ELECTROMAGNÉTICA DE CHAPAS

D E S C R I P C I Ó N

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención tiene aplicación en la industria de la fabricación de piezas metálicas mediante conformación, y más concretamente en el ámbito de la deformación electromagnética de chapas, permitiendo obtener piezas con formas complejas y embuticiones profundas, con elevados grados de precisión y calidad en su acabado, y con consumos energéticos reducidos.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Tradicionalmente, la conformación de piezas a partir de chapas metálicas planas para obtener piezas con determinadas geometrías se realiza mediante embutición o estampación mecánica de la chapa en un troquel que comprende una matriz y un punzón, de manera que la presión de pisado ejercida por el punzón produce la deformación de la pieza.

En la actualidad también son conocidas técnicas de conformación electromagnética de chapas, que comprenden la utilización de impulsos electromagnéticos. Estos dispositivos suelen comprender una matriz superior, una matriz inferior, y una bobina electromagnética que permite generar una fuerza que actúa sobre la chapa produciendo su deformación hasta conseguir, con mayor o menor exactitud, una forma o geometría objetivo en las piezas.

El funcionamiento de estos dispositivos electromagnéticos de conformación se fundamenta en el hecho de que el campo magnético generado por la bobina genera a su vez corrientes inducidas, también denominadas corrientes parásitas o remanentes, que circulan por la propia chapa, de forma que la interacción de dichas corrientes inducidas con el propio campo magnético generado por la bobina origina una fuerza electromotriz inducida que actúan sobre la chapa, presionándola contra la matriz hasta conseguir que la chapa quede deformada reproduciendo la forma de dicha matriz.

El principio de funcionamiento expuesto en el párrafo anterior se ha representado gráficamente en la figura 8, donde puede apreciarse una bobina electromagnética (2) que comprende una pluralidad de hilos conductores arrollados según una disposición específica, no aleatoria, que permite generar un determinado campo magnético (H). La circulación de corriente eléctrica (I) por la bobina electromagnética (2) genera un campo magnético (H), representado por una pluralidad de líneas de campo magnético (H), que se propaga por el aire hasta interaccionar con una chapa (1 ) metálica. Pues bien, el campo magnético (H) origina unas corrientes eléctricas inducidas (Γ) en la superficie de la chapa (1 ), de forma que la interacción de dichas corrientes eléctricas inducidas (Γ) con el propio campo magnético (H) genera una fuerza electromotriz inducida (F) que actúa sobre la superficie de la chapa (1 ) produciendo su desplazamiento y su deformación al presionarla contra una matriz. La magnitud y el sentido de dicha fuerza electromotriz inducida (F) vienen determinados, respectivamente, por las leyes de Lorentz y de Lenz.

Sin embargo, las técnicas de conformación electromagnética existentes en la actualidad presentan una serie de limitaciones e inconvenientes, entre los que cabe citar que tienen escasa efectividad en casos de embuticiones profundas en los que se requiere obtener formas complejas con acabados de precisión y máxima calidad, dado que se originan defectos en las piezas como consecuencia, entre otros factores, de que se produce un rebote del material en el fondo de las cavidades de la matriz que presenta la geometría objetivo. Asimismo, se producen defectos exteriores, que van en detrimento de la calidad del acabado superficial de las piezas, como consecuencia del movimiento que experimenta la chapa durante el proceso de deformación, es decir, debido a que la chapa que está siendo deformada fluye excesivamente, motivo por el cual este tipo de defectos se manifiestan más acusadamente en las inmediaciones de la zona que se está conformando.

