BRPI0900289A2 - processo de solda por fricção e peça soldada por fricção com ao menos dois pontos de solda por fricção - Google Patents
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Abstract
PROCESSO DE SOLDA POR FRICçãO E PEçA SOLDADA POR FRICçãO COM AO MENOS DOIS PONTOS DE SOLDA POR FRICçãO. A presente invenção refere-se a um processo para solda de um primeiro componente (10) com um segundo componente (20) no processo de solda por fricção, sendo que no componente é conformado um compartimento oco (18) que contém o menor número possível de pontos de solda, caracterizado pelo fato de que uma superfície de ligação (13a) interna a ser soldada do primeiro componente (10) com uma superfície de ligação (13a) interna a ser soldada do segundo componente (20) são unidas para o efeito de serem soldadas no processo de fricção, de maneira que conformam uma superfície de contato não-integral; uma superfície de ligação (13b) externa a ser soldada do primeiro componente (10) com uma superfície de ligação (13b) externa a ser soldada do segundo componente (20) para solda no processo de fricção, são dispostas uma em relação à outra de maneira que conformam uma superfície de contato não-integral e o primeiro e o segundo componentes (10, 20), mediante conformação de uma ligação de solda por fricção interna e externa, são de tal modo reciprocamente soldados por fricção que o rebordo de solda por fricção se forma essencialmente fora da superfície do compartimento oco. Abrange também componente soldado por fricção produzido de acordo com a invenção.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSODE SOLDA POR FRICÇÃO E PEÇA SOLDADA POR FRICÇÃO COM AOMENOS DOIS PONTOS DE SOLDA POR FRICÇÃO".
A presente invenção refere-se a um processo para solda de umprimeiro componente (10) de um segundo componente (20) no processo desolda por fricção, sendo que no componente é conformado um compartimen-to oco (18) que possui o menor número possível de pontos de solda e a-brange também um componente soldado a fricção, produzido com o proces-so da presente invenção.
É conhecido interligar dois componentes pelo processo de soldapor fricção. Especialmente conhecido, conforme descrito no documento WO2006/034862 A1, no caso de um pistão de canal de refrigeração, ligar umfundo de pistão com uma haste de pistão pelo processo de solda a fricção.Também é conhecido do documento DE 10 2006 01 044 A1 configurar re-bordos de solda de tal maneira que sejam menores possíveis.
Em determinados empregos não será, todavia, produzida ape-nas a ligação por solda por fricção, porém várias, quando é extremamenteimportante que um compartimento oco interno esteja o mais livre possível derebordos de solda.
Um exemplo típico do emprego é um pistão com um canal de re-frigeração de óleo. Este deve prover uma circulação de óleo mais desimpe-dida possível, e quaisquer rebordos de solda que prejudiquem o fluxo deóleo, são prejudiciais para o efeito frigorígeno.
Constitui objeto da presente invenção na solda por fricção dedois componentes produzir um componente com compartimento oco um re-bordo de solda precisamente definido e reduzido na costura da solda, naregião da superfície do compartimento oco.
Consoante a invenção, a tarefa será solucionada por um pro-cesso para solda de um primeiro componente (10) com um segundo compo-nente (20) no processo por solda por fricção, sendo que no componente éconfigurado um compartimento oco (18) que contém o menor número possí-vel de pontos de solda que se caracteriza pelo fato de que uma superfície deconexão (13a) interna a ser soldada e pertencendo ao primeiro componente(10), é disposta com uma segunda face de conexão interna a ser soldada(13a) do segundo componente (20), efeito da solda por fricção, de maneiraque não seja configurada uma superfície de contato integral; uma face deconexão (13b) externa a ser soldada do primeiro componente (10) com umaface de conexão (13b) externa a ser soldada do segundo componente (20)que são dispostas em sentido recíproco oposto para o processo da solda porfricção, de maneira que configuram uma superfície de contato não-integralsendo que o primeiro e o segundo componentes (10, 20) mediante configu-ração de uma conexão de solda por fricção interna e externa serão de talmodo reciprocamente soldados com fricção que o rebordo da solda de fric-ção se desenvolve essencialmente na parte externa da superfície do com-partimento oco.
