calentamiento 10 de la estación de calentamiento 1. El método 100 comprende una etapa de soportar 102 la chapa metálica en bruto 50 en los salientes de soporte 14d que sobresalen de una superficie principal 14a de una máscara inferior 14 dispuesta en la cámara de calentamiento 10. El método 100 comprende una etapa de calentar 104 la chapa metálica en bruto 50 usando el calentamiento por radiación de los elementos de calentamiento 11, 12 en la cámara de calentamiento 10. El método 100 comprende una etapa de proteger 105 al menos una parte de la chapa metálica en bruto 50 del calentamiento por radiación usando la máscara inferior 14 y una máscara superior 13 dispuestas en la cámara de calentamiento 10, en donde las máscaras inferior y superior 14, 13 están dispuestas en lados opuestos respectivos de la chapa metálica en bruto 50. Adicionalmente, el método 100 puede comprender una etapa de mover 103 la máscara inferior 14 desde una primera posición hacia la máscara superior 13 a una segunda posición. La máscara inferior 14 puede, en la primera posición, colocarse más cerca del fondo de la cámara de calentamiento 10, preferentemente en una posición donde una chapa metálica en bruto 50 pueda insertarse fácilmente en la cámara de calentamiento 10. En la segunda posición, la máscara inferior 14 puede estar dispuesta para soportar una chapa metálica en bruto 50 insertada en la cámara de calentamiento a través de los salientes de soporte 14d durante el calentamiento de la misma. La etapa de mover 103 la máscara inferior 14 puede implicar mover una chapa metálica en bruto 50 desde una posición insertada a una posición de calentamiento. Es más, el método 100 puede comprender una etapa de enfriar 106 las máscaras superior y/o inferior 13, 14. La etapa de enfriar 106 las máscaras superior y/o inferior 13, 14 puede producirse antes de la etapa 101, después de la etapa 105, o en cualquier punto intermedio. La etapa de enfriamiento 106 puede producirse continuamente a lo largo de la etapa de calentar 104.
La figura 7 muestra un diagrama de flujo de un método 100' de acuerdo con una realización de la invención. El método 100' puede comprender una etapa de disponer 107 una chapa metálica en bruto en un horno 20 de algún tipo, por ejemplo, un horno multicapa, un horno de cámara o un horno de solera de rodillos. El método 100' puede comprender una etapa de calentar 108 la chapa metálica en bruto 50 en una cámara de calentamiento 22 del horno 20. La chapa metálica en bruto 50 puede calentarse de tal manera que el material de la chapa metálica en bruto 50 alcance la fase austenítica. Es más, si la chapa metálica en bruto 50 está recubierta por un material de recubrimiento, la transformación química del recubrimiento puede iniciarse durante la etapa de calentar 108 y no necesariamente completarse. El método 100' puede comprender una etapa de retirar 109 la chapa metálica en bruto 50 del horno 20. Esto puede hacerse, por ejemplo, usando un dispositivo de carga tipo horquilla. Como alternativa, el horno 20 puede comprender un dispositivo de eyección que expulsa la chapa metálica en bruto 50 cuando se calienta a una temperatura de austenización en una posición donde puede recogerse fácilmente, por ejemplo, un dispositivo de carga tipo horquilla. A continuación, la chapa metálica en bruto austenítica 50 se transfiere a la estación de calentamiento 1. El método 100' puede comprender las etapas 101, 102, 103, 104, 105, 106 del método 100. Cuando la chapa metálica en bruto 50 va a transferirse a la estación