BRPI0901434A2

BRPI0901434A2 - método para ligar por solda uma pluralidade de peças de trabalho, e, artigo de fabricação adaptado para uso com um processo para ligar por solda

Info

Publication number: BRPI0901434A2
Application number: BRPI0901434-9A
Authority: BR
Inventors: Alexander D Khakhalev
Original assignee: Gm Global Tech Operations Inc
Priority date: 2008-05-14
Filing date: 2009-05-04
Publication date: 2010-04-06
Also published as: US20090294411A1; DE102009020226A1; CN101579779A

Abstract

MéTODO PARA LIGAR POR SOLDA UMA PLURALIDADE DE PEçAS DE TRABALHO, E, ARTIGO DE FABRICAçãO ADAPTADO PARA USO COM UM PROCESSO PARA LIGAR POR SOLDA. Um sistema e método para ligar por solda uma pluralidade de peças de trabalho com projeção incluem as etapas de fixar pelo menos uma camada adesiva tendo uma pluralidade de projeções embutidas na mesma, intermediária às peças de trabalho, e encaixar as peças de trabalho com um aparelho de soldagem à resistência de modo que apenas as projeções se fundam para formar uma poça de solda, e a camada curar para formar uma vedação adesiva ao redor das soldas, a camada adesiva e as projeções juntas, formando cooperativamente uma junta reforçada.

Description

"MÉTODO PARA LIGAR POR SOLDA UMa PLURALIDADE DE PEÇAS DE TRABALHO, E, ARTIGO DE FABRICAÇÃO ADAPTADO PARA USO COM UM PROCESSO PARA LIGAR POR SOLDA" REFERÊNCIAS CRUZADAS A APLICAÇÕES RELACIONADAS

Este pedido de patente não-provisório U. S. reivindica obenefício e é uma continuação parcial do pedido de patente pendente não-provisório U. S. 11/937.518, intitulado SYSTEM AND METHOD OF PRODUCING INVISIBLE PROJECTION WELDS, depositado em 09 de novembro de 2007.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

1. Campo da invenção

A presente invenção refere-se a sistemas de soldagem à resistência e métodos de ligação e refere-se, mais particularmente, a um sistema de soldagem à resistência e método para ligar por solda uma pluralidade de peças de trabalho utilizando projeções embutidas dentro de uma camada adesiva.

2. Explicação da técnica anterior

Soldagem à resistência de pontos múltiplos (por exemplo, soldagem por ponto ou contínua convencional,) permanece como o método mais comum, em várias indústrias, de unir peças de trabalho metálicas, incluindo a fabricação e construção de automóvel. Neste método, as peças de trabalho 1, 2 são, tipicamente, presas em uma condição fixa e, depois, encaixadas por dois eletrodos 3, 4, como mostrado na FIG. 1. Os eletrodos 3, 4 funcionam para transmitir co-extensivamente uma força sustentada e uma corrente elétrica através de peças de trabalho até que a resistência combinada em suas interfaces gere energia calorífica suficiente para produzir uma poça de solda em fusão entre elas. Entretanto, indesejavelmente, anomalias externas e considerações estéticas também são freqüentemente experimentadas. Por exemplo, depressões causadas pela força exsudada emcima das peças de trabalho (FIG. Ia), lascas (ou seja, peças curtas de material varando o lado da raiz da junta de solda), e salpicos (isto é, satélites formados por gotículas soltas de material em fusão durante a soldagem) são apenas alguns dos subprodutos comuns dos processos de soldagem à resistência.

Estas considerações estéticas são corrigidas, tipicamente, durante um processo de acabamento, onde as depressões são carregadas e os tensoativos são polidos antes da pintura. Entretanto, invariavelmente, estes processos de acabamento resultam em maiores custos, incluindo, mas não de modo limitativo, material e mão de obra adicionais. A necessidade de corrigir considerações estéticas resulta igualmente em um período mais longo de fabricação, impactando, desse modo, a produtividade. Mesmo quando um processo de acabamento é provido, restam traços de anomalias externas e freqüentemente são facilmente detectáveis através da pintura.

Finalmente, outra consideração em relação à soldagem por fusão envolve a produção de áreas inter-metálicas relativamente quebradiças, que se formam dentro da junta quando peças de trabalho de materiais diferentes (como alumínio e aço) são mutuamente fundidas. Estas áreas apresentam, tipicamente, uma menor resistência de suporte de carga em comparação com as áreas homogêneas da junta.

Mais recentemente, outros métodos de unir metalurgicamente peças de trabalho foram desenvolvidos, utilizando outra tecnologia menos impactante esteticamente, como brasagem por laser termal, algumas formas de soldagem em estado sólido (por exemplo, por atrito, ultra-sônica, ou explosiva), e ligação por difusão. Entretanto, deve ser apreciado que estesmétodos apresentam tecnologias mais complexas e conseqüentemente, mais caras em comparação com a soldagem por resistência convencional. Por isto, estas tecnologias conseguiram penetração limitada no mercado e estão relegadas a subconjuntos relativamente pequenos de aplicações.

Outro método convencional ainda de se unir peças de trabalhoé a ligação adesiva. Este método utiliza um epóxi, ou camada adesiva, para juntar as peças de trabalho 1, 2. Deve ser apreciado, adicionalmente, que a ligação adesiva não exige entrada de energia de soldagem para coalescer o material de base e, desse modo, formar a junta. Além disso, deve ser apreciado que a ligação adesiva forma uma vedação melhor, que separa o interior do conjunto de contaminantes externos, resultando em menos deformação de superfície do que as produzidas pelas aplicações de soldagem da técnica anterior de extensão comparável. Entretanto, também deve ser apreciado que este método de junta prove, tipicamente, resistência global menor, em comparação com juntas soldadas.

Portanto, permanece na técnica uma necessidade de um método de unir uma pluralidade de peças de trabalho, facilmente implementado, que combine os benefícios das aplicações da ligação adesiva e por soldagem e que, mais particularmente, reduza as anomalias de superfície externas e considerações estéticas, embora mantendo a resistência superior da soldagem e as vedações protetoras da ligação adesiva.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Em resposta a esta necessidade, é apresentado um método aperfeiçoado de ligação por solda de uma pluralidade de peças de trabalho, iguais ou diferentes, que elimina anomalias da superfície externa. O método envolve o uso de uma camada adesiva tendo uma pluralidade de projeções embutidas na mesma. O sistema e o método da invenção aqui apresentados são úteis, entre outras coisas, para prover uma solução implementada facilmente que não exija equipamento de soldagem à resistência novo, ou adicional.

O método é útil para produzir soldas por fusão invisíveis, o que o torna ideal para soldas externas de produto (ou seja, soldas onde a superfície externa de uma ou de ambas as peças de trabalho encaixadas apresentam uma superfície de produto externa). Deve ser apreciado que,reduzindo-se a quantidade e, mais preferencialmente, eliminando-se anomalias de superfície externa, reduz-se a necessidade e a extensão de um processo de acabamento e, desse modo, resultando em uma redução dos custos acima mencionados.

O método é, além disso, utilizado para prover uma junta vedada que forma uma barreira contra os contaminantes externos, como óleo, graxa, água, e matéria particulada. O método da invenção produz uma junta ligada adesivamente e soldada, combinada, que apresenta maior resistência estrutural em comparação com a ligação adesiva ou por soldagem individualmente. Quando usado em uma montagem de automóvel, como a construção da plataforma do teto, também deve ser apreciado que a invenção produz melhor qualidade de solda, uma vez que uma área de ligação maior é realizada, e permite que a largura da canaleta do teto seja reduzida. Finalmente, é apreciado que o processo da invenção de embutir umapluralidade de projeções em uma camada de material adesivo elimina a necessidade consumidora de tempo de fabricar as projeções, eliminando, desse modo, a necessidade de uma estação de fabricação e/ou hardware.

Um primeiro aspecto da invenção refere-se a um método para ligar por solda uma pluralidade de peças de trabalho definindo superfícies mais externas adequadas, utilizando pelo menos uma camada adesiva contínua, compreendendo material adesivo e uma pluralidade de projeções embutidas na mesma. O método compreende as etapas de fixar a camada em uma posição de solda em relação a uma das peças de trabalho e, depois, fixar o restante das peças de trabalho em relação à camada e às peças de trabalho, de modo a apresentar uma condição fixa relativa. Nesta condição, cada projeção e camada(s) são posicionadas intermediariamente entre peças de trabalho adjacentes, de modo que cada projeção e as peças de trabalho adjacentes definam cooperativamente pelo menos um eixo inicial de encaixe. O método é finalizado, geralmente, encaixando adequadamente as superfíciesao longo do eixo com um aparelho de solda à resistência para deformar e fundir as projeções, e aquecer o material adesivo até uma temperatura mínima, de modo a formarem cooperativãmente a junta.

Desse modo, um segundo aspecto da invenção refere-se a um artigo de fabricação adaptado para uso com o processo para ligar por solda da invenção. O artigo de fabricação compreende uma camada de material adesivo e uma pluralidade de projeções metálicas espaçadas, embutida na mesma.

Outros aspectos e vantagens da presente invenção, incluindo configurações de projeção preferidas, bem como, métodos para realizar a ligar por solda associativa serão aparentes da descrição detalhada a seguir de modo(s) de realização preferido(s) e figuras de desenho que a acompanha.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DE VÁRIAS VISTAS DO DESENHO

Modos de realização preferidos da invenção estão descritos abaixo em detalhe em referência às figuras de desenho anexas, onde:

A FIG. 1 é uma vista em perfil de um aparelho de solda à resistência de ponto da técnica anterior e uma pluralidade de peças de trabalho, em uma condição antes da soldagem;

A FIG. Ia é uma vista em perfil do aparelho da técnica anterior e peças de trabalho mostrados na FIG 1, em uma condição pós soldagem, ilustrando particularmente depressões de superfície externa;

A FIG. lb é uma vista em perfil de um aparelho de solda da técnica anterior tendo uma armação estrutural em forma de "C";

A FIG. 2 é uma vista em perfil de um sistema de soldagem à resistência, de acordo com um modo de realização preferido da presente invenção, onde uma projeção de corpo livre, apresentando uma configuração de seção transversal circular, está posicionada intermediariamente entre as primeira e segunda peças de trabalho;

A FIG. 2a é uma vista em perfil do sistema mostrado na FIG.2, após a força de soldagem e antes da carga de corrente ter sido aplicada às peças de trabalho e à projeção;

A FIG. 2b é uma vista em perfil do sistema mostrado na FIG. 2, após a força de soldagem e a carga de corrente ter sido aplicadas às peças de trabalho e à projeção;

A FIG. 3 é uma vista em perfil de uma projeção de corpo livre tendo superfícies curvilíneas de topo e de base espaçadas, de acordo com um modo de realização preferido da presente invenção, posicionada intermediariamente entre as primeira e segunda peças de trabalho;

A FIG. 4 é uma vista em perspectiva de uma projeção de corpo livre tendo uma seção transversal losangular com bordas chanfradas, de acordo com um modo de realização preferido da presente invenção, encaixada por um aparelho de solda de eletrodo duplo (em vista parcial), ilustrando particularmente interfaces projeção-peça de trabalho e eletrodo-peça detrabalho;

A FIG. 4a é uma vista em perfil da projeção e peças de trabalho mostradas na FIG. 4, ilustrando particularmente a projeção posicionada intermediariamente entre as primeira e segunda peças de trabalho;

A FIG. 5 é uma vista em perspectiva de uma projeção anular tendo uma seção transversal horizontal quadrada, de acordo com um modo de realização preferido da presente invenção;

A FIG. 6 é uma vista em perspectiva de uma projeção anular tendo uma seção transversal horizontal circular, de acordo com um modo de realização preferido da presente invenção;

A FIG. 7 é uma vista em perspectiva de uma projeção de corpo livre tendo seção transversal vertical em forma de "H", de acordo com um modo de realização preferido da presente invenção;

A FIG. 8 é uma vista em perfil da projeção mostrada na FIG.A FIG. 9 é uma vista em perspectiva de uma peça de trabalho inferior, de uma projeção recém colocada na posição de solda, e um dispensador de rolo compreendendo um carretei dispensador, uma fita enrolada tendo uma pluralidade de projeções embutidas na mesma, um ejetor de projeção, e um carretei de recepção, de acordo com um modo de realização preferido da invenção;

A FIG. 10 é uma vista em perfil lateral de uma porção da fita mostrada na FIG. 9;

A FIG. 10a é um seção transversal da porção de fita mostradana FIG., 10, tomada ao longo da linha A-A na mesma;

A FIG. 11 é uma vista em perspectiva de uma peça de trabalhoinferior, uma projeção e uma porção envolvente de fita recém colocada na

posição de solda, e um dispensador de rolo compreendendo um carretei dispensador, uma fita enrolada tendo uma pluralidade de projeções embutida na mesma, um ejetor de projeção modificado e cortador de fita, e um carreteide recepção, de acordo com um modo de realização preferido da invenção;

A FIG. 12 é uma vista em perfil esquemática de umapluralidade de peças de trabalho, uma camada adesiva tendo projeções esféricas embutidas na mesma, e uma pluralidade de eletrodos em uma condição antes da ligação por solda, de acordo com um modo de realizaçãopreferido da presente invenção;

A FIG. 12a, é uma vista esquemática em perfil das peças detrabalho, camada, projeção e eletrodos mostrados na FIG. 12, em uma condição pós ligação por solda;

A FIG. 13 é uma vista planar de uma camada alongada,ilustrando particularmente uma pluralidade de projeções esféricas, materialadesivo, e espaçamento de projeção constante, de acordo com um modo derealização preferido da invenção;A FIG. 13a é uma vista planar de uma camada em forma de cruz tendo espaçamento de projeção reduzido adjacente as bordas laterais mais externas, de acordo com um modo de realização preferido da invenção; e A FIG. 13b é uma vista planar de uma camada apresentando uma configuração de chapa planar, ilustrando, particularmente, uma pluralidade de projeções, ou fios alongados, em uma configuração de malha, e material adesivo descontínuo em um padrão de faixa radial, de acordo com um modo de realização preferido da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se a um sistema 10 (FIGS. 2 - 13b) e método de produzir uma solda por ponto, ou contínua, invisível 12 (FIG. 3) entre uma pluralidade de peças de trabalho 14, 16, como duas chapas "empilhadas" de metal em chapa automotiva. O sistema da invenção 10 é configurado para produzir a solda invisível 12 correspondente ao exterior doconjunto de peça de trabalho construído (comparar FIGS. Ia e 2b). Quer dizer, deformações ou anomalias da superfície externa, como depressões de superfície, não são formadas durante o método de soldagem à resistência da invenção, aqui descrito. É apreciado que a invenção, conseqüentemente, aumenta o apelo estético e reduz os custos de fabricação associados ao produto montado. A invenção é adaptada para uso com dispositivos de soldagem à resistência de pontos múltiplos convencionais, como o aparelho 18 descrito, de modo geral, na FIG. lb, e não exige equipamento de soldagem e/ou modificações adicionais.

Nos modos de realização ilustrados, é mostrada uma pluralidade de duas peças de trabalho 14, 16 de igual espessura; entretanto, o sistema da invenção 10 pode ser utilizado para soldar invisivelmente uma pluralidade maior, ou componentes estruturais tendo espessura variável ou, configuração de outro modo, modificando-se e aplicando os ensinamentos do sistema 10, quando necessário. As peças de trabalho 14, 16 apresentampreferivelmente configurações planares (FIGS. 2 e 4) definindo de modo geral superfícies planas e bordas periféricas, e podem ser formadas de uma ampla faixa de metais, incluindo aço e liga de alumínio. Na posição de solda, as peças de trabalho 14, 16 apresentam superfícies externas encaixáveis opostamente 14a, 16a, e superfícies internas 14b, 16b adequadas e paralelas à superfície externa correspondente (FIG. 2).

Como ilustrado e aqui descrito adicionalmente, a solda da invenção 12 é produzida encaixando-se pelo menos uma projeção de corpo livre 20 posicionada intermediária às peças de trabalho 14, 16 com um aparelho de solda à resistência 18. O aparelho 18 pode apresentar um aparelho de solda de lado único, de modo a simplificar o processo de montagem. Nesta configuração, um bloco de reforço condutor (não mostrado) pode ser provido para suportar a peça de trabalho inferior 16 adjacente à solda 12, ou em uma localização conveniente espaçada da junta. Se as peças de trabalho 14, 16 e a projeção 20 apresentarem rigidez suficiente, então, não é necessário um suporte.

Mais preferivelmente, o sistema 10 inclui um aparelho de solda de eletrodo duplo 18 (como mostrado de modo geral nos modos de realização ilustrados), como o tipo tendo uma armação estrutural em forma de C 22 (FIG. lb). Nesta configuração, o aparelho 18 inclui um primeiro eletrodo 24, um mecanismo de transporte, (não mostrado), e um eletrodo de segurança idêntico 26. Como conhecido na técnica, os eletrodos 24, 26 encaixam opostamente as peças de trabalho 14, 16, para transmitir sobre as mesmas uma força de soldagem e completar um potencial elétrico. Desse modo, os eletrodos 24, 26 são configurados preferivelmente para contatar as superfícies da peça de trabalho 14a, 16a adjacentes à projeção 20, de modo a maximizar a força aplicada e minimizar o caminho de deslocamento da corrente através da projeção 20. Como aqui descrito adicionalmente, o aparelho preferido 18 é operável para transmitir a força e a carga de correntenão-concorrentemente, quando o mecanismo de acionamento de força (igualmente não mostrado) é atuado pela primeira vez.

Quando é desejada soldagem contínua, o aparelho 18 inclui eletrodos de roda que encaixam giratoriamente as peças de trabalho 14, 16, como conhecido na técnica. A largura da projeção é preferivelmente menor do que a largura da roda do eletrodo, mas uma dimensão lateral máxima não é definida. Nesta configuração, é apreciado que soldas alongadas e mesmo sinuosas, complexas, podem ser produzidas. É apreciado também que a invenção prove os benefícios adicionados de determinar a precisão da formação de solda, mais do que pela colocação e configuração da projeção, do que pela precisão do caminho da roda do eletrodo.

As superfícies internas 14b; 16b das peças de trabalho são espalhadas pela projeção de corpo livre 20 e confinam com a mesma. Como resultado, a projeção 20 e as peças de trabalho 14, 16 definem, cooperativamente, pontos de contato de topo e de base p, e pelo menos um eixo de encaixe a, passando através dos pontos (FIG. 2). Como mencionado previamente, uma vez a projeção 20 posicionada corretamente, e as peças de trabalho 14, 16 e a projeção 20 presas em uma condição relativamente fixa (por exemplo, grampeamento), as superfícies externas 14a, 16a são encaixadas pelo aparelho de solda 18, de modo a transmitir a força e a corrente coaxialmente com o eixo, ou eixos de encaixe. E apreciado que um adesivo 20a afixado à projeção 20, ou peças de trabalho 14, 16, ou magnetismo, podem ser utilizados para ajudar a reter a projeção na posição de solda (antes do grampeamento).

A projeção 20 e peças de trabalho 14, 16 preferidas são configuradas cooperativamente de modo que a projeção 20 se deforme e funda completamente antes de qualquer deformação das peças de trabalho 14, 16 nas, ou perto de suas superfícies externas 14a, 16a. Para este fim, a projeção 20 consiste de material tendo uma temperatura de fusão médiamenor do que aquela do material(ais) da peça de trabalho; e mais preferivelmente, menor do que noventa porcento da temperatura de fusão do material da peça de trabalho. Uma vez fundida, a projeção 20 forma predominantemente uma poça de solda. Entretanto, é apreciado que uma pequena quantidade de material da peça de trabalho também se funde ao longo das interfaces projeção-peça de trabalho, como parte de um processo de "umidificação". O processo de umidificação permite a formação de ligações metalúrgicas entre a projeção 20 e as peças de trabalho 14, 16.

Materiais de projeção apropriados incluem aço doce, ligas de alumínio, fio de silício-bronze, ou uma combinação destes. O material aplicado é selecionado baseado nas propriedades físicas e químicas, incluindo a "capacidade de umedecer" relativa, dureza e temperaturas de fusão, do material(ais) da peça de trabalho. Por exemplo, quando o material da peça de trabalho for aço eletrogalvanizado, uma projeção de silício-bronze 20 é preferivelmente utilizada, porque é apreciado que esta combinação de materiais produz umidificação suficiente ao longo das interfaces projeção-peça de trabalho. Em outro exemplo, quando as peças de trabalho 14, 16 são formadas de aço duro, a projeção 20 consiste preferivelmente de aço doce tendo um revestimento de zinco eletrogalvanizado de 5 a 10 mícrons (ou seja, IO"6 m) de espessura, uma vez que é apreciado que o revestimento de zinco umedece facilmente o material brasado da peça de trabalho.

Para impedir ainda mais a deformação da superfície externa, a projeção 20 é configurada de modo a apresentar interfaces projeção-peça de trabalho de topo e de base mínimas, como determinável pela seção transversal lateral e profundidade da projeção 20. Cada interface projeção-peça de trabalho, pwi, apresenta uma área substancialmente menor do que (por exemplo, menor do que setenta e cinco e, mais preferivelmente, menor do que vinte e cinco porcento de) cada uma das interfaces eletrodo-peça de trabalho, ewi (FIG. 4). A projeção 20 apresenta um perfil de largura, quando medido aolongo de sua altura, h, que mantém esta relação, quando a projeção funde. É apreciado que as áreas menores das interfaces projeção-peça de trabalho comparadas às áreas das interfaces eletrodo-peça de trabalho, resultam em maior pressão sendo exercida sobre a projeção 20. Mais preferivelmente, para aumentar ainda mais esta relação, são utilizados eletrodos de topo e de base modificados 24a, 26a (FIG. 4a) definindo superfícies de encaixe planas da peça de trabalho, substancialmente (por exemplo, 1,5 a 3 vezes) maiores em diâmetro do que aquelas dos eletrodos de tamanho padrão.

Em uma configuração apropriada, a projeção 20 apresenta superfícies de encaixe curvilíneas que provêm pontos singulares de contato, p. Por exemplo, a projeção 20 pode definir uma seção transversal puramente circular, como mostrado na FIG. 2. Alternativamente, as superfícies curvilíneas podem ser espaçadas verticalmente, ou alongadas, como mostrado na FIG. 3, de modo a aumentar o volume da projeção, manter um único ponto de contato lateral, e reduzir a largura lateral máxima da projeção. É apreciado que um único ponto de contato inicial, como em uma projeção esférica ou elipsoidal 20, maximiza a pressão na, e conseqüentemente minimiza a força de soldagem exigida para deformar inicialmente a projeção 20.

Outras configurações de projeção incluem formas da seção transversal poligonais, como a configuração em diamante mostrada nas FIGS. 4 e 4a. Nesta configuração, as bordas do diamante são preferivelmente chanfradas para apresentar superfícies de encaixe planas da peça de trabalho 20a com não mais de lmm na largura; e a projeção 20 é orientada de modo a encaixar as peças de trabalho 14, 16 ao longo das superfícies de encaixe planas 20a.

A projeção 20 define, além disso, um comprimento longitudinal global, / (FIG. 7) que muda durante a fusão baseado na configuração longitudinal da projeção versus a altura do encaixe. Em relação a isto, é apreciado que um segmento de fio, por exemplo, apresenta um /geralmente constante, enquanto uma projeção esférica 20 apresentará um / mudando constantemente enquanto funde. A altura (FIG, 8) e o comprimento (FIG. 7) da projeção 20 são dimensionados para produzir o tamanho/área de junta de solda desejados, e são determinados mais especificamente baseado no material e aplicação da peça de trabalho. Por exemplo, quando as peças de trabalho 14, 16 consistirem essencialmente de aço, a espessura da peça de trabalho estará entre 0.6 e 2mm e a aplicação faz a provisão de uma junta efetiva altamente crítica, o comprimento da projeção estando de preferência dentro da faixa de 5 a 20mm. Mais preferencialmente, o comprimento da projeção é aproximadamente, 9mm para uma espessura da peça de trabalho dentro de uma faixa de 0,6 a l,2mm e, aproximadamente, 12mm dentro de uma faixa de 1,2 a 2mm. O diâmetro da projeção está dentro da faixa de 0,6 a 2mm e, mais preferivelmente, 0,9 milímetros para espessura da peça de trabalho dentro da faixa de 0,6 a l,2mm, e 1,4 milímetros para a espessura dentro da faixa de 1,2 a 2mm.

Em outro modo de realização, a projeção 20 pode apresentar uma configuração longitudinal anular tendo uma espessura de parede dentro da faixa de 1 a 3mm. Nas FIGS. 5 e 6 são mostrados modos de realização quadrado e circular desta configuração. Quando a soldagem por ponto tiver que ser executada, a projeção anular 20 apresenta um diâmetro externo máximo que não é maior do que a dimensão lateral mínima das interfaces eletrodo-peça de trabalho. É apreciado que nesta configuração a área de cobertura da solda (ou seja, área efetiva da solda) é mantida, mesmo que a quantidade de material da projeção a ser fundido, e conseqüentemente a força de soldagem e carga de corrente requeridas, sejam reduzidas.

Finalmente, em ainda outro modo de realização mostrado nas FIGS. 7 - 9, a projeção 20 pode apresentar uma seção transversal vertical em forma de H formada por uma barra transversal 28 que bissecta e interconecta dois membros externos preferivelmente paralelos 30, 32. Nesta configuração,a projeção 20 é orientada de modo a encaixar as peças de trabalho 14, 16 ao longo dos topos e bases dos membros externos paralelos 30, 32. Assim, as interfaces projeção-peça de trabalho iniciais, nesta configuração, estão limitadas à espessura de parede T, e profundidade d. Como mostrado na FIG.8, a barra transversal 28 apresenta uma largura, /, e uma altura, ou uma espessura t; enquanto os membros externos 30, 32 ainda apresentam uma altura h. Mais preferivelmente, o comprimento da barra transversal e a altura do membro externo são configurados cooperativamente, de modo que / seja igual a h vezes um múltiplo dentro da faixa de 3 a 8. Por exemplo, h pode estar dentro da faixa de 0,7 a 2mm, T dentro da faixa de 0,5. a l,5mm, / dentro da faixa de 3 a 8mm, t dentro da faixa de 0,2 a 0,5mm, e d dentro da faixa de 0,6 a 1,2mm.

Em operação, a solda 12 é formada preferivelmente por um aparelho de solda 18 operável para transmitir a força de soldagem por um período mínimo (por exemplo, 300ms) antes de transmitir a carga de corrente (FIGS. 2 - 2b). Como mostrado na FIG. intermediária 2a, é apreciado que sob uma carga de força pura a projeção 20 pode ser submetida à deformação visível, quando ocasionada por um material de peça de trabalho mais duro. Entretanto, mais preferivelmente, a projeção 20 não apresenta deformação sob a carga de força aplicada. É apreciado que a tensão gerada também facilita a fusão uma vez aplicada a carga corrente, resultando, com isso, em conservação de energia. A força e as cargas de corrente são, então, aplicadas concorrentemente por um período sustentado suficiente para fundir a projeção 20 (por exemplo, 5 a 50ms).

Imediatamente após a fusão completa da projeção 20, a força e as cargas de corrente são desligadas, de modo que a deformação não comece a se formar nas superfícies externas 14a, 16a (FIG. 2b). Ambos os períodos são preferivelmente otimizados, por erro e acerto, para uma dada aplicação (ou seja, conjunto de variáveis) e gravados em uma mídia de armazenamento (não mostrada).Em um segundo modo de operação, o sistema preferido 10 é configurado para posicionar autonomamente a projeção 20 em uma instalação de linha de montagem e para isto, inclui um dispensador de rolo 34, como do tipo usado para colocar rebites durante aplicações convencionais de ligação por rebite. Como mostrado nas FIGS. 9 - 11, o dispensador de rolo 34 inclui um carretei dispensador 36 armazenando uma fita enrolada 38 tendo uma pluralidade de projeções espaçadas igualmente 20, embutida na mesma, e um carretei de recepção 40. Um ejetor (ou "canhão") 42 é utilizado para remover as projeções da fita 38 (FIG. 9). O dispensador 34 é configurado para se deslocar para uma posição de colocação uma vez a peça de trabalho inferior 16 tenha sido fixada corretamente, e para fora da posição de colocação uma vez uma projeção 20 tenha sido ejetada e posicionada corretamente. Após a peça de trabalho superior 14 estar fixada sobre a projeção 20, a solda 12 é produzida, as peças de trabalho juntadas 14, 16 são removidas, e uma nova peça de trabalho inferior 16 ter sido fixada corretamente, a fita 38 é avançada pelo espaçamento de uma projeção, e o dispensador 34 é retornado para a posição de colocação. Em uma configuração exemplificativa (FIGS. 9 - 11), a fita 38 é avançado encaixando e tracionando uma pluralidade de furos de periferia 44 definidos pela fita 38 com garras 46 apresentadas pelo carretei de recepção 40. Alternativamente, é apreciado que o dispensador 34 pode apresentar uma estação fixa, onde a peça de trabalho e a projeção recém posicionada 20 executam o deslocamento. A fita pode ter de 10 a 15mm de largura e 0,5mm de espessura.

O dispensador 34 e o aparelho 18 são preferivelmente controlados de modo programável, e apresentam um sistema de controle de retroalimentação 10 de circuito fechado. Nesta configuração, por exemplo, o sistema 10 pode incluir adicionalmente pelo menos um sensor 48 (FIG. 11) operável e orientado para detectar se as peças de trabalho 14, 16 e/ou a projeção 20 foram posicionadas corretamente. O sensor 48 é acopladocomunicativamente (por exemplo, conectado por tecnologia de cabo ou sem fio de curto alcance) ao dispensador 34 e ao aparelho 18 através de um controlador (não mostrado). É apreciado que isto facilita um processo de montagem em massa, onde soldagem com projeção invisível é executada para juntar uma grande pluralidade de conjuntos de peças de trabalho durante um período da soldagem. Além disso, o sistema 10 pode ser configurado programavelmente para acessar a mídia de armazenamento, de modo a retornar períodos otimizados determinados previamente para dada uma aplicação.

Em um terceiro modo de operação, a fita 38 é formada de material que forma um vedador adesivo quando aquecida a uma temperatura mínima. Nesta configuração, o modo inclui adicionalmente o posicionamento da projeção 20 e de uma porção envolvente 50 da fita na posição de solda. A porção 50 é produzida, por exemplo, cortando-a do restante da fita 38 com umejetor modificado 42a (FIG. 11). A porção 50 é presa na condição fixa em adição à projeção ainda embutida 20. Quando as peças de trabalho 14, 16 são encaixadas pelo aparelho de solda 18 para fundir a projeção 20, a porção 50 é aquecida à temperatura mínima. Como resultado, é formada uma barreira adesiva que encerra completamente a solda 12, e uma vez curada durante um processo de acabamento/pintura, liga ainda mais as peças de trabalho 14, 16. Assim, é apreciado que esta configuração aumenta significativamente a capacidade da junta e a veda contra impurezas prejudiciais, tais como umidade, óleo, e sujeira, e condições, como corrosão galvânica.

Em continuação, é apreciado que a configuração posterior pode incluir uma pluralidade de projeções 120, como mostrado na FIG. 12. Mais particularmente, as FIGS. 12 e 12a mostram uma camada adesiva 150 tendo uma pluralidade das projeções 120 embutidas na mesma, em condições pré e pós ligação por solda. A camada 150 é interposta entre, de modo a ser encaixada de forma tangível a ambas as peças de trabalho 14, 16, ao longo dasáreas de encaixe da superfície. A camada preferida 150 consiste de um material adesivo baseado em epóxi. Na posição de solda, a camada apresenta, preferivelmente, uma forma alongada definindo um eixo longitudinal igual àquele da junta desejada; entretanto, está bem dentro do âmbito da invenção que configurações alternativas sejam utilizadas, como uma chapa planar, ou a configuração em forma de cruz mostrada na FIG. 13 a.

Como mostrado na FIG. 12, as projeções 120 são preferivelmente espaçadas simetricamente, e, quando definindo um diâmetro médio, espaçadas por uma distância não menos do que a metade do diâmetro, de modo que cada projeção 120 se expanda livremente durante a fusão e não encaixe projeções adjacentes 120 (FIG. 12a). Entretanto, é apreciado que o espaçamento das projeções 120 pode variar ao longo do comprimento longitudinal ou da largura lateral da camada 150. Por exemplo, o espaçamento pode ser reduzido em direção às bordas da camada 150 de modo a prover uma junta mais forte que seja melhor configurada para suportar forças de descamação nestas localizações (FIG. 13a).

As projeções 120 são de tamanho predeterminado (correlativo ao espaçamento), e, de preferência, apresentam diâmetros dentro da faixa 0,5 a lmm. As projeções 120 são formadas do metal típico usado durante a soldagem por fusão (por exemplo, revestimento de zinco eletrogalvanizado, ligas de alumínio, aço, etc), e, preferivelmente, consistem essencialmente de liga de silício-bronze. É apreciado que as projeções podem ser idênticas ou apresentem constituintes diferentes quando uma junta agregada for desejada.

Igualmente mostrado nas FIGS. 12