Pelo fato de que os dois componentes a serem soldados nãoconfiguram uma superfície de contato integral antes da solda propriamentedita, mas as maiores superfícies de contato somente surgem durante o pro-cesso da solda, a conformação do rebordo de solda nos componentes a se-rem unidas poderá ser controlada precisamente.
Para obter uma superfície de contato não-integral, ao menosuma das superfícies de conexão a serem soldadas do primeiro ou do segun-do componentes é chanfrada. Pelo fato de que as duas superfícies de cone-xão a serem soldadas não estão superpostas na medida exata, constituemantes do processo da solda uma pequena superfície de contato que duranteo processo da solda se amplia vantajosamente para uma superfície de con-tato máxima. Ambas as faces das peças a serem unidas podem ser chanfra-das. De modo preferido, todavia, uma face plana de um componente serásoldada por fricção com a face chanfrada do outro componente. A face chan-frada pode ter perfil variável - inclusive retilíneo, côncavo, convexo ou ponti-agudo. O formato da chanfradura depende da regulagem do processo dasolda e que tipo de rebordo de solda deve ser obtido. Caso a costura da sol-da esteja chanfrada para um lado, então no lado marginal, em que se encon-tra menos material, será configurado um rebordo de solda menor ou total-mente ausente. No lado marginal em que se tocam as superfícies de ligaçãoa serem soldadas, existe maior volume de material. Será configurado umrebordo de solda correspondentemente maior, cujo tamanho não pode serprecisamente predeterminado.
No caso da ligação de superfície a ser soldada estiver chanfradapara os dois lados, isto é, na direção das duas bordas no corte, então a facede contato se encontrará no centro e o tamanho dos rebordos de solda podeser regulado com definição em ambos os lados.
De acordo com a invenção, além disso, será solucionada a tare-fa por uma peça soldada por fricção produzida de acordo com um processoacima descrito, será solucionada pelo fato de que as superfícies de solda(13) interna e externa no primeiro componente (10) e/ou em um segundocomponente (20) são chanfradas antes do processo da solda por fricção pro-priamente dita.
Assim a largura do rebordo de solda pode ser ajustada parauma medida definida na direção do lado chanfrado. A maior parcela da saídade material se verifica no lado em que uma superfície de contato está confi-gurada antes e durante o processo da solda.
A fim de que em determinados empregos o rebordo de soldapossa ser reduzido para um tamanho certo e para que apenas seja necessá-rio empregar determinadas ferramentas de formação de aparas, ou seja, detornear, os componentes unidos, em pelo menos um ponto por solda de fric-ção, não são unidos com rebordo de solda ou então apenas com rebordo dedimensão pequena já definida. Desta maneira consegue-se que um rebordode solda possa ser removido completamente dentro de uma medida de lar-gura definida e predeterminada.
De preferência o componente soldado por fricção será um com-ponente no qual rebordos de solda prejudicam em um compartimento ococomo, por exemplo, em um pistão de bomba injetora, um pistão para um mo-tor de combustão com um canal de óleo ou semelhante unidade.
Para conseguir uma expansão uniforme no aquecimento docomponente soldado por fricção, bem como uma alta durabilidade e boa ca-pacidade de junção na solda por fricção, será idêntico ao material do primei-ro e do segundo componentes.
A fim de que em determinadas exigências possa aprimorar aqualidade da peça soldada por fricção e produzir simultaneamente uma peçasoldada com fricção bastante econômica, poderá ser vantajoso que o mate-rial do primeiro e do segundo componentes esteja diferente na sua liga. É,por exemplo, na parte superior que pode ser empregada uma liga pronta, ouseja, uma liga altamente resistente ao passo que para o segundo componen-te poderá ser empregado um material de qualidade inferior/mais macio ouapreço mais vantajoso. Compreende-se que as ligas de material podem con-sistir tanto em ligas de aço como em ligas de alumínio exclusivamente oupodem abranger uma combinação de liga de aço e de alumínio.
De preferência um componente soldado por fricção, produzidode acordo com um dos processos acima descritos, sendo que o primeirocomponente a ser unido é um fundo de pistão e o segundo componente aser unido é um anel de pistão.
