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˜ OFICINA ESPANOLA DE PATENTES Y MARCAS

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˜ ESPANA

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B21H 1/06

TRADUCCION DE PATENTE EUROPEA

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kN´umero de solicitud europea: 88100988.0 kFecha de presentaci´on : 23.01.88 kN´umero de publicaci´on de la solicitud: 0 278 298 kFecha de publicaci´on de la solicitud: 17.08.88

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54 T´ıtulo: M´ etodo de fabricaci´ on de coronas dentadas forjadas con medidas casi finales.

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73 Titular/es: Eaton Corporation

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72 Inventor/es: Sabroff, Alvin Morton y

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74 Agente: Isern Cuyas, Jaime

30 Prioridad: 12.02.87 US 14426

Eaton Center, 1111 Superior Avenue Cleveland Ohio 44114, US

45 Fecha de la publicaci´ on de la menci´on BOPI:

16.03.95

45 Fecha de la publicaci´ on del folleto de patente:

16.03.95

Aviso:

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Douglas, James Richard

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En el plazo de nueve meses a contar desde la fecha de publicaci´on en el Bolet´ın europeo de patentes, de la menci´on de concesi´on de la patente europea, cualquier persona podr´a oponerse ante la Oficina Europea de Patentes a la patente concedida. La oposici´on deber´a formularse por escrito y estar motivada; s´olo se considerar´a como formulada una vez que se haya realizado el pago de la tasa de oposici´ on (art◦ 99.1 del Convenio sobre concesi´on de Patentes Europeas). Venta de fasc´ ıculos: Oficina Espa˜ nola de Patentes y Marcas. C/Panam´ a, 1 – 28036 Madrid

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DESCRIPCION Antecedentes de la invenci´ on Sector de la invenci´ on La presente invenci´on se refiere a un m´etodo para fabricar coronas dentadas forjadas con medidas casi finales, especialmente coronas dentadas del tipo hipoide, c´ onico recto o c´onico espiral, para diferenciales de camiones pesados, obtenidas de piezas toscas en forma de corona laminada, fabricadas por laminado de preformas de corona forjadas. La US-A-1 971 027 describe un proceso para fabricar piezas toscas destinadas a coronas dentadas c´onicas. Seg´ un dicho proceso, se corta una barra de acero en secciones. Cada una de estas secciones luego se comprime axialmente para ampliar su di´ ametro. Posteriormente, se habilita un agujero central que permite la introducci´ on de un laminador central o mandril de un aparato laminador de coronas. La misma laminaci´ on de coronas se realiza a una temperatura de forjado y despu´es de laminar la corona, se deja enfriar la pieza de trabajo que se pretende consiga una contracci´on igual de todas las partes de todas las superficies de la pieza tosca. La US-A-2 713 277 describe el forjado en fr´ıo de una pieza tosca que tiene la forma de corona con una secci´on transversal rectangular. Seg´ un la descripci´on, se prefiere el forjado en fr´ıo, puesto que con el mismo se podr´ıa eliminar la p´erdida sustancial de chatarra, con el efecto adverso resultante en la corona dentada terminada. Los trenes de transmisiones en ´angulo recto para diferenciales de veh´ıculos pesados que utilizan juegos de pi˜ no´n/corona dentada ya conocidos en la pr´actica anterior, como puede verse haciendo referencia a la US-A-3 265 173; 4 018 097; 4 046 210; 4 050 534; 4 263 834 y 4 651 587 y el documento SAE num. 841085. Estos juegos generalmente son del tipo c´onico espiral o hipoide ya conocidos o cierta modificaci´on o derivaci´ on de los mismos. Los procesos de forjado para la fabricaci´ on de las piezas toscas de engranaje/engranajes forjados teniendo por lo menos dientes parcialmente formados son ya conocidos en la pr´ actica anterior, especialmente en los engranajes c´onicos de tama˜ no relativamente menor, como los engranajes laterales y el pi˜ no´n diferencial, como puede verse haciendo referencia a la US-A-3 832 763; 4 050 283 y 4 590 782. El proceso de laminado de la corona, en el cual generalmente las coronas anulares son laminadas desde preformas de corona laminadas, tambi´en es conocido en la pr´actica anterior, como puede verse haciendo referencia a la US-A-1 971 027; 1 991 486; 3 230 370; 3 383 693 y 4 084 419, y al Manual de Metales, 8a ¯ edici´on, volumen 5, de la Sociedad Americana de Metales, p´ aginas 106 a 107, “Laminaci´ on de coronas”. En el pasado, debido a su tama˜ no relativamente masivo, las coronas dentadas para camiones pesados se fabricaban con un m´etodo que comprend´ıa el forjado de una pieza tosca de engranaje con di´ ametro exterior nivelado y un disco central, recortando la pieza tosca de engranaje forjada, un tratamiento t´ermico homogeneizador 2

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de la pieza tosca de engranajes recortada, la mecanizaci´on extensa de la pieza tosca preliminar y luego el corte final de sus dientes de engranaje, nuevo mecanizado de las superficies y de los agujeros de montaje, un tratamiento t´ermico de cementaci´on, una operaci´ on de lapidado, en la cual la corona dentada y el pi˜ no´n giran en acoplamiento de engrane en un compuesto de lapidado y manteniendo luego la corona dentada y el pi˜ no´n como juego armonizado utilizable solamente en mutua relaci´on. A´ un cuando se haya utilizado el m´etodo de la pr´ actica anterior para fabricar coronas dentadas para camiones pesados durante muchos a˜ nos, como las coronas dentadas y los juegos de pi˜ no´n/corona dentada fabricados con el mismo, este m´etodo no es totalmente satisfactorio puesto que los tochos o palanquillas empleadas tienen un volumen considerablemente mayor que la corona dentada terminada, representando por tanto unos costes de material y de tratamiento notablemente elevados, y el corte de los dientes desde las piezas toscas de engranaje es una operaci´on antiecon´ omica y lenta y los dientes formados con dicho proceso de corte no poseen las caracter´ısticas de flujo de grano deseables, intr´ınsecas en los dientes de engranaje formados mediante un proceso de deformaci´on de material y en consecuencia, no ofrecen la ejecuci´on de dientes de engranaje formados. Igualmente, como los juegos corona dentada/pi˜ no´n lapidados s´ olo son utilizables como parejas armonizadas, hay que tener mucho cuidado en mantener los juegos de engranaje en parejas armonizadas y cualquier deterioro de la corona dentada o del pi˜ no´n conducir´ a a dejar inservible todo el juego. El forjado de los elementos huecos desde coronas laminadas para ahorrar material ya se conoce generalmente en la pr´ actica anterior. Sin embargo, este proceso generalmente s´olo es econ´omico en la fabricaci´ on a gran escala, ya que el laminado de coronas procedente de piezas toscas exige una operaci´on de formado (con martillo o prensa de forjado) para tener la preforma anular que termina en corona laminada. El ahorro de material, u otras econom´ıas relacionadas con el mismo, no son suficientes para que este m´etodo resulte econ´omicamente deseable, especialmente en cuanto a las coronas dentadas relativamente mayores m´as costosas, en el volumen y variedad de tama˜ nos y relaciones correspondientes a los diferenciales de veh´ıculos pesados (es decir diferenciales utilizados con camiones pesados, veh´ıculos de construcci´ on todo terreno y similares). Y esto sucede porque en la fabricaci´on de la pr´ actica anterior de las preformas, as´ı como en muchas otras operaciones de forjado, se prestaba atenci´ on al hecho de que la matriz de preformado estuviera llena casi en un cien por cien (100%) de su capacidad te´ orica y por tanto cada preforma de tama˜ no distinto exig´ıa una matriz separada y en los lotes relativamente peque˜ nos, el ahorro de material quedaba bastante m´ as desvirtuado con el trabajo adicional en la preforma y los montajes de prensa normalmente requeridos. Seg´ un la presente invenci´ on, se resuelven los inconvenientes de la pr´ actica anterior, o por lo menos se reducen con la aportaci´on de un