En el caso particular de piezas con embuticiones profundas, formas complejas o especiales, es necesario considerar que en la mayoría de dichas piezas se requiere una elevada calidad dimensional en su acabado. Un ejemplo de este tipo de piezas lo constituyen las piezas externas o vistas, también denominadas piezas de piel o piezas de clase A, que integran las carrocerías de vehículos automóviles, dado que dichas piezas tienen zonas de geometría y formas complejas, de modo que su obtención con medios de conformación por embutición mecánica o conformado electromagnético existentes en la actualidad resulta muy difícil, no consiguiéndose de manera óptima acabados con el nivel de calidad requerido. Entre las, cada vez más complejas, geometrías que presentan en la actualidad los vehículos automóviles, un ejemplo de este tipo de embuticiones profundas con geometría compleja lo constituyen las zonas destinadas al alojamiento de los medios de apertura situados en las puertas del vehículo automóvil. En este ámbito productivo los defectos que se generan, por los motivos expuestos anteriormente, tienen como consecuencia el rechazo de la pieza una vez fabricada, de manera previa a su ensamblaje en el coche, con los costes que ello conlleva. Con el objeto de evitar los inconvenientes señalados en el párrafo anterior, se utilizan dos soluciones diferentes, que combinan una única descarga con una aproximación progresiva de la forma de la chapa a la geometría final objetivo, lo que permite evitar el efecto de rebote de la chapa contra el fondo de la matriz.

La primera solución consiste en utilizar dispositivos híbridos que combinan la embutición tradicional mecánica y la deformación electromagnética. Generalmente, la embutición mecánica proporciona una preforma que reproduce en un porcentaje muy alto la geometría final objetivo de la pieza, siendo la conformación electromagnética la que termina de proporcionar dicha geometría final o bien determinados detalles con formas especiales o complejas que no pueden ser obtenidas con el proceso de embutición mecánica. Algunos de estos dispositivos híbridos incorporan la bobina electromagnética embebida en los medios de embutición mecánicos, tal y como se describe, por ejemplo, en las solicitudes de patente estadounidenses no. US-6047582-A, US-6085562-A, US-6050120-A y US-6050121 -A, donde en una primera instancia se realiza una deformación del material con medios mecánicos, para que una posterior descarga electromagnética acabe dotando al material con la geometría final.

Entre los problemas técnicos que presenta está primera solución se encuentra el hecho de que de manera previa al conformado electromagnético se requiere disponer de un elemento de soporte mecanizado que se ajuste a la geometría final de la pieza, con el consiguiente encarecimiento del utillaje. Asimismo, otros inconvenientes de esta primera solución son la imposibilidad de efectuar más de un impulso electromagnético para evitar el efecto de rebote de la chapa en el fondo de la matriz, así como el desgaste no deseados de la cara activa de la bobina, es decir la que se dispone enfrentada a la capa, como consecuencia de la embutición que genera el elemento de soporte.

Por otro lado, la segunda solución comprende aplicar a la pieza una pluralidad de impulsos electromagnéticos únicamente, lo que se conoce como técnicas electromagnéticas multi-impulsos, de forma que se obtiene la pieza final en varias fases en las que se aplican sucesivos impulsos electromagnéticos que van conformando progresivamente la geometría final de la pieza.

Entre los inconvenientes que presenta esta tecnología, se encuentra el hecho de que para producir una determinada deformación en la chapa, la bobina electromagnética debe estar situada a una distancia en la cual el campo magnético genere una fuerza suficiente como para actuar y empujar la chapa. Generalmente, la solución a este inconveniente consiste en ir desplazando la bobina, acercándola a la chapa después de cada impulso electromagnético, de forma que las bobinas electromagnéticas se disponen en un elemento que se va desplazando hacia el interior de la cavidad de la matriz que tiene la geometría objetivo cada vez que se realiza una descarga de deformación, resultando imprescindible desplazar la bobina, aproximándose a la chapa después de cada descarga, ya que de otra manera el campo de actuación de la bobina en el momento de la descarga seria insuficiente como para producir la deformación requerida en la chapa.

Aún así, en particular en el caso de zonas con geometría compleja o en embuticiones profundas, se tiene una limitación como consecuencia de que no es posible aproximar suficientemente la bobina debido a que la geometría de la pieza que se está conformando, o bien de una zona determinada, no lo permite. Gráficamente, está limitación se ha representado en la figura 1 , donde puede apreciarse la imposibilidad de aproximar la bobina electromagnética (2) hacía el fondo de una matriz (3), para efectuar una descarga electromagnética efectiva sobre una chapa (1 ), debido al contacto que se produce entre la bobina electromagnética (2) y una zona interior ya deformada de la chapa (1 ), por lo que no es posible terminar el proceso de conformado electromagnético para que toda la chapa (1 ) adopte la geometría de dicha matriz (3) ya que al no realizase la aproximación de la bobina electromagnética (2), la secuencia de descargas electromagnéticas posteriores no son efectivas para producir la deformación de la chapa (1 ) dado que el campo magnético (H) tiene que recorrer mayor distancia para interaccionar con la chapa (1 ).