Compreende-se que a característica acima mencionada e que aseguir ainda será explicitada pode ser usada não apenas na combinaçãoindicada, mas também em outras combinações.
A seguir, a invenção será explicitada com base em um pistãocom referência a quatro desenhos correspondentes as quais a invenção,todavia, não está de modo algum limitada. As figuras mostram:
figura 1 na parte superior um recorte de uma seção transversalde dois componentes de pistão a serem unidos com o processo de acordocom a invenção e na parte inferior as duas seções do pistão já unidas;
figura 2 um recorte de uma seção transversal da figura 1 comformação de rebordo de solda;
figura 3 um recorte de uma segunda forma de realização deuma parede externa de pistão antes e após a solda por fricção,
figura 4 um recorte de uma terceira forma de realização de umaparede externa de pistão antes e após a soldadura por fricção;
figura 5 um recorte de uma quarta forma de realização de umaparede externa de pistão antes e após a soldadura por fricção;
figura 6 um recorte de uma quinta forma de realização de umaparede externa de pistão antes e após a soldadura por fricção
figura 7 um recorte de uma sexta forma de realização de umaparede externa de pistão antes e após a soldadura por fricção;
figura 8 um recorte de uma sétima forma de realização de umaparede externa de pistão antes e após a soldadura por fricção;
figura 9 um recorte de uma oitava forma de realização de umaparede externa de pistão antes e após a soldadura por fricção;
A figura 1 apresenta de modo simplificado um corte de uma se-ção superior de pistão 10 e uma seção inferior de pistão 20 antes da soldasobreposta. Pode-se reconhecer nitidamente a chanfradura das paredes aserem soldadas de maneira que o acúmulo de material na solda por fricçãoseja formado sempre fora do canal de óleo 18. A seção superior do pistão 10apresenta nesta forma de realização, como conformação especial, uma su-perfície de solda 13b externa chanfrada no primeiro componente 10, confor-me detalhadamente mostrado na figura 2. Esta superfície de solda 13b chan-frada, na união com a seção inferior do pistão 20 por solda de fricção seráposicionada em uma superfície de solda plana da seção inferior de seção20. Nesta forma resulta que no lado direito da figura 2 encontra-se menosmaterial do que no lado esquerdo da figura 2. Estará, portanto, presente umafenda 14 cuneiforme antes do processo da solda por fricção. As superfíciesde contato a serem soldadas da seção inferior e superior 20, 10 não estão,portanto, totalmente sobrepostas. Uma conexão na superfície integral so-mente resultará pelo processo da solda por fricção. A fenda cuneiforme podeser configurada em um ângulo aproximado de 4 - 15°, preferencialmenteaproximadamente 5-10°, especialmente preferido 7,5°.
A figura 2 apresenta um detalhe especial o recorte A da figura 1.A figura 2 mostra que um rebordo de solda 16 foi configurado de forma con-vencional na parte externa do pistão. O rebordo de solda de fricção 7 na re-gião interna por sua vez ficou consideravelmente menor. Desta maneira,nesta forma de realização, poderá ser assegurado um bom fluxo de óleo fri-gorígeno dentro do canal de óleo.
A figura 3 apresenta um recorte de uma segunda forma de reali-zação de uma parede externa de um pistão antes e após a solda por fricção,sendo que aqui a parede externa do pistão é configurada de tal modo que asduas superfícies a serem soldadas convergem em um ângulo recíproco demaneira que o acúmulo de material se forme no lado externo do pistão.
A figura 4 apresenta um recorte de uma terceira forma de reali-zação de uma parede externa de pistão antes e após a solda por fricção,sendo que aqui está previsto um recorte na região do canal de óleo nas pa-redes do pistão, no qual poderá acumular-se material do rebordo de soldasem afetar a largura livre do canal de óleo.
A figura 5 apresenta um recorte de uma quarta forma de realiza-ção com paredes configuradas com perfis aproximadamente justapostos deuma seção superior e inferior de pistão, antes e após o processo da soldapor fricção, sendo que na região do canal de óleo encontra-se nitidamentemenos material.