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m´etodo para la fabricaci´ on de coronas dentadas para ejes de transmisi´ on de los veh´ıculos pesados, cuyo m´etodo es econ´omicamente factible ante el tama˜ no relativamente grande, el volumen relativamente bajo y la variedad relativamente grande de tama˜ nos y relaciones correspondientes a dichos ejes de transmisi´ on o diferenciales de veh´ıculos pesados. El m´etodo permite considerable econom´ıa de material y de energ´ıa, ante los m´etodos de la pr´ actica anterior y elimina la necesidad del lapidado de la corona dentada con un engranaje pi˜ no´n armonizado que produzca un juego de pi˜ no´n/corona dentada armonizado y posteriormente utilizar dicha corona dentada solamente como elemento armonizador con el pi˜ no´n lapidado. Adem´ as, en relaci´on con la fabricaci´on de preformas forjadas para laminar coronas en piezas toscas de forjado de corona laminadas, se elimina la necesidad de tener una matriz de forjado de preforma individual para cada preforma distinta. En especial, los inconvenientes de los m´etodos de la pr´ actica anterior se han reducido al aportar un proceso de forjado de precisi´ on para forjar con precisi´ on coronas dentadas de diferencial o ejes de transmisi´on relativamente masivos de veh´ıculos pesados con medidas casi finales desde una calidad de acero de engranajes al carbono o aleado, como la calidad de cementaci´on del acero de engranajes (AISI 8620A, 8622A, 8625A, 8822A o´ 9310A). El proceso permite fabricar forjados casi a la medida final con una combinaci´ on muy apetecible de par´ ametros de forjado, como la necesaria microestructura, maquinabilidad, duraci´ on de herramienta, trabajo del proceso, presi´ on de forjado y an´ alogos. Cuanto antecede se cumple aportando un proceso de forjado para fabricar con precisi´ on forjados de corona dentada de ejes de transmisi´ on o diferenciales de veh´ıculos pesados en medidas casi finales que comprenden las fases de proporcionar tochos o palanquillas debidamente configuradas y dimensionadas de un acero aleado o al carbono de contenido de nivel bajo a medio de carbono; calentar los tochos o palanquillas a una temperatura de forjado adecuada para las siguientes operaciones de deformaci´ on: forjado de los tochos o palanquillas en una matriz de preformado con una cavidad generalmente en forma toroidal en preformas de laminado de coronas sustancialmente de forma toroidal sin recortar; recortar las preformas de laminado de coronas sustancialmente de forma toroidal sin recortar en preformas de coronas laminadas sustancialmente de forma toroidal recortadas; laminado de las preformas de coronas en coronas con paredes de secci´on transversal sustancialmente rectangular de altura y espesor, de modo que el di´ ametro interior de dicha corona sea sustancialmente igual al di´ ametro del tal´ on, siendo el di´ ametro exterior de dichas coronas dentadas menor que el di´ ametro exterior y el peso de dichas coronas se halla en el margen de uno a cuatro veces su espesor de pared; y el forjado de precisi´ on de estas coronas en forjados de coronas dentadas con medidas casi finales. En consecuencia, constituye un objeto de la presente aportar un proceso de forjado de precisi´on nuevo y mejorado para forjados de engranajes de transmisi´on o diferenciales de veh´ıculos

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pesados, desde aceros aleados y al carbono de nivel bajo a mediano de carbono. Este objeto y otros adem´ as y las ventajas de la presente invenci´on ser´ an manifiestas con la lectura de la descripci´ on detallada de la realizaci´ on preferida tomada haciendo referencia a los dibujos. Breve descripci´ on de los dibujos. La figura 1 es una vista en secci´on parcial de un engranaje de transmisi´ on o diferencial de veh´ıculo pesado t´ıpico de la pr´ actica anterior del tipo que utiliza engranajes de transmisi´on de corona dentada/pi˜ no´n. Las figuras 2A y 2B respectivamente, ilustran engranajes de transmisi´ on de corona dentada/pi˜ no´n c´onicos espirales y hipoides de la pr´ actica anterior respectivamente. Las figuras 3 y 3A, respectivamente son esquemas generales de las partes de deformaci´on met´alica y de deformaci´ on post-met´ alica respectivamente del m´etodo de la pr´ actica anterior para la fabricaci´ on de coronas dentadas para ejes de transmisi´ on o diferenciales de veh´ıculos pesados. Las figuras 4 y 4A, respectivamente, son esquemas generales de las partes de deformaci´on met´ alica y de deformaci´ on postmet´alica respectivamente, del m´etodo de la presente invenci´on para la fabricaci´ on de coronas dentadas para ejes de transmisi´ on o diferenciales de veh´ıculos pesados. La figura 5 es un esquema general que ilustra la parte de fabricaci´ on de la preforma de laminado de la corona del m´etodo representado en las figuras 4 y 4A. La figura 6 es una vista en secci´ on transversal esquem´ atica de la matriz de forjado utilizada en el m´etodo de la presente invenci´on para fabricar preformas de laminado de corona forjadas. Las figuras 7 y 8 respectivamente son vistas esquem´ aticas en secci´on transversal de la matriz de forjado ilustrada en la figura 6, representando el forjado de las preformas con aproximadamente el cien por cien (100%) y el ochenta y cinco por cien (85%) respectivamente, del volumen te´ orico de la cavidad de la matriz de forjado de la preforma.

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La figura 9 es una ilustraci´ on esquem´atica de la parte del proceso de laminado de corona del m´etodo representado en las figuras 4 y 4A. 60

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La figura 10 es una vista en secci´on transversal del forjado a medidas casi finales, fabricado con el m´etodo ilustrado en la figura 4. Descripci´ on de la realizaci´ on preferida En la siguiente descripci´ on de la presente invenci´on, se utilizar´ an algunos t´erminos solamente a fines de referencia y no pretenden ser exhaustivos. Los t´erminos “hacia arriba”, “hacia abajo”, 3