En el caso anterior, limitar el tamaño de la bobina electromagnética, concretamente su contorno exterior, a la geometría del fondo de la matriz reduciría su efectividad al reducirse igualmente el número de espiras de trabajo, por lo que la utilización de esta segunda solución se encuentra limitada a determinadas geometrías en las que se permita el desplazamiento de aproximación la bobina electromagnética sin que llegue a interferir con el fondo de la matriz.

No obstante, existe otro modo para superar la limitación anterior, que consiste en ir incrementando progresivamente la energía de cada impulso electromagnético generado, con el objeto de que la fuerza electromotriz inducida resultante sea suficiente como para producir la deformación requerida en la pieza. Sin embargo, además de problemas relativos a la determinación efectiva de dicho incremento en función de la deformación a conseguir proporcionalmente en cada impulso electromagnético, esta solución presenta el inconveniente de que conlleva unos consumos energéticos elevados.

Existe otro aspecto a destacar, presente en las técnicas electromagnéticas multi-impulsos utilizadas en la actualidad, que consiste en la necesidad de que la chapa fluya, es decir que se desplace más de lo necesario, durante los sucesivos impulsos electromagnéticos, lo que produce arrugas y defectos, sobre todo en las zonas próximas a la de conformación, por lo que, además de la fuerza electromotriz inducida que produce la deformación requerida en la chapa, es necesario ejercer también una fuerza adicional sobre la pieza en el contorno de la zona que se está conformando, por lo que adicionalmente es necesario disponer un elemento pisador mecánico con el objeto de que únicamente se deforme la zona requerida, evitando que fluya material sobrante formando arrugas como consecuencia de acumulación de material en el contorno de la cavidad de la matriz. La necesidad de disponer un elemento pisador mecánico, adicionalmente a la bobina electromagnética, conlleva un encarecimiento de esto dispositivos, además de complicar su manejo y funcionamiento, repercutiendo todo ello negativamente en los costes de producción.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

Un primer aspecto de la presente invención se refiere a un dispositivo para deformación electromagnética de chapas metálicas, preferentemente chapas de acero de configuración plana, permitiendo obtener mediante conformado electromagnético piezas con geometrías o formas complejas, así como piezas con embuticiones profundas, todo ello con un elevado grado de precisión y calidad en su acabado y con consumos energéticos reducidos, respecto a los medios existentes en la actualidad.

En particular, la invención permite la realización de embuticiones profundas o con formas especiales en piezas que pueden haber sido previamente estampadas, es decir, en piezas que tienen una preforma general, o forma previa a una geometría objetivo final a obtener en una chapa, que reproduce en un alto porcentaje dicha geometría objetivo a obtener. Dicha preforma puede haber sido obtenida en una fase previa mediante embutición mecánica o mediante conformado electromagnético en un proceso y equipo independiente del procedimiento y el dispositivo que la invención propone. Asimismo, en el caso de que la preforma se obtenga mediante conformado electromagnético, se contempla la posibilidad de que dicha preforma se obtenga en el dispositivo de la invención.

En este tipo de piezas con embuticiones profundas, formas especiales y geometrías tridimensionales complejas se requiere un elevado grado de precisión y calidad dimensional en su acabado. Entre las piezas tienen estas características se encuentran, por ejemplo, las piezas exteriores o vistas de carrocerías de vehículos automóviles, también denominadas piezas de piel o piezas de clase A, las cuales presentan zonas o partes con formas complejas, sobre todo en el diseño actual de vehículos automóviles, que resultan muy difíciles de obtener mediante los medios de conformación por embutición mecánica o conformado electromagnético existentes en la actualidad, por lo que resulta determinante conseguir piezas con un grado de calidad muy alto, puesto que en el caso de que tengan defectos, la consecuencia es un rechazo de la pieza una vez fabricada de manera previa a su ensamblaje en el vehículo automóvil, con los costes que ello conlleva, dado el punto en el que se detecta dicho fallo en la cadena de producción. Un ejemplo de estas partes lo constituyen las zonas de alojamiento de los medios de apertura de puertas, tales como manillas.