de calentamiento 1, la puerta de la cámara de calentamiento se abre y el dispositivo de carga con horquillas se introduce horizontalmente en la estación de calentamiento 1, a continuación, se baja la chapa metálica en bruto 50 sobre los pernos de soporte 15x de la estación de calentamiento 1. A continuación, se extrae el dispositivo de carga con horquillas de la estación de calentamiento 1 y se cierra la puerta con la chapa metálica en bruto 50 dentro de la cámara de calentamiento 10. La máscara inferior 14 se mueve ahora 103 hacia arriba hacia la chapa metálica en bruto 50. La máscara inferior 14 interactúa con la chapa metálica en bruto 50 levantándola de los pernos de soporte 15x. La máscara inferior 14 lleva ahora la chapa metálica en bruto 50 a través de los salientes de soporte 14d que están configurados de tal manera que la máscara inferior 14 recibe la chapa metálica en bruto 50 en una posición predeterminada. La posición predeterminada puede ser, por ejemplo, una orientación horizontal. La máscara inferior 14 y la chapa metálica en bruto 50 continúan juntas el movimiento de elevación hacia la máscara superior 13. Cuando la máscara inferior 14 ha alcanzado una posición próxima a la máscara superior 13, manteniendo la chapa metálica en bruto en una posición predeterminada entre las mismas, se inicia la etapa de calentar 104. La o las regiones donde la chapa metálica en bruto 50 se expone al calor radiante de los elementos de calentamiento inferiores 11 y de los elementos de calentamiento superiores 12 pueden calentarse de tal manera que la o las temperaturas de la o las regiones permanezcan en el nivel austenítico. A continuación, la o las regiones que están recubiertas por las máscaras pueden comenzar a enfriarse lentamente. La etapa de calentar 104 puede completarse cuando la o las regiones recubiertas se han enfriado a una temperatura entre el nivel austenítico y el nivel martensítico. Después de esto, la máscara inferior 14 puede iniciar un movimiento desde la segunda posición a la primera posición, llevando la chapa metálica en bruto 50 hacia abajo. La chapa metálica en bruto 50 se recibe por los pernos de soporte 15x, mientras que la máscara inferior 14 se mueve completamente a la primera posición, en cuya posición la chapa metálica en bruto 50 puede retirarse fácilmente de la cámara de calentamiento 10. La puerta de la cámara de calentamiento 10 puede abrirse y el dispositivo de carga con horquillas puede sacar a continuación la chapa metálica en bruto 50 fuera de la estación de calentamiento 1. El método 100' puede comprender además una etapa de disponer 110 la chapa metálica en bruto en una unidad de procesamiento 30. Esto también puede realizarse, por ejemplo, mediante el dispositivo de carga con horquillas. Es más, el método 100' puede comprender una etapa de procesamiento 111 durante la que la chapa metálica en bruto se templa a presión. Esto puede realizarse, por ejemplo, mediante una herramienta 31 de la unidad de procesamiento 30 que aplica una fuerza F sobre la chapa metálica en bruto. Es más, el método 100' puede comprender una etapa de enfriamiento 112 de la chapa metálica en bruto 50. Cuando la herramienta 31 se cierra, remodelando de este modo la chapa metálica en bruto 50, la chapa metálica en bruto 50 puede enfriarse a una temperatura por debajo del nivel de martensita. Este enfriamiento 112 puede realizarse rápidamente. Por lo tanto, mediante el método 100', las piezas templadas a presión 50' pueden producirse a partir de chapas metálicas en bruto 50.