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“hacia la derecha” y “hacia la izquierda” se refieren a los sentidos de los dibujos a los cuales se haga referencia. Los t´erminos “hacia dentro” y “hacia fuera” respectivamente se refieren a los sentidos hacia y fuera respectivamente del centro geom´etrico del aparato descrito. Dicha terminolog´ıa incluir´ a las palabras antes citadas expresamente, sus derivados y las palabras de similar significado. El m´etodo y la matriz de forjado del mismo, de la presente invenci´ on comprenden una parte de un proceso para la fabricaci´ on de coronas dentadas para ejes de transmisi´ on o diferenciales de veh´ıculos pesados. Una caracter´ıstica esencial del proceso para la fabricaci´on de estas coronas dentadas comprende el forjado de precisi´ on de coronas dentadas forjadas casi a medida final, desde un acero aleado y al carbono de nivel bajo a mediano de carbono (generalmente con un contenido de carbono del 0.05 al 0.5% en peso) como el AISI 8620A, 8622A, 8625A, 8822A, 4817H y 9320A. El t´ermino “AISI” se refiere al Instituto Americano del Hierro y del Acero y a las normas de clasificaci´on del acero establecidas por el mismo. Sin embargo, el proceso de la presente invenci´ on no se limita a un tipo espec´ıfico determinado de acero aleado y al carbono de nivel bajo a mediano de carbono. Como se ha utilizado en esta descripci´on, el t´ermino “forjado de precisi´ on” y sus derivados, se refieren a un proceso de forjado (es decir a la deformaci´ on de volumen aparente de una pieza de trabajo bajo presi´ on) capaz de fabricar “partes netas”, es decir una pieza utilizable como forjado (sujeta al tratamiento t´ermico y dem´as fases de mecanizado) o “piezas casi netas”, es decir forjados que generalmente exigen 0.8 mm (0.30 pulg) o menos de retirada de material desde cualquier superficie operativa. El empleo de los juegos corona dentada/pi˜ no´n de ´angulo recto en el tren de transmisiones de los ejes de transmisi´ on o diferenciales de los veh´ıculos pesados es ya conocido en la pr´ actica anterior. Volviendo a la figura 1, se ilustra en la misma, un eje de transmisi´on de una sola reducci´ on 10 que utiliza este juego de engranajes 11 y comprende un pi˜ no´n 12 acoplado en engrane con una corona dentada 14. Un conjunto diferencial 16 se fija a la corona dentada con los tornillos 17 para mover los dos semiejes 18 y 20. El eje de giro 22 del pi˜ no´n 12 se halla sustancialmente perpendicular al eje de giro 24 de la corona dentada 14 (y del conjunto diferencial 16 y de los ejes de transmisi´ on 18 y 20). Los ejes de transmisi´ on de veh´ıculos pesados de este tipo, y del tipo de doble velocidad y de doble reducci´on planetaria son ya conocidos en la pr´ actica anterior y pueden conocerse con mayor detalle acudiendo a las patentes EE.UU. antes citadas nums. 4 018 097, 4 263 824 y 4 651 587. La mayor´ıa de los ejes de transmisi´ on de veh´ıculos pesados utilizan juegos de corona dentada/pi˜ no´n de a´ngulo recto del tipo c´ onico espiral o hipoide, como se ilustra en las figuras 2A y 2B respectivamente. El m´etodo de la presente invenci´on y la matriz de forjado del mismo, pretenden servir para la fabricaci´ on de engranajes hipoides y c´ onicos espirales y/o sus derivados o 4

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modificaciones. Como puede verse, en un juego de engranajes c´ onicos espirales, figura 2A, los ejes de giro 22 y 24 son perpendiculares y se entrecruzan mientras en un juego de engranajes hipoide, figura 2B, los ejes 22 y 24 se hallan descentrados en una distancia 26. El descentrado hipoide generalmente tiene de 2.5 a 5 cm (1.00 a 2.00 pulg) en un juego de engranajes de 30.5 a 45.8 cm (12 a 18 pulg) de di´ ametro primitivo de la corona dentada. Las coronas dentadas est´an provistas de un agujero de montaje 28 para recepci´ on del conjunto diferencial 16 y los ejes de transmisi´ on 18 y 20 y una serie de agujeros circulares de tornillo 30 para recepci´ on de los conjuntos de tornillo y tuerca 17 para el montaje de la corona dentada en el conjunto diferencial 16. Como ya se sabe, los engranajes c´onicos espirales en teor´ıa tienen un contacto totalmente rodante no deslizante en la l´ınea primitiva, mientras que los juegos hipoides pueden ser menores, pero tienen un mayor grado de contacto deslizante en la l´ınea primitiva. En los u ´ltimos a˜ nos, con las mejoras en el modelo y engrase de los engranajes, el contacto deslizante no es el mayor problema como era antes, y se aceptan cada vez m´as los juegos de engranajes hipoides para ejes de transmisi´on o diferenciales de veh´ıculos pesados. La presente invenci´on, s´ olo a fines de facilitar la explicaci´ on, se ilustrar´ a en relaci´on con un juego de engranajes c´ onicos espirales, quedando entendido que la presente invenci´on se halla igualmente adecuada para juegos de engranajes c´ onicos espirales y engranajes hipoides as´ı como de sus modificaciones. Las caracter´ısticas y ventajas de los juegos de engranaje de corona dentada/pi˜ no´n hipoide y c´onico espiral son ya conocidas en la pr´ actica anterior, como puede verse acudiendo al documento SAE num. 841085 antes citado. Las fases m´ as significativas del proceso de la pr´ actica anterior para fabricar coronas dentadas 14 de eje de transmisi´ on de veh´ıculo pesado se ilustran esquem´ aticamente en forma de esquemas generales en las figuras 3 y 3A. En resumen, la parte del proceso de la pr´ actica anterior ilustrada en la figura 3 es la parte realizada en el tocho o palanquilla inicialmente calentada y comprende principalmente las operaciones de deformaci´ on y recortado, mientras que la parte esquem´ aticamente ilustrada en la figura 3A representa las operaciones realizadas en la deformaci´ on post-met´alica en la pieza tosca del engranaje recortado 34. Se observar´ a c´omo para el proceso de la pr´ actica anterior ilustrado en las figuras 3 y 3A y para el proceso de la presente invenci´on, como se ilustra en las figuras 4 y 4A, la corona dentada final 14 a fabricar es comparable y tiene un peso de aproximadamente 22.5 kilos (49.75 libras). La parte de deformaci´ on met´ alica del proceso de la pr´ actica anterior incluye las fases secuenciales siguientes descritas con mayor detalle a continuaci´ on: la preparaci´ on del tocho o palanquilla y el calentamiento 36, recalcar y preformar 38, conformaci´ on aproximada a la definitiva 40, forjado de la pieza tosca de engranaje 42, y recortado de la pieza tosca de engranaje 44. A los fines de descripci´on y de comparaci´on, la corona dentada 14 a fabricar con el m´etodo de la pr´ actica anterior y con el m´etodo de la presente