El dispositivo para deformación electromagnética de chapas que la invención propone comprende una matriz que comprende un perímetro que delimita una superficie de conformado o deformación tridimensional que tiene una geometría objetivo, teniendo preferentemente una geometría compleja.

Asimismo, el dispositivo comprende al menos una bobina electromagnética configurada para situarse enfrentada a la superficie de conformado y generar un campo magnético, representable por líneas de campo magnético, y unas corrientes eléctricas inducidas que circulan por una chapa metálica, dispuesta entre la matriz y la bobina, e interaccionan con el campo magnético para generar una fuerza resultante de fuerza electromotriz inducida configurada para actuar sobre la citada chapa metálica provocando una deformación hacia la superficie de conformado de una parte de la chapa que está enfrentada a la superficie de conformado.

El dispositivo de la invención comprende una bobina que comprende una parte de bobina que queda dispuesta exteriormente al perímetro de la superficie de conformado y apoyada sobre una parte periférica de la chapa dispuesta exteriormente al perímetro, estando configurada dicha parte de bobina de tal forma que el campo magnético produce una fuerza electromotriz inducida perimetral que presiona la citada parte periférica de chapa contra el perímetro de la matriz, para impedir el desplazamiento de la chapa y un aumento en el valor de las corrientes eléctricas inducidas, que circulan por la chapa de tal forma que pueden interaccionar con el campo magnético y generar una resultante de fuerza electromotriz inducida para provocar una deformación adicional de la parte de la chapa que está enfrentada a la superficie de conformado.

Como se ha dicho la citada al menos una, bobina electromagnética se extiende exteriormente al perímetro de la superficie de conformado, es decir, que sobresale suficientemente de dicho perímetro, de forma que comprende más espiras, pudiendo tener una geometría en planta no necesariamente semejante a la geometría del perímetro.

En este sentido se contempla la posibilidad de que la parte de la bobina que queda dispuesta exteriormente al perímetro de la matriz presente una geometría diferente de la geometría de la superficie de conformado, siendo esta geometría tal que permite obtener las citadas corrientes inducidas adicionales.

De este modo, dicha, al menos una, bobina electromagnética está configurada para generar un campo magnético que se propaga por el aire hasta interaccionar con la chapa y generar unas corrientes eléctricas inducidas, que circulan por dicha chapa, de intensidad suficiente como para interaccionar con el campo magnético y generar una resultante de fuerza electromotriz inducida de magnitud suficiente para deformar y presionar la chapa contra la superficie de conformado, sin necesidad de desplazar ninguna bobina electromagnética, adoptando dicha chapa la geometría objetivo con un acabado superficial de elevada calidad, sin que se produzcan defectos o arrugas, puesto que la fuerza electromagnética inducida perimetral impide que la chapa fluya o bien que fluya en exceso, es decir, actuando del mismo modo en el que lo haría un elemento pisador.

Por lo tanto, de acuerdo con la invención al menos una bobina electromagnética tiene una pluralidad de espiras que quedan dispuestas exteriormente, según una disposición específica no aleatoria, al contorno o perímetro de la superficie de conformado o contorno perimetral de la zona de embutición, lo que permite distribuir el campo magnético de manera específica para obtener una geometría objetivo determinada. De esta forma, las espiras exteriores producen corrientes eléctricas inducidas adicionales que circulan por la chapa que permiten la conformación de la embutición sin necesidad de acercar progresivamente la bobina electromagnética a la zona de embutición o superficie de conformado. Con el dispositivo de la invención, las corrientes eléctricas inducidas tienen como consecuencia que la fuerza electromotriz inducida que actúa sobre la chapa tenga un valor superior, todo ello con un menor aporte energético para la generación del campo magnético, y sin la necesidad de disponer de elementos mecánicos ni medios para el desplazamiento de la bobina electromagnética.