La figura 8 muestra un diagrama de flujo de un método de acuerdo con una realización de la invención. El método 100" se refiere a un procedimiento de intercambio de un conjunto de máscaras. Cualquier etapa del método 100" puede incorporarse al método 100 o al método 100'. El método 100" puede comprender una etapa de apagar la energía de calentamiento de la estación de calentamiento 1. El método 100" puede comprender una etapa de preparar una unidad de manipulación de máscaras fuera de la estación de calentamiento 1. El método 100" puede comprender una etapa de mover 113 la máscara inferior 14 hacia la máscara superior 13, de tal manera que toque la máscara superior 13. El método 100" puede comprender una etapa de liberar 114 la máscara superior 13 de sus puntos de fijación. El método 100" puede comprender una etapa de soportar 115 la máscara superior 13 usando la máscara inferior 14. El método 100" puede comprender una etapa de mover 116 la máscara inferior 14 que soporta la máscara superior 13 a una posición de liberación. La posición de liberación puede ser la primera posición de la máscara inferior 14. El método 100" puede comprender una etapa de desconectar las mangueras de agua de enfriamiento que están conectadas directa o indirectamente a las máscaras superior o inferior 13, 14 o a ambas. El método 100" puede comprender una etapa de abrir la cámara de calentamiento 10. El método 100" puede comprender una etapa de retirar 117 la máscara inferior 14 que soporta la máscara superior 13 de la cámara de calentamiento 10. El método 100" puede comprender una etapa de cerrar la cámara de calentamiento 10 una vez que la máscara inferior 14 que soporta la máscara superior 13 se ha retirado de la cámara de calentamiento 10. Esto puede ayudar a conservar el calor en la cámara de calentamiento 10. El método 100" puede comprender una etapa de almacenar el conjunto retirado de máscaras superior e inferior 13, 14. El método 100" puede comprender una etapa de abrir la cámara de calentamiento 10. El método 100" puede comprender una etapa de insertar 118 un nuevo conjunto de máscaras superior e inferior 13', 14' en la cámara de calentamiento 10 en una posición de inserción. Es más, la estructura de soporte 15 también puede retirarse con el antiguo conjunto de máscaras superior e inferior 13, 14. Una estructura de soporte 15' compatible con el nuevo conjunto de máscaras superior e inferior 13', 14' puede insertarse con las máscaras superior e inferior 13', 14'. Las máscaras superior e inferior 13', 14' pueden insertarse de tal manera que la máscara superior 13' esté soportada por la máscara inferior 14'. El método 100" puede comprender una etapa de cerrar la cámara de calentamiento 10 una vez que el nuevo conjunto de máscaras superior e inferior 13', 14' y, opcionalmente, la estructura de soporte 15 se han insertado en la cámara de calentamiento 10. El método 100" puede comprender una etapa de mover 118 la máscara inferior 14' que soporta la máscara superior 13' desde la posición de inserción hacia arriba. El método 100" puede comprender una etapa de bloquear 119 la máscara superior 13' en sus puntos de fijación. El método 100" puede comprender una etapa de mover 120 la máscara inferior 13' a una primera posición, es decir, una posición de recepción. Al realizar el método 100", una estación de calentamiento puede reconfigurarse ventajosamente para producir una pieza templada a presión diferente 50'.
La figura 9 muestra un diagrama esquemático de la estructura interior de una chapa metálica en bruto durante un proceso de método de acuerdo con una realización de la invención. En la figura, se ilustran la temperatura de la al menos una zona expuesta 50b, 50c de la pieza en bruto 50 fuera de la al menos una zona no expuesta 50a y la temperatura de la al menos una zona no expuesta 50a de la pieza en bruto 50. En la primera etapa 108, toda la chapa metálica en bruto 50 se calienta en un horno 20 hasta la fase austenítica. Esto incluye calentar la chapa metálica en bruto 50 a una temperatura igual o superior a la temperatura austenítica de la pieza en bruto, y posiblemente mantener la chapa metálica en bruto 50 a esta temperatura durante un período de tiempo. En la segunda etapa 104, la chapa metálica en bruto 50 se ha movido a la estación de calentamiento 1 en la que la al menos una zona expuesta 50b, 50c se mantiene a una temperatura que la mantiene en fase austenítica. Tal temperatura puede ser inferior, igual o superior a la temperatura austenítica. La al menos una zona no expuesta 50a se enfría alcanzando la fase de ferrita, perlita y bainita. En la tercera etapa 111, la chapa metálica en bruto 50 se forma y se templa en una unidad de procesamiento 30. Cuando la al menos una zona expuesta 50b, 50c se enfría rápidamente desde la fase austenítica, alcanza la fase martensita. Cuando la al menos una zona no expuesta 50a se templa, permanece en la fase de perlita que había alcanzado cuando anteriormente se estaba enfriando. Sin embargo, la al menos una zona expuesta 50b, 50c puede, antes de templarse, tener una mezcla de ferrita, perlita, bainita y/o austenita. En función de la composición de la fase en la al menos una zona expuesta 50b, 50c antes del temple, la estructura interior y la resistencia del material se vuelven diferentes.