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invenci´on ser´a una corona dentada de una sola velocidad con un di´ ametro exterior aproximado de 42 cm (16 1/2 pulg) y peso neto de aproximadamente 22.5 kgs (49.75 libras) y caracter´ısticas sustancialmente id´enticas. El tocho o palanquilla o disco 32 se corta a una forma y tama˜ no determinado desde el material de barra de material de engranaje adecuado, a saber de un acero aleado o al carbono de nivel bajo a medio de carbono. Luego se calienta el tocho o palanquilla 12 a una temperatura de forjado adecuada preseleccionada, normalmente alrededor de 1232◦1290◦C (2250-2350◦C). Para reducir el escamado (oxidaci´on y la profundidad del escamado del tocho o palanquilla calentada, se calienta preferiblemente el tocho o palanquilla tan r´ apidamente como sea pr´actico. En las fases de recalcado y conformaci´on aproximada a la definitiva 38 y 40 respectivamente, la pieza de trabajo calentada se recalca primero para formar un tocho o palanquilla 46 en forma generalmente de torta para retirar las escamas y luego se conforma para la definitiva para formar una preforma de forjado 48. Las fases 38 y 40 exigen impactos separados de prensa y debido al tama˜ no relativamente masivo de la pieza de trabajo, no se preforman simult´ aneamente. En la fase de forjado de la pieza tosca de engranaje 42, la preforma de forjado 48 se forja en una pieza tosca de engranaje sin recortar 50. Se observar´ a que la pieza tosca 50 de engranaje sin recortar 50 comprende una parte de disco central relativamente grande 52 y una parte nivelada exterior relativamente grande 54, que se forma en las l´ıneas divisorias de la matriz de forjado, como se conoce ya en la pr´ actica anterior. En la fase de recortado 44, la parte de disco central 52 y la nivelaci´on exterior 54 se recorta desde la pieza tosca de engranaje para tener una pieza tosca de engranaje recortado 56. La pieza tosca de engranaje 56 no dispone de dientes parcialmente formadas. Mientras que la conveniencia de formar piezas toscas de engranaje forjado similar a 56, por lo menos con dientes de engranaje parcialmente formadas en el mismo es conocida en la pr´actica anterior, no ha sido econ´ omicamente factible mediante el m´etodo de forjado convencional ilustrado en la figura 3 a causa del tama˜ no relativamente masivo de las coronas dentadas del eje de transmisi´on de veh´ıculos pesados correspondientes. El motivo radica en el n´ umero de fases que se hallan implicados, a saber el recalcado o preformado, conformaci´ on aproximada a la definitiva para formar una preforma, el forjado de acabado, el recortado y luego el forjado de los dientes que implicar´ıa todo ello un gran n´ umero de fases, con el resultado de que la pieza de trabajo perder´ıa demasiado de su calor (es decir llegar´ıa a estar demasiado fr´ıa), para el forjado adecuado de los dientes. Todo ello es especialmente as´ı, ante las zonas superficiales relativamente superiores de la pieza de trabajo en contacto con las herramientas, como ya se conoce en la pr´ actica anterior. Adem´as, si los dientes se formaran despu´es de las fases de conformaci´on aproximada a la definitiva y del preformado, las escamas producidas en estas fases resultar´ıan de una calidad superficial inaceptable. Adem´ as, de intentarse forjar dientes en una

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pieza de trabajo 56 en su condici´ on relativamente fr´ıa, el tama˜ no relativamente grande de la prensa necesaria y las presiones relativamente grandes exigidas para el forjado de dientes, a la temperatura relativamente deprimida de la pieza de trabajo se destruir´ıa r´apidamente el utillaje convirtiendo al proceso a´ un m´ as en econ´omicamente impracticable. El resto o sistema de deformaci´ on post-met´ alica del proceso de la pr´ actica anterior se ilustra esquem´aticamente en la figura 3A e incluye las fases secuenciales siguientes descritas con mayor detalle a continuaci´on: tratamiento t´ermico homogeneizador 58, una operaci´on de torneado de la superficie 60, taladro de los agujeros circulares del tornillo 62, corte aproximado de los dientes del engranaje 64, corte de acabado de los dientes del engranaje 66, un tratamiento t´ermico de cementaci´on de la pieza de trabajo 68, una operaci´on de mecanizado de acabado 70, una operaci´on de lapidado con un pi˜ no´n armonizado 72 y calibrado del juego pi˜ no´n/corona dentada armonizado y procedimiento de mantenimiento del juego de engranajes 74. La pieza tosca de engranaje recortado o pieza de trabajo 56, se somete despu´es a un tratamiento t´ermico homogeneizador para optimizar su estructura metal´ urgica en preparaci´ on para el mecanizado. El tratamiento t´ermico homogeneizador de los aceros de engranaje forjados del tipo t´ıpicamente implicado comprende una operaci´ on de calentamiento, inmersi´ on y/enfriamiento controlado. Despu´es del tratamiento t´ermico homogeneizador, todas las superficies de la pieza tosca de engranaje homogeneizador se someten a una operaci´ on de torneado para ofrecer superficies adecuadas para el mecanizado y posicionamiento posterior. En la fase 62, los agujeros circulares del tornillo 30 se taladran en la platina o pesta˜ na de montaje 76. Se observar´ a c´omo en toda la descripci´on del m´etodo de la pr´ actica anterior y en la descripci´ on del m´etodo de la presente invenci´ on, y para los fines de facilitar la descripci´on, se denominar´ an partes de las piezas de trabajo no terminadas con el mismo nombre y n´ umero de referencia que las partes de la corona dentada acabada 14. A t´ıtulo de ejemplo, la abertura central de la pieza tosca de engranaje recortado 56 se denominar´ a como el agujero de montaje 28, a´ un cuando se precise a´ un m´ as mecanizado, hasta que este agujero central tenga las dimensiones exactas del agujero de montaje en la corona dentada terminada 14. En las operaciones 64, 66, respectivamente, los dientes se cortan en la pieza de trabajo en corte aproximado y luego se terminan con un procedimiento de corte, respectivamente. El corte de los dientes de engranaje modificados/hipoides, o c´onicos espirales es un procedimiento ya conocido y puede realizarse con maquinaria de corte de engranajes, como la vendida por Gleason Works, con la marca “Gleason Generator” o por Oerlikon Company, vendida con la marca “Spiromatic”. Despu´es de las operaciones de corte de engranajes, se someten las piezas de trabajo a un tratamiento t´ermico de cementaci´on en la fase 68. Como ya se sabe, el tratamiento t´ermico de cementaci´on comprende un calentamiento de las 5

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piezas de trabajo, generalmente de 870 a 930◦C osfera que provoca la (1600-1700◦F) en una atm´ difusi´ on del carbono en las superficies para endurecerlas y aportar superficies duras de alto contenido de carbono y mejorar la resistencia al desgaste del producto acabado. Despu´es del tratamiento t´ermico de cementaci´on, la pieza de trabajo endurecida se somete a un mecanizado de acabado del c´ırculo del tornillo y de los agujeros de montaje 28 y 30. Como que las superficies de los dientes del engranaje cortado o generado han sido sometidas a un tratamiento t´ermico, despu´es del corte de las superficies de los dientes, incluso se producir´a cierta distorsi´ on en un proceso de tratamiento t´ermico cuidadosamente controlado. En consecuencia, para tener una ejecuci´ on aceptable de los juegos de pi˜ no´n/corona dentada, es decir para tener la calidad superficial necesaria, es necesario someter un pi˜ no´n y corona dentada cementada a la operaci´ on de lapidado de la fase 72. En el proceso de lapidado, un juego armonizado de pi˜ no´n y corona dentada se acoplan en engrane y luego giran bajo la carga simulada, mientras se pulveriza un compuesto de lapidado en una toma de diente de engranaje. T´ıpicamente, el eje de giro 22 del pi˜ no´n se articula en relaci´on con el eje de giro 24 de la corona dentada, para que se disponga el tratamiento superficial adecuado en todas las superficies de los dientes del pi˜ no´n y la corona dentada. El compuesto de lapidado es un abrasivo relativamente fino suspendido en un lubricante. Una vez lapidadas conjuntamente, el pi˜ no´n y la corona dentada lapidados constituyen un juego armonizado, y son u ´nicamente utilizables satisfactoriamente como juego armonizado y se utilizan o sustituyen u ´ nicamente seg´ un convenga, como pareja. En consecuencia, es necesario que el juego armonizado se calibre como tal y se mantenga un cuidado extremo en conservar el juego. Generalmente, esto exige paletas y contenedores especiales para los constructores de los engranajes, montadores de los ejes y tambi´en en el punto de servicio. Los requisitos de mantenimiento y utilizaci´on de los juegos de pi˜ no´n/corona dentada, solamente como pareja armonizada, significan naturalmente nuevos gastos. Y realmente es as´ı especialmente para los tipos de modelos de juego de engranaje, en los cuales puede utilizarse una corona dentada com´ un con pi˜ nones de n´ umeros de dientes distintos, como se describe en la patente EE.UU. num. 4 651 587. Las figuras 4 y 4A, respectivamente ilustran las fases m´as significativas de las partes de deformaci´ on met´ alica y deformaci´ on post-met´ alica respectivamente, de la presente invenci´on para fabricar coronas dentadas para ejes de transmisi´ on de veh´ıculos pesados. El proceso incluye las fases secuenciales siguientes, cada una de las cuales se describir´a con mayor detalle a continuaci´on: la preparaci´ on y calentamiento del tocho o palanquilla 80, el forjado de una preforma de laminado de la corona 82, el laminado de la corona para una pieza tosca de forjado de la corona laminada 84, el forjado de precisi´ on del engranaje forjado casi a medida final 86, un tratamiento t´ermico homogeneizador no necesario en muchos de los aleados a utilizar previsiblemente en relaci´on con la 6