Además, tal y como se ha mencionado, las espiras exteriores de la bobina electromagnética tienen una segunda función, que consiste en actuar como elemento pisador sobre la chapa, para evitar que la chapa fluya excesivamente, evitando así que produzcan deformaciones o arrugas en aquellas zonas de la chapa que no corresponden con la superficie de conformado. Este efecto de pisado no se refiere únicamente al pisado que realiza la bobina electromagnética en el caso de encontrarse incorporada en un troquel, sino que el campo magnético ejerce una fuerza electromotriz inducida perimetral , contra la chapa en la zona exterior al perímetro de la superficie de conformado, lo que contribuye a evitar el movimiento de la chapa durante el conformado, evitando así la aparición de arrugas y contribuyendo a conseguir la precisión y exactitud dimensional requeridas. Por lo tanto, se contempla la posibilidad de que al menos una bobina electromagnética esté dispuesta en un troquel de embutición mecánica independiente que simplemente realiza las embuticiones profundas necesarias o bien puede estar incorporada en un troquel de embutición mecánica que realiza la estampación de forma general de la pieza.

En el caso de la invención se busca además ejercer una fuerza o presión adicional (fuerza electromagnética perimetral) en el contorno de la chapa, es decir, en la superficie externa a la superficie de conformado, para lo cual la disposición de las espiras es tal que además de estar dispuestas en la zona adyacente o enfrentada a la superficie de conformado, se disponen más espiras exteriormente al perímetro de dicha superficie de conformado, habitualmente con configuración de cavidad, de forma que al proceder a aplicar el campo magnético se ejerce fuerza sobre toda la superficie delimitada por espiras, es decir por la bobina electromagnética, ejerciéndose una acción que tiende a empujar la chapa hacia el interior de la cavidad formada por la superficie de conformado, al igual que se ejerce una acción sobre la zona de la chapa que asienta sobre el exterior del perímetro de la superficie de conformado, teniendo dicha zona de la chapa su movimiento de repulsión restringido, es decir que no puede avanzar, al encontrarse ya en contacto con la matriz, de forma que se ejerce así una presión que hace el efecto de un elemento de pisado, tal y como lo haría un elemento mecánico convencional, dispuesto a tal efecto.

Ejercer ese efecto de pisado permite localizar la deformación, es decir la zona de la chapa que se estira, que es la correspondiente a la superficie de conformado, así como evitar que la chapa fluya o se desplace excesivamente formando arrugas, por la acumulación de material en el contorno de la matriz, además de que ejercer una presión adicional a lo largo del contorno de la matriz disminuye la aparición de defectos geométricos y superficiales, evitando que se generen rebotes no deseados de la chapa en la superficie de conformado, zona en la que las espiras tienen una disposición según la definición de la pieza en dicha zona.

El principio de funcionamiento del dispositivo de la invención se basa en el hecho de que el campo magnético generado por la bobina electromagnética genera a su vez corrientes eléctricas inducidas o remanentes en la chapa, de forma que la interacción de dichas corrientes eléctricas inducidas con el propio campo magnético generado produce una resultante de fuerza electromotriz inducida que actúa sobre la chapa presionándola contra la matriz hasta conseguir que la chapa quede deformada reproduciendo la forma de la superficie de conformado.

Por lo tanto, el dispositivo permite deformar la chapa, única y exclusivamente, mediante la acción de al menos una bobina electromagnética, sin la necesidad de utilizar un sistema mecánico tradicional para realizar un paso de deformación previa a la deformación electromagnética final.

Asimismo, ninguna bobina electromagnética tiene que desplazarse respecto a la chapa, en ningún momento del proceso de deformación. Tal y como se ha mencionado, se contempla que dicha, al menos una, bobina electromagnética esté montada en un elemento de producción convencional, como por ejemplo un troquel, integrándose en la cadena productiva sin necesidad ubicarse de manera externa y adicional, con lo que no se penaliza la cadencia de producción. En el caso de que la bobina electromagnética se encuentre montada sobre un elemento del troquel que efectúa deformaciones de manera convencional, se consigue fijar la chapa en la zona de las espiras exteriores, mediante la presión que ejerce el citado elemento convencional que soporta o integra la bobina electromagnética. Además, en el momento de descarga electromagnética de la bobina, a la presión que ejerce el elemento convencional, se añade la propia fuerza electromotriz inducida que genera la bobina electromagnética sumándose ambas fuerzas, lo que contribuye notablemente en la eliminación del problema de los defectos de aspecto exteriores. Por lo tanto, en este caso, en la zona de actuación de las espiras exteriores, la chapa está fijada por dos medios, uno mecánico constituido por los medios convencionales y otro electromagnético que se añade al mecánico.