A figura 6 apresenta uma configuração semelhante de perfis ar-redondados e justapostos de uma quinta forma de realização de uma paredeexterna de um pistão antes e após a solda por fricção.
As figuras 7, 8 e 9 apresentam outros recortes de outras formasde realização de seções superiores e inferiores de pistões antes e após asolda por fricção que apresentam diferentes perfis adequados para solda porfricção, sendo que eles têm em comum que os acúmulos de material da sol-da sempre são configurados na parede externa do pistão.
Portanto, o canal frigorígeno 18 não possui volume impeditivo ea costura da solda de fricção 19, 22 pode ser simplesmente controlável pelafenda 14 pelo lado externo. Assim sendo, componentes que foram soldadospor fricção com falha podem ser rapidamente descobertos.
O material a partir do qual é produzida a seção superior 10 emvirtude das exigências pode ser o material de alta resistência, por exemplo,com alta capacidade de resistência como, por exemplo, aço ou alumínio. Poroutro lado, o segundo componente 20 pode consistir em um material maismacio ou material de menor valor, também, por exemplo, de aço ou de alu-mínio! No demais, é feita a referência a representações nos desenhos dainvenção como sendo aspectos essenciais.
Listagem de Referência
10 Seção Superior do Pistão 13a Face de Conexão Interna 13b Face de Conexão Externa 14 Fenda 15 Guia 16 Rebordo de Solda 17 Rebordo de Solda 18 Canal de Óleo 19 Costura de Solda de Fricção Interna 20 Seção Inferior do Pistão 22 Costura de Solda de Fricção Externa
Claims (8)
1. Processo para solda de um primeiro componente (10) comum segundo componente (20) no processo de solda por fricção, sendo queno componente é conformado um compartimento oco (18) que contém omenor número possível de pontos de solda, caracterizado pelo fato de queuma face de conexão (13a) interna a ser soldada do primeiro componente(10) é disposta com uma face de conexão (13a) interna a ser soldada dosegundo componente (20), para a solda no processo de fricção, de maneiraque seja conformada uma superfície de contato não-integral; uma superfíciede conexão (13b) externa a ser soldada do primeiro componente (10) é dis-posta com uma superfície de ligação (13b) externa a ser soldada do segun-do componente (20) para solda no processo de solda por fricção, de maneiraque conformam uma superfície de contato não-integral, sendo que o primeiroe o segundo componente (10, 20), mediante conformação de uma ligação desolda por fricção interna e externa, são de tal modo soldados à fricção umcontra o outro que o rebordo da solda por fricção é formado essencialmentefora da superfície do compartimento oco.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que ao menos uma das faces de conexão a serem soldadas do pri-meiro e do segundo componentes (10, 20) são especialmente retilíneas,côncavas, convexas ou pontiagudas, chanfradas ou perfiladas.
3. Componente de solda por fricção produzido de acordo com oprocesso como definido em uma ou várias das reivindicações precedentes,caracterizado pelo fato de que as superfícies de solda (13) no primeiro com-ponente (10) e/ou no primeiro componente (20) são chanfradas antes dasolda por fricção.
4. Componente de solda por fricção de acordo com uma ou vá-rias reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que os compo-nentes unidos (10, 20) em ao menos um ponto por solda por fricção são uni-dos sem nenhum rebordo de solda (17) ou com um rebordo de dimensãopequena definida.
5. Componente soldado por fricção, caracterizado pelo fato deque é um pistão com motor de combustão com um canal de refrigeração(18), sendo que o canal de refrigeração é o compartimento oco.
6. Componente com solda por fricção de acordo com uma ouvárias reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o materialdo primeiro e do segundo componentes (10, 20) é idêntico.
7. Componente com solda por fricção de acordo com uma ouvárias reivindicações acima mencionadas, caracterizado pelo fato de que omaterial do primeiro e do segundo componentes (10, 20) é de liga diferente.
8. Componente com solda por fricção de acordo com uma ouvárias reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o primeirocomponente a ser unido (10) é uma seção superior do pistão e o segundocomponente (20) a ser unido é uma seção inferior do pistão.
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