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presente invenci´on 88, una operaci´ on de mecanizado de semi-acabado 90, un tratamiento t´ermico de cementaci´on 92, un mecanizado de acabado para los agujeros central y de montaje 94 y un rectificado de acabado de los perfiles 96 de los dientes de engranaje final. Como se tratar´ a con mayor detalle a continuaci´ on, es importante observar c´ omo el rectificado de acabado 96 de los perfiles de los dientes de engranaje finales se produce despu´es del tratamiento t´ermico final 92 del engranaje (y pi˜ no´n) y por tanto los perfiles de los dientes no se someter´an a distorsiones en un tratamiento t´ermico posterior. Si los pi˜ nones 12 se fabrican mediante un proceso similar, se elimina la necesidad de una operaci´on de lapidado posterior y la necesidad de utilizar las coronas dentadas s´olo en relaci´ on con un pi˜ no´n armonizado. Un tocho o palanquilla o disco 100 se corta a un tama˜ no y forma prefijada cuidadosamente controlada desde un material de barra de una calidad de cementaci´on de un acero aleado y al carbono de nivel de bajo a mediano de carbono, que se haya limpiado. Al rev´es de lo que ocurre en la pr´ actica anterior de exigir la limpieza mediante rectificado, generalmente un rectificado sin puntos o an´ alogo de los tochos o palanquillas a utilizar para los forjados casi a medida final, la pr´ actica presente no exige la limpieza, puesto que la fase de laminado de la corona 84 ofrece suficiente desescamado, como se tratar´ a con mayor detalle a continuaci´ on. El tocho o palanquilla o disco 100 se calienta despu´es a una temperatura adecuada para las operaciones de deformaci´on ilustradas en la figura 4. Se ha demostrado que debido a la p´erdida de calor notablemente reducida de la pieza de trabajo producida en la pr´ actica actual, al rev´es de lo que sucede en el proceso, ilustrado en la figura 3, en el que resulta suficiente el calentamiento de un tocho o palanquilla a una temperatura apropiada en el margen de 1090-1260◦C (2000-2300◦C). Se ha demostrado tambi´en que en los forjados de medida casi final de muchas de las aleaciones citadas anteriormente, como por ejemplo AISA 8620A y 9310A, no se precisa el tratamiento t´ermico homogeneizador de la fase 88. La experiencia ha demostrado que el proceso ilustrado en la figura 4, en algunas de las aleaciones citadas anteriormente, aporta una buena maquinabilidad en la precisi´ on de los forjados de medida casi final, as´ı como que la microestructura es una ferrita poligonal y el grano perlita equi´ axico con s´ olo un m´ınimo o ninguno, de estructura Widmanstatten no deseable. El tama˜ no de grano generalmente es fino (es decir menos de tama˜ no de grano n´ umero 7 a 8 en la escala ASTM). Adem´as, ante la caracter´ıstica de desescamado, intr´ınseca del proceso de laminado de la corona, el calentamiento de los tochos o palanquilla para el forjado de precisi´on de medida casi final no necesita hacerse en atm´ osfera controlada. El tocho o palanquilla calentado 100 se forja despu´es en una preforma de laminado de corona recortada 102 con forma generalmente toroide en la fase 82. Los detalles del forjado de la preforma de laminado de la corona simb´ olicamente ilustrada por la fase 82 se ilustran con mayor detalle acudiendo a las figuras 5, 6, 7 y 8 y se tratar´ an con mayor detalle a continuaci´on.

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En la fase 84, la preforma de laminado de corona 102 se lamina en una corona de pieza tosca forjada 104 con pared de secci´ on transversal generalmente rectangular. La corona de pieza tosca forjada 104 laminada luego se forja en un forjado de corona dentada de medida casi final 106 en la fase 86. Podemos ver acudiendo a la figura 10, una vista ampliada de los detalles del forjado de corona dentada 106 de medida casi final. Como se tratar´ a m´as adelante, la altura 108, el espesor de pared 110, el di´ ametro interior 112 y el di´ ametro exterior 114 de la corona de pieza tosca forjada laminada 104 es necesario que tengan unas relaciones espec´ıficas en cuanto al forjado de corona dentada de medida casi final 106. Las dimensiones de la pieza rosca de forjado laminado 104 determinaran tambi´en por lo menos en parte, las dimensiones de la preforma de laminado de la corona 102. El proceso de laminado de la corona, esquem´ aticamente ilustrado en la fase 84 ya es conocido en la pr´ actica anterior y puede conocerse mejor acudiendo a la figura 9. En resumen, la preforma de laminado de corona 102 se coloca sobre un mandril giratorio 116 con un di´ ametro exterior ligeramente inferior al di´ametro interior 118 de la preforma. Un rodillo principal 118 de di´ ametro relativamente mayor entrar´a en contacto con la superficie del di´ ametro exterior de la pieza de trabajo y ser´ a movido giratoriamente para girar friccionalmente la pieza de trabajo entre el mandril y el rodillo principal. Luego, el rodillo principal o mandril se empuja para moverlo radialmente hacia el otro de los rodillos para comprimir la pieza de trabajo entre los mismos. El laminado de la corona es relativamente conocido en la pr´ actica anterior y puede conocerse acudiendo a las patentes antes citadas US-A-4 084 419; 3 383 693; 3 230 370; 1 991 486 y 1 971 027 y acudiendo al Manual de Metales, 8a ¯ edici´on, volumen 5, Sociedad Americana de Metales, p´ aginas 106 a 107, “Laminado de coronas dentadas”. Dos caracter´ısticas intr´ınsecas del proceso de laminado de las coronas dentadas son importantes a considerar. Durante el proceso de laminado de coronas dentadas, la altura 120 de la preforma no aumentar´a sustancialmente y por tanto la altura 120 de la preforma ser´ a igual a la altura 108 de la corona de pieza tosca de forjada laminada 104. El proceso de laminado de coronas intr´ınsecamente desescamar´a la pieza de trabajo, eliminandola necesidad de una operaci´ on de preformado de desescamaci´on separada y tambi´en la preforma 102 y la corona laminada 104 presentan una zona superficial relativamente peque˜ na en contacto con el utillaje y por tanto el proceso de laminado de las coronas representa una p´erdida de calor relativamente m´ınima. El calor de la deformaci´on generado puede realmente aumentar la temperatura de la pieza de trabajo, permitiendo el forjado posterior casi a medida final, a las temperaturas de forjado deseadas. La figura 4A ilustra la parte de las operaciones de deformaci´ on post-met´ alicas de la presente invenci´on. Como se ha dicho anteriormente, ciertas aleaciones pueden precisar un tratamiento t´ermico homogeneizador similar al definido ante-