De acuerdo con una realización preferente, la bobina electromagnética está embebida en un material dieléctrico para su aislamiento del entorno evitando fugas de corriente y cortocircuitos.

Entre las ventajas del dispositivo de la invención respecto a los medios existentes en la actualidad, se encuentra el hecho de que al no requerir desplazar la bobina electromagnética permite conseguir ciclos de producción altos adaptados a cadencias reales de producción, además de permitir obtener geometrías complejas que no pueden ser obtenidas mediante dispositivos que requieren el movimiento de la bobina electromagnética, tal y como se aprecia gráficamente en la figura 1 , debido a que los relieves interiores de la superficie de conformado limitan enormemente la aproximación de la bobina electromagnética a la chapa. Se contempla la posibilidad de que dicha, al menos una, bobina electromagnética esté configurada para generar una serie de pulsos electromagnéticos periódicos que producen una deformación secuencial, progresiva, de la parte de la chapa que está enfrentada a la superficie de conformado hacia la superficie de conformado, sin desplazar la bobina electromagnética hacia la superficie de conformado de la matriz, evitando así el indeseado efecto rebote y los defectos que conlleva.

Para ello, el dispositivo comprende circuitería eléctrica configurada para descargar un corto e intenso pulso de corriente eléctrica a través de la bobina electromagnética para generar un pulso electromagnético de deformación y una fuerza suficiente para deformar dicha chapa.

Así, el dispositivo permite la ejecución de un proceso de conformado electromagnético multi-impulso, de forma que este fenómeno se repite cada ciclo de descarga o disparo. Para que funcione correctamente el concepto multi-impulso el diseño de la bobina electromagnética resulta determinante, estando especialmente relacionado con la geometría de la superficie de conformado, para lo cual una pluralidad de espiras del arrollamiento de la bobina están fijadas en el exterior del perímetro de dicha superficie de conformado. Para determinar el número de espiras requerido, así como su disposición, se contempla la utilización de programas de cálculo mediante elementos finitos, con el objeto de determinar la posición y cantidad de espiras a montar sobre el diseño de la bobina electromagnética, para la obtención de una geometría determinada en la superficie de conformado.

Un segundo aspecto de la invención se refiere a un procedimiento para deformación electromagnética de chapas, que comprende las siguientes etapas: - situar una chapa metálica enfrentada a una matriz que comprende un perímetro que delimita una superficie de conformado tridimensional, que tiene una geometría objetivo, de forma que una parte de la chapa queda enfrentada a la superficie de conformado y una parte periférica de la chapa queda dispuesta exteriormente al perímetro de la matriz,

- situar al menos una bobina electromagnética enfrentada a la superficie de conformado, donde dicha, al menos una, bobina electromagnética comprende una parte de bobina electromagnética que se extiende exteriormente al perímetro de la superficie de conformado, quedando apoyada sobre la citada parte periférica de la chapa contra la matriz, y - generar un campo magnético con dicha, al menos una, bobina electromagnética, que produce unas corrientes eléctricas inducidas que circulan por la chapa metálica, e interaccionan con el campo magnético para generar una fuerza resultante de fuerza electromotriz inducida configurada para actuar sobre la citada chapa metálica provocando una deformación hacia la superficie de conformado de una parte de la chapa que está enfrentada a la superficie de conformado. Además, la parte adicional de bobina produce una fuerza electromotriz inducida perimetral que presiona la citada parte periférica de chapa contra el perímetro de la matriz para impedir el desplazamiento de la chapa, produciendo un aumento en el valor de las corrientes eléctricas inducidas, que circulan por la chapa, de tal forma que pueden interaccionar con el campo magnético y generar una resultante de fuerza electromotriz inducida para provocar una deformación adicional de la parte de la chapa que está enfrentada a la superficie de conformado. Asimismo, se contempla la posibilidad de que el procedimiento para deformación electromagnética de chapas comprenda generar una serie de pulsos electromagnéticos periódicos mediante dicha, al menos una, bobina electromagnética, y producir una deformación secuencial, progresiva, de la chapa hacia la superficie de conformado, sin desplazar la bobina electromagnética hacia la superficie de conformado de la matriz.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña a la siguiente memoria descriptiva de un juego de dibujos que complementan la descripción de un modo de realización preferente que seguidamente se va a realizar, siendo su contenido no limitativo sino meramente ilustrativo.