En los dibujos y en la memoria descriptiva, se han desvelado las realizaciones preferentes y los ejemplos de la invención y, aunque se emplean términos específicos, se usan solo en un sentido genérico y descriptivo y no con fines de limitación, exponiéndose el alcance de la invención en las siguientes reivindicaciones.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Una estación de calentamiento (1) para calentar una chapa metálica en bruto (50), que comprende
una cámara de calentamiento (10),
unos elementos de calentamiento inferiores (11) dispuestos en la cámara de calentamiento (10) debajo de una chapa metálica en bruto (50) cuando está en una posición de calentamiento, y configurados para proporcionar calentamiento por radiación hacia la chapa metálica en bruto (50),
unos elementos de calentamiento superiores (12) dispuestos en la cámara de calentamiento (10) por encima de la chapa metálica en bruto (50) cuando está en la posición de calentamiento, y configurados para proporcionar calentamiento por radiación hacia la chapa metálica en bruto (50),
una máscara superior (13) dispuesta en la cámara de calentamiento (10) entre los elementos de calentamiento superiores (12) y la chapa metálica en bruto (50), adaptada en forma y tamaño para, cuando está en la posición de calentamiento, impedir que el calentamiento por radiación alcance al menos una primera parte de la chapa metálica en bruto (50), y permitir que el calentamiento por radiación alcance al menos una segunda parte de la chapa metálica en bruto (50) y calentar la misma, y
una máscara inferior (14) dispuesta en la cámara de calentamiento (10) entre los elementos de calentamiento inferiores (11) y la chapa metálica en bruto (50), adaptada en forma y tamaño para, cuando está en la posición de calentamiento, impedir que el calentamiento por radiación alcance al menos una tercera parte de la chapa metálica en bruto (50), y permitir que el calentamiento por radiación alcance al menos una cuarta parte de la chapa metálica en bruto (50) y calentar la misma,
en donde la máscara inferior (14) comprende una pluralidad de salientes de soporte (14d) que sobresalen de una superficie principal (14a) de la máscara inferior (14) hacia la chapa metálica en bruto (50) cuando está en una posición de calentamiento, estando los salientes de soporte (14d) configurados para soportar una chapa metálica en bruto (50) durante el calentamiento de la misma.
2. La estación de calentamiento de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la máscara inferior (14) está configurada para poder moverse operativamente desde una primera posición, hacia la máscara superior (13), a una segunda posición.
3. La estación de calentamiento de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, en donde la máscara inferior comprende al menos una abertura o un rebaje (14b, 14c) a través de los cuales el calentamiento por radiación puede alcanzar dicha al menos una cuarta parte de la chapa metálica en bruto (50) y calentar la misma, y, opcionalmente, la máscara superior comprende al menos una abertura o un rebaje (13a, 13b) a través de los cuales el calentamiento por radiación puede alcanzar dicha al menos una segunda parte de la chapa metálica en bruto (50) y calentar la misma.
4. La estación de calentamiento de acuerdo con la reivindicación 3, que comprende además unos pernos de soporte (15x) que se extienden a través de dicha al menos una abertura o un rebaje (14b, 14c) en la máscara inferior (14) y configurados para soportar una chapa metálica en bruto (50) insertada en la estación de calentamiento (1).
5. La estación de calentamiento de acuerdo con la reivindicación 4, en donde la estación de calentamiento está configurada para recibir una chapa metálica en bruto (50) de tal manera que está soportada por dichos pernos de soporte (15x) cuando la máscara inferior (14) está en la primera posición, y en donde la estación de calentamiento está configurada para soportar la chapa metálica en bruto (50) por medio de dichos salientes de soporte (14d) cuando la máscara inferior (14) se mueve a la segunda posición.