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riormente en la fase 58 del proceso de la pr´actica anterior. Muchos de los aceros aleados utilizados en la presente invenci´on no precisar´an de tratamiento t´ermico homogeneizador del forjado a medida casi final 106. Volviendo a la figura 10, se ilustra en la misma el forjado de medida casi final 106 producido por la fase de forjado de precisi´ on 86 de la presente invenci´on. En la ilustraci´ on de la figura 10, esta parte del forjado de medida casi final situado hacia fuera de las l´ıneas de puntos precisar´ a ser retirada para tener la corona dentada final 14. El forjado de medida casi final 106 se mecaniza en semiacabado para taladrar los agujeros de c´ırculo de tornillo 28 en la platina o pesta˜ na de montaje 76, el agujero de montaje 28 y la cara de atr´ as 122. El taladro de los agujeros circulares de tornillo es id´entico a la fase 62 del m´etodo de la pr´ actica anterior, mientras que el mecanizado semiacabado del agujero de montaje 28 y la cara de atr´ as 122 es necesario para tener las superficies de posici´ on para posterior mecanizado. Durante la operaci´ on de mecanizado de semiacabado 90, puede ser necesario tambi´en cierto mecanizado en el ´angulo facial y/o agujero del tal´ on, seg´ un sea la calidad del forjado de medida casi final 106. La pieza de trabajo mecanizada semiacabada se somete despu´es al tratamiento t´ermico de cementaci´on 92 sustancialmente id´entico a la fase 68 descrita al referirnos al proceso de la pr´ actica anterior. Despu´es del tratamiento t´ermico de cementaci´on de la fase 92, los agujeros del c´ırculo de tornillo 30 y el agujero de montaje 28 se mecanizan de acabado en la fase 94. Luego se completa el proceso por rectificado de acabado de la ra´ız y flancos de los perfiles de diente de engranaje en la fase 96. Producida ya la rectificaci´on de los perfiles de diente final despu´es del tratamiento t´ermico de cementaci´on, el m´etodo preferido de rectificaci´on consiste en un rectificado (“CBN”) por nitruro de boro c´ ubico que proporciona una forma adecuadamente econ´ omica de rectificar las superficies met´alicas cementadas. Es una caracter´ıstica altamente deseable de la presente invenci´on el que se hayan previsto los perfiles de los dientes de engranaje finales, despu´es de la operaci´on de tratamiento t´ermico final y por tanto las superficies de perfil de diente rectificado no quedar´ an sujetas a ning´ un tratamiento t´ermico relacionado con la distorsi´ on. En consecuencia, suponiendo un pi˜ no´n producido por un proceso similar, las operaciones de lapidado del pi˜ no´n y de la corona dentada y el mantenimiento de un juego de pi˜ no´n y corona dentada lapidados como juego armonizado, ya no es necesario. Como se ha dicho anteriormente, el m´etodo de la presente invenci´ on, como simb´olicamente se representa en las figuras 4 y 4A, ofrece material, energ´ıa correspondiente y econom´ıa de manejo sustanciales, comparado con el m´etodo de la pr´ actica anterior, como se ilustra en las figuras 3 y 3A. A t´ıtulo de ejemplo, y de comparaci´ on de los dos procesos para tener una pieza sustancialmente id´entica (Eaton Corporation, Divisi´on de Ejes y Frenos, pieza num. 86374) el producto final, la corona dentada 14, tiene un peso aproxi7

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mado de 22.5 kilos (49.75 libras). El tocho o palanquilla 32 utilizada en el proceso de la pr´actica anterior tiene un peso aproximado de 46.8 kgs (103 libras) comparado con los 31.8 kgs (70 libras) aproximados de peso del tocho o palanquilla del tocho o palanquilla 100, utilizada en el proceso de la presente invenci´ on. Naturalmente, todo ello representa una econom´ıa de material que supera el treinta por ciento (30%). Igualmente, el peso de la pieza tosca de engranaje no recortado 52 ser´ a igual de unos 45.4 a 46.3 kgs (100 a 102 libras) (es decir, el peso del tocho o palanquilla menos el peso de las escamas o rebabas retiradas) comparado con el peso aproximado de 29 kgs (64 libras) del forjado de corona dentada de medida casi final 106. En consecuencia, puede verse c´omo podr´ a utilizarse una prensa sustancialmente de menor capacidad en la presente invenci´ on, lo cual sustancialmente aumentar´ a la duraci´ on u ´til del utillaje de forjado. Adem´ as, al utilizar una pieza tosca del forjado en forma de corona 104, podr´ a utilizarse una matriz de forjado de medidas casi finales sin rebabas o sustancialmente sin rebabas. A t´ıtulo de seguir comparando, la pieza tosca de engranaje recortado 56 producida por la invenci´on de la pr´ actica anterior tendr´ a un peso aproximado de 35.6 kgs (78.5 libras) comparado con el peso aproximado de 29 kgs (64 libras) del forjado de medida casi final 106 de la presente invenci´on dando una indicaci´ on de la cantidad de metal a retirar en las fases de corte aproximado y corte de dientes de acabado del m´etodo de la pr´ actica anterior. Se han demostrado econom´ıas de material similares y otras econom´ıas, sobre base porcentual, tanto en las coronas dentadas de los ejes de transmisi´ on o diferenciales de los veh´ıculos pesados de tama˜ no menor y mayor fabricados con el m´etodo de la presente invenci´on. Adem´as del ahorro de material, las necesidades de energ´ıa del proceso, que comprenden la suma de la energ´ıa necesaria para la preparaci´on del tocho o palanquilla, la energ´ıa necesaria para el calentamiento del tocho o palanquilla, la energ´ıa de forjado, la energ´ıa necesaria para el tratamiento t´ermico despu´es del forjado para la debida maquinabilidad, la energ´ıa necesaria para el tratamiento t´ermico de cementaci´on, la energ´ıa necesaria para las operaciones de post-cementaci´on (lapidado) y la energ´ıa necesaria para el mecanizado, todo ello es a un nivel m´ınimo o casi m´ınimo. Se observa tambi´en que muchos de los juegos de engranaje fabricados por los m´etodos de la pr´ actica anterior exigen un tratamiento de relajado de tensiones de tracci´on o granallado, despu´es del tratamiento t´ermico de cementaci´on 68, para relajar el esfuerzo de tracci´ on no deseable en las piezas de trabajo cementadas. En la presente invenci´on, el granallado o el relajamiento del esfuerzo de tracci´on no es necesario puesto que la rectificaci´on, especialmente el rectificado CBN tiende a relajar la tracci´ on, y a inducir tensiones compresivas deseables en las superficies de la pieza de trabajo. Volviendo a las figuras 4 y 10, deben mantenerse ciertas relaciones dimensionales de la corona de pieza tosca forjada laminada 104 en relaci´ on con las dimensiones del forjado de corona dentada 8

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de medida casi final forjada a precisi´ on 106 para la utilizaci´on o´ptima del proceso de la presente invenci´ on. Se ha demostrado que para conseguir un llenado satisfactorio de la matriz de forjado de precisi´ on y producir un forjado de corona dentada de medida casi final satisfactorio 106, que la altura 108 de la corona de pieza tosca forjada laminada 104 debe hallarse en el margen de una (1) a cuatro (4), preferiblemente, de una y media (1 1/2) a dos y media (2 1/2) veces m´as que el espesor de la pared 110 de la corona de pieza tosca forjada 104. Adem´ as, para situar debidamente en la matriz de forjado de precisi´ on, el di´ ametro interior 112 de la pieza tosca forjada 104 debe ser sustancialmente igual que el agujero del tal´ on 124 (denominado tambi´en como el di´ametro de caja de la matriz) y el di´ ametro exterior 114 de la corona de pieza tosca forjada laminada 104 debe ser inferior al di´ ametro exterior 126 del forjado de corona dentada de medida casi final 106. Como ya se conoce en la pr´actica anterior, las caracter´ısticas de flujo de grano de los dientes de engranaje formados por la deformaci´on met´ alica, como el forjado, son m´ as deseables que las caracter´ısticas de flujo de grano de los dientes formados por la operaci´ on de corte de metal y por tanto tienen una ejecuci´ on superior en cuanto a la fatiga de curvado y an´ alogos. Se cree que el flujo de grano deseable de los engranajes producidos con el m´etodo de la presente invenci´ on se debe principalmente al formado de los dientes por deformaci´ on met´ alica, sin embargo, tambi´en se cree que esta tendencia se intensifica con la utilizaci´on de una pieza tosca forjada laminada. El flujo de grano desarrollado en los dientes del engranaje por forjado para conformar mejora las propiedades de impacto y fatiga sobre los engranajes producidos con el mecanizado de los dientes desde una pieza tosca compacta como la pieza tosca 56. El proceso de forjado de precisi´ on, mediante el cual se fabrican los forjados de corona dentada de medida casi final 106 comprende una matriz de forja sin rebabas o sustancialmente sin rebabas y por tanto el volumen de la pieza tosca forjada laminada para coronas 104 debe controlarse muy cuidadosamente. Puede utilizarse el equipo de laminado de las coronas, en una amplia gama de preformas a laminar en piezas toscas de forja, como la altura 120 de la preforma que determinar´ a la altura 108 de la pieza tosca 104 y por tanto controlar´ a la separaci´on entre el mandril 116 y el rodillo principal 118, el espesor de pared 110 y el di´ ametro 114, que pueden variarse seg´ un convenga. Sin embargo, sigue siendo extremadamente conveniente que la preforma necesaria para cada forjado de medida casi final 106 no tenga enteramente una forma u ´ nica y no exija una matriz u ´nica para su forjado. El solicitante ha descubierto, que mientras la altura 108 de la corona laminada 104, y por tanto la altura 120 de la preforma forjada 102, se halle dentro del margen de una (1) a cuatro (4), preferiblemente de una y media (1.5) a dos y media (2.5) veces el espesor de pared 110 de la corona laminada, puede obtenerse una operaci´ on de forjado de precisi´ on muy satisfactoria. En base a esta concesi´on, y al descubrimiento del solicitante de una cavidad de matriz de forja de preforma u ´nica

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que aporta preformas aceptables de forma sustancialmente toroidal, siempre y cuando el volumen de la preforma se halle dentro del margen del cien por ciento (100%) al ochenta por ciento (80%) del volumen toroidal te´ orico m´ aximo de la matriz, el solicitante ha podido forjar una familia de preformas de distinto peso que utiliza la misma matriz. El proceso de la presente invenci´on se ilustra mejor acudiendo a la figura 5, que representa los detalles siguientes de las fases 80 y 82 del proceso de la presente invenci´ on, la figura 6 que representa la matriz u ´nica utilizada con el mismo y las figuras 7 y 8 que ilustran la matriz llena del cien por cien (100%) y al ochenta por cien (80%) respectivamente, de su volumen te´orico. La forma de la preforma de corona laminada recortada 102 preferiblemente es sustancialmente toroidal y define una secci´ on transversal sustancialmente circular a lo largo de cualquiera de sus radios. La secci´ on transversal sustancialmente circular es importante y muy conveniente, puesto que el laminado de la corona tiende a crear una corona con paredes de secci´ on transversal sustancialmente rectangulares y durante este proceso de laminado de la corona, las superficies sustancialmente redondas de la pieza de trabajo tender´ an a impedir la formaci´ on de cavidades en V en los extremos y que se doble el material, ambos casos causar´ıan un defecto en el forjado de medida casi final, como ya se conoce en la pr´ actica anterior. Repitiendo la secci´on transversal generalmente anular de una preforma generalmente toroidal reduce la probabilidad de los defectos a medida que el proceso de laminado de la corona tiende a escuadrar las superficies y entonces las superficies redondas es menos probable que tengan defectos o partes dobladas. Volviendo a la figura 5, en la fase 80 del proceso de la presente invenci´on, el tocho o palanquilla redondo, de esquinas redondas o cuadrado 100 se calienta, como se ha descrito anteriormente y luego se recalca en un tocho o palanquilla en forma de torta 130, como puede verse en la fase 82A. En la fase 82B, el tocho o palanquilla en forma de torta 130 se forja en una preforma sin recortar 132 que comprende una parte en forma de corona o generalmente toroidal 134 y una parte central o discoide 136, utilizando la matriz de forjado u ´nica de preforma 138 ilustrada en las figuras 6, 7 y 8. En la fase 82C, se recorta el disco central de la preforma sin recortar 132 para tener la preforma forjada 102 para el proceso de laminado de la corona. La matriz de forjado de la preforma 138 comprende las secciones superior e inferior 140 y 142, que coinciden juntas en una l´ınea divisoria 144 para definir una cavidad de matriz 146 entre las mismas. La cavidad de matriz 146 incluye una secci´on en forma generalmente de disco y radialmente hacia dentro 148, una secci´on generalmente en forma toroidal 150 que se extiende radialmente hacia fuera desde la secci´on en forma de disco 148, y una secci´on de rebose anular generalmente de forma triangular 152 que se extiende radialmente hacia fuera desde la secci´on generalmente de forma toroide 150 y definido por superficies generalmente planas 154 extendidas radialmente hacia fuera y hacia la l´ınea divisoria desde un

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punto tangente a la secci´ on de forma generalmente toroide 150 y que define un a´ngulo incluido 156 entre las mismas. El ´angulo incluido 156 se halla en el margen de 75 a 105◦. El l´ımite radialmente hacia fuera de la secci´on generalmente toroidal 150 se indica por la l´ınea de puntos 158 de las figuras 6-8. El volumen te´orico de la cavidad 146 de la matriz de forjado de la preforma 138 es el volumen de las secciones 150 y 148. El volumen te´ orico de la secci´on toroidal 150 de la cavidad 146 se define por el volumen de las secciones 150 y 148, menos el volumen de la secci´on 148 que permanecer´a sustancialmente constante. El solicitante ha descubierto que las preformas en forma toroidal con un volumen de material, con el cual llenar la cavidad en forma toroidal 150 de la matriz 138 se halla en el margen del ochenta por ciento (80%) (v´ease figura 8) del volumen te´orico de la cavidad 150 que proporcionar´ a preformas con una forma de secci´ on transversal suficientemente circular para permitir que la corona laminada sea una pieza tosca forjada en forma anular y de pared rectangular sin defectos. Todo ello debido a la forma de las cavidades de la matriz 150 y 152 que tienden a empujar al material de tocho o palanquilla hacia la corona de secci´on transversal generalmente anular con superficies circulares relativamente lisas y una altura 120 igual a la altura de la cavidad 150. Naturalmente, la secci´on en forma de disco 148 de la cavidad 146 tendr´ a un di´ ametro 112 igual al di´ ametro interior 112 de la preforma de laminado de la corona, que es ligeramente superior al di´ ametro exterior del mandril de laminado de la corona 116. Obs´ervese tambi´en c´omo para un flujo de material adecuado, la altura 162 de la secci´ on en forma de disco 148 debe ser aproximadamente el diez por ciento (10%) de su di´ ametro 112. Si la variedad de las preformas de corona dentada 106 a fabricar por el m´etodo de la presente invenci´on exigiera m´ as de una matriz de preforma 138, el di´ ametro 112 y el espesor 161 de la secci´on en forma de disco 148 permanecer´ a sustancialmente constante en todas las matrices que sean necesarias. En consecuencia, para conocer si una preforma de laminado de corona 102 debe primero laminarse en una corona y luego forjarse de precisi´on en un forjado de corona dentada de medida casi final 106 de un di´ ametro exterior determinado 126, el agujero 124 y el volumen pueden forjarse en una matriz de preforma determinada 138 con una secci´on de cavidad toroidal 150 de volumen te´ orico conocido y altura conocida 120 (o di´ ametro de secci´on transversal circular) y debe satisfacerse el criterio siguiente: el volumen del forjado de corona dentada de medida casi final 106 no debe ser m´ as del cien por cien (100%) y no menos del ochenta por cien (80%), preferiblemente no menos del ochenta y cinco por cien (85%) del volumen te´ orico de la secci´on de cavidad toroidal 150; y una pieza tosca de forjado generalmente rectangular 104 de volumen igual al volumen del forjado de medida casi final 106 y de una altura 108 igual a la altura 120 de la secci´on de cavidad 150 y un di´ ametro interior 112 generalmente igual al agujero del tal´ on 124 del forjado debe estar disponible con un di´ ametro ex9

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terior 114 menor que el di´ ametro exterior 126 del forjado y de un espesor de pared 110 con una relaci´ on respecto de la altura 108, de modo que la altura no sea menor de una vez el espesor ni superior a cuatro veces el espesor (preferiblemente la relaci´ on debiera hallarse en el margen de 1.5 a 2.5) de la pared de la corona. Si se cumple este precedente criterio, puede forjarse una preforma en una matriz determinada 138 que proporcionar´ a una pieza tosca forjada en forma de corona satisfactoria en su laminado de la misma. Estableciendo este criterio y sus m´argenes, la necesidad de aportar una serie de matrices de forjado de preformas se reduce sustancialmente sin que disminuya la calidad de los forjados de coronas dentadas de medida casi final formados de precisi´on. La forma de la cavi-

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dad de la matriz 146, incluyendo especialmente las secciones toroidales y las secciones de rebose generalmente de lados planos que tender´ an a ocasionar que el material se mueva radialmente hacia dentro es importante para la presente invenci´ on. Como puede verse por cuanto se describe anteriormente, el proceso de la presente invenci´on ofrece un m´etodo nuevo y muy conveniente para la fabricaci´ on de coronas dentadas de los ejes de transmisi´on de los veh´ıculos pesados y en especial para el forjado de preformas de coronas laminadas para ser convertidas en piezas toscas de forjado en forma de coronas dentadas para el forjado de precisi´ on y llegar a los forjados de coronas dentadas de medida casi final, de una determinada dimensi´ on.

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REIVINDICACIONES 1. Un m´etodo para fabricar forjados de corona dentada de medida casi final (106) con un di´ ametro exterior (126), un di´ ametro de tal´ on (124) y un volumen conocidos, comprendiendo dicho proceso las fases de:

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- (a) aportar (100) unos tochos o palanquillas (100) de tama˜ no y forma adecuadas de acero aleado o al carbono de nivel bajo a medio de carbono conocidos;

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- (b) calentar los tochos o palanquillas (130) a una temperatura de forjado adecuada para las subsiguientes operaciones de deformaci´on;

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- (c) forjar los tochos o palanquillas (130) en una matriz de preformas (138) con una cavidad generalmente de forma toroidal (150) para preformas (132) de laminado de coronas sustancialmente en forma toroidal sin recortar; - (d) recortar las preformas de coronas laminadas sustancialmente de forma toroidal sin recortar convirti´endolas en preformas (102) de coronas laminadas sustancialmente de forma toroidal recortadas; - (e) laminado de las preformas en coronas (104) con paredes de secci´on transversal sustancialmente rectangulares de una altura (108) y de un espesor (110) determinados, de modo que el di´ ametro interior (112) de dicha corona sea sustancialmente igual al di´ ametro del tal´on, siendo el di´ ametro exterior (114) de dicha corona menor que el di´ ametro exterior y la altura de dichas coronas se halle en el margen de una (1) a cuatro (4) veces su espesor de pared; y - (f) forjado de precisi´ on de dichas coronas en forjados de coronas dentadas de medida casi final.

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2. El m´etodo, seg´ un la reivindicaci´ on 1, que incluye la fase siguiente de mecanizar por lo me-

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nos una superficie de dicho forjado de corona dentada de medida casi final, todo el mecanizado de dicho forjado de corona dentada de medida casi final sin someter dicho forjado de corona dentada de medida casi final a ninguna operaci´ on de tratamiento t´ermico homogeneizador. 3. El m´etodo, seg´ un la reivindicaci´ on 1, en el cual dicho forjado de precisi´ on es una operaci´on de soplado simple. 4. El m´etodo, seg´ un la reivindicaci´ on 2, en el cual dicho forjado de precisi´ on es una operaci´on de soplado simple. 5. El m´etodo, seg´ un las reivindicaciones 3 ´o 4, en el cual el forjado de precisi´on de las coronas se realiza a una temperatura en el margen de 950 a 1065◦C (1750 a 1950◦F). 6. El m´etodo, seg´ un la reivindicaci´ on 1, en el cual dicha preforma sin recortar tiene un disco central (136) en su interior y dicha operaci´ on de recortar comprende la retirada solamente de dicho disco central, siendo el volumen de dicho tocho o palanquilla equivalente aproximadamente al volumen de dicho forjado de corona dentada a medida casi final m´ as el volumen de dicho disco central. 7. El m´etodo, seg´ un la reivindicaci´ on 1, en el cual el volumen de dicho forjado de corona dentada de medida casi final se halla en el margen del 100 al 80% del volumen de dicha secci´on de cavidad toroidal de dicha matriz. 8. El m´etodo, seg´ un la reivindicaci´ on 1, en el cual el volumen de dicho forjado de corona dentada de medida casi final se halla en el margen del 100 al 85% del volumen de la secci´on de cavidad toroidal de dicha matriz. 9. El m´etodo, seg´ un la reivindicaci´ on 6, en el cual dicho laminado de la corona se produce en una m´ aquina de laminaci´ on con un mandril (116) de un di´ ametro exterior determinado, teniendo dicha secci´ on de disco central un di´ ametro exterior ligeramente superior al di´ametro exterior de dicho mandril. 10. El m´etodo, seg´ un la reivindicaci´ on 9, en el cual el espesor de dicho disco es de 1/10 de su di´ ametro exterior. 11. El m´etodo, seg´ un las reivindicaciones 1, 2, 3 ´o 5, en el cual la altura de dicha corona se halla en el margen de una y media (1.5) a dos y media (2.5) veces su espesor de pared.

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NOTA INFORMATIVA: Conforme a la reserva del art. 167.2 del Convenio de Patentes Europeas (CPE) y a la Disposici´ on Transitoria del RD 2424/1986, de 10 de octubre, relativo a la aplicaci´ on del Convenio de Patente Europea, las patentes europeas que designen a Espa˜ na y solicitadas antes del 7-10-1992, no producir´ an ning´ un efecto en Espa˜ na en la medida en que confieran protecci´ on a productos qu´ımicos y farmac´euticos como tales.

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Esta informaci´ on no prejuzga que la patente est´e o no inclu´ıda en la mencionada reserva.

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