La figura 1 .- Muestra una sección transversal de una representación esquemática de un dispositivo de conformación electromagnética multi-impulso del estado de la técnica, pudiendo apreciarse la imposibilidad de aproximación de la bobina electromagnética a una cavidad definida en la matriz, lo que impide la conformación de toda la chapa según la geometría objetivo definida por dicha cavidad que tiene la matriz.

La figura 2.- Muestra una sección transversal de una representación esquemática del dispositivo para deformación electromagnética que la invención propone, pudiendo apreciarse una representación esquemática mediante flechas de la fuerza electromotriz inducida que actúa sobre la chapa en un instante inicial del proceso de conformación.

La figura 3.- Muestra una sección transversal, como la de la figura 2, del dispositivo de la invención, donde adicionalmente puede apreciarse una representación esquemática mediante flechas de las corrientes eléctricas inducidas que circulan por la chapa en un instante intermedio del proceso de conformación.

La figura 4.- Muestra una sección transversal, como las de las figuras 1 y 2, del dispositivo de la invención, donde se ha representado la chapa ya conformada según la geometría que superficie de conformado definida por la matriz, en un instante final del proceso de conformado.

La figura 5.- Muestra una vista esquemática en perspectiva de una bobina electromagnética de acuerdo con una realización del dispositivo de la invención.

La figura 6.- Muestra una vista esquemática en perspectiva de una matriz de acuerdo con la realización del dispositivo representada en la figura 5.

La figura 7.- Muestra una vista esquemática en perspectiva de una puerta de chapa de un vehículo automóvil obtenida con el dispositivo de la invención, donde puede apreciarse la superficie de conformado correspondiente con la cavidad de alojamiento de los medios de apertura de la puerta.

La figura 8.- Muestra una representación esquemática del fundamento del dispositivo de conformado electromagnético de la invención, en el que se han representado una corriente eléctrica, el campo magnético generado por la misma, una corriente eléctrica inducida que circula por la chapa, y la fuerza electromotriz inducida que actúa sobre la chapa para producir su deformación. DESCRIPCIÓN DE UNA FORMA DE REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

A la vista de las figuras reseñadas puede observarse como en una de las posibles realizaciones de la invención el dispositivo para deformación electromagnética de chapas que la invención propone comprende una matriz (3) que comprende un perímetro (5) que delimita una superficie de conformado (4) tridimensional que tiene una geometría objetivo con una geometría compleja correspondiente a la zona de alojamiento de los medios de apertura de puerta en una puerta de un vehículo automóvil.

Asimismo, el dispositivo comprende una bobina electromagnética (2) configurada para situarse enfrentada a la superficie de conformado (4) y generar un campo magnético (H), representado por líneas de campo magnético (H), a partir de una corriente eléctrica (I), y generar una resultante de fuerza electromotriz inducida (F) configurada para actuar sobre una chapa (1 ) de acero, situada entre dicha bobina electromagnética (2) y dicha matriz (3), presionando la chapa (1 ) contra la matriz (3).

La bobina electromagnética (2) se extiende exteriormente al perímetro (5) de la superficie de conformado (4), de forma que comprende más espiras, teniendo una geometría en planta no semejante a la geometría del perímetro (5), tal y como se aprecia en las figuras 5, 6 y 7.

Así, la bobina electromagnética (2) está configurada para generar un campo magnético (H) que se propaga por el aire hasta interaccionar con la chapa (1 ) y generar unas corrientes eléctricas inducidas (Γ), que circulan por dicha chapa (1 ) metálica, dispuesta entre la matriz (3) y la bobina (2), de intensidad suficiente como para interaccionar con el campo magnético (H) para generar una resultante de fuerza electromotriz inducida (F) configurada para actuar sobre la citada chapa (1 ) metálica provocando una deformación (d) hacia la superficie de conformado (4) de una parte de la chapa (1 ) que está enfrentada a la superficie de conformado (4).

La resultante de fuerza electromotriz inducida (F) tiene magnitud suficiente para deformar y presionar la chapa (1 ) contra la superficie de conformado (4), sin necesidad de desplazar ninguna bobina electromagnética (2), adoptando dicha chapa (1 ) la geometría objetivo con un acabado superficial de elevada calidad, sin que se produzcan defectos o arrugas, al evitar dicha resultante de fuerza electromotriz inducida (F) que la chapa fluya o bien que fluya en exceso, es decir, actuando del mismo modo en el que lo haría un elemento pisador.

La bobina electromagnética (2) comprende una parte de bobina que queda dispuesta exteriormente al perímetro (5) de la superficie de conformado (4) y apoyada sobre una parte periférica da la chapa (1 ) dispuesta exteriormente al perímetro (5), estando configurada dicha parte de bobina de tal forma que el campo magnético (H) produce una fuerza electromotriz inducida (F) perimetral que presiona la citada parte periférica de chapa (1 ) contra el perímetro de la matriz, para impedir el desplazamiento de la chapa (1 ) y un aumento en el valor de las corrientes eléctricas inducidas (Γ), que circulan por la chapa (1 ) de tal forma que pueden interaccionar con el campo magnético (H) y generar una resultante de fuerza electromotriz inducida para provocar una deformación adicional (d') de la parte de la chapa (1 ) que está enfrentada a la superficie de conformado (4).

Asimismo, la bobina electromagnética (2) está configurada para generar una serie de pulsos electromagnéticos periódicos que producen una deformación secuencial, progresiva, de la chapa (1 ) contra la superficie de conformado (4), evitando así el indeseado efecto rebote y los defectos que conlleva. Para ello, el dispositivo comprende circuitería eléctrica configurada para descargar un corto e intenso pulso de corriente eléctrica a través de la bobina electromagnética (2) para generar un pulso electromagnético de deformación y una fuerza suficiente para deformar dicha chapa.

Así, el dispositivo permite la ejecución de un proceso de conformado electromagnético multi-impulso, de forma que este fenómeno se repite cada ciclo de descarga o disparo. Para que funcione correctamente el concepto multi-impulso el diseño de la bobina electromagnética resulta determinante, estando especialmente relacionado con la geometría de la superficie de conformado (4), para lo cual una pluralidad de espiras del arrollamiento de la bobina están fijadas en el exterior del perímetro (5) de dicha superficie de conformado (4). Para determinar el número de espiras requerido, así como su disposición, se contempla la utilización de programas de cálculo mediante elementos finitos, con el objeto de determinar la posición y cantidad de espiras a montar sobre el diseño de la bobina electromagnética, para la obtención de una geometría determinada en la superficie de conformado.

En la presente realización preferente se toma la geometría correspondiente con la cavidad de la manilla de la puerta como geometría objetivo, para lo cual el diseño de la bobina electromagnética (2) se fundamenta en los resultados de las simulaciones obtenidas mediante elementos finitos para determinar las espiras que tiene que quedar externamente al perímetro (5) de la superficie de conformado (4).

En las figuras 5, 6 y 7 se puede apreciar el diseño de la bobina electromagnética (2) final y la disposición mediante la cual las espiras quedan por el exterior del contorno de la manilla a obtener. Con un único impulso electromagnético de 5 kJ se generan defectos en el fondo de la manilla mientras que utilizando una secuencia de multi-impulsión de 5kJ, 5kJ y 5kJ se obtiene un llenado completo y con la calidad requerida. A la vista de esta descripción y juego de figuras, el experto en la materia podrá entender que las realizaciones de la invención que se han descrito pueden ser combinadas de múltiples maneras dentro del objeto de la invención. La invención ha sido descrita según algunas realizaciones preferentes de la misma, pero para el experto en la materia resultará evidente que múltiples variaciones pueden ser introducidas en dichas realizaciones preferentes sin exceder el objeto de la invención reivindicada.