6. La estación de calentamiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde las máscaras superior e inferior (13, 14) están fabricadas de acero o aluminio.
7. La estación de calentamiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la máscara superior (13) comprende unos salientes de separación (13d) que sobresalen de una superficie principal (13a) de la máscara superior (13) hacia la chapa metálica en bruto cuando está en la posición de calentamiento.
8. La estación de calentamiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde las máscaras superior e inferior (13, 14) pueden intercambiarse de la estación de calentamiento (1).
9. La estación de calentamiento de acuerdo con la reivindicación 4, en donde los pernos de soporte (15x) están dispuestos sobre una estructura de soporte (15), pudiendo intercambiarse la estructura de soporte (15) de la estación de calentamiento (1).
10. La estación de calentamiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde cualquiera de las máscaras superior e inferior (13, 14) está provista de canales de enfriamiento.
11. Disposición de soporte de máscara (40) para su disposición en una cámara de calentamiento (10), comprendiendo la disposición de soporte de máscara (40):
una estructura de soporte (15) configurada para ser dispuesta en la cámara de calentamiento (10), una máscara inferior (14) configurada para ser dispuesta para poder moverse con respecto a la estructura de soporte (15) entre una primera posición y una segunda posición, y configurada para recibir una chapa metálica en bruto (50), estando la máscara inferior adaptada en forma y tamaño para impedir que el calentamiento por radiación alcance al menos una tercera parte de una chapa metálica en bruto (50), y permitir que el calentamiento por radiación alcance al menos una cuarta parte de la chapa metálica en bruto (50) y calentar la misma,
comprendiendo la máscara inferior (14) de la disposición de soporte de máscara (40) una pluralidad de salientes de soporte (14d) que sobresalen de una superficie principal (14a) de la máscara inferior (14) hacia la chapa metálica en bruto (50) cuando está en una posición de calentamiento, estando los salientes de soporte (14d) configurados para soportar la chapa metálica en bruto (50) durante el calentamiento de la misma.
12. Método (100) para calentar una chapa metálica en bruto (50) en una estación de calentamiento (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 -10, que comprende las etapas de:
disponer (101) la chapa metálica en bruto (50) en una cámara de calentamiento (10) de la estación de calentamiento (1),
soportar (102) la chapa metálica en bruto (50) en los salientes de soporte (14d) que sobresalen de una superficie principal (14a) de una máscara inferior (14) dispuesta en la cámara de calentamiento (10),
calentar (104) la chapa metálica en bruto (50) usando el calentamiento por radiación de los elementos de calentamiento (11, 12) en la cámara de calentamiento (10),
proteger (105) al menos una parte de la chapa metálica en bruto (50) del calentamiento por radiación usando la máscara inferior (14) y una máscara superior (13) dispuestas en la cámara de calentamiento (10), en donde las máscaras inferior y superior (14, 13) están dispuestas en lados opuestos respectivos de la chapa metálica en bruto (50).
13. El método de acuerdo con la reivindicación 12, que comprende además una etapa de mover (103) la máscara inferior (14) desde una primera posición hacia la máscara superior (13) a una segunda posición, en donde la máscara inferior (14) está en la segunda posición durante la etapa de calentar (104) la chapa metálica en bruto (50).
14. El método de acuerdo con la reivindicación 13, en donde la etapa de disponer (101) la chapa metálica en bruto (50) en la cámara de calentamiento (10) comprende disponer la chapa metálica en bruto (50) en los pernos de soporte (15x) dispuestos en la cámara de calentamiento (10), y en donde la chapa metálica en bruto se soporta en dichos pernos de soporte (15x) cuando la máscara inferior (14) está en la primera posición, y en dichos salientes de soporte (14d) cuando la máscara inferior (50) se mueve (103) a la segunda posición.
15. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 12 - 14, que comprende además una etapa de enfriamiento (106) de las máscaras superior o inferior (13, 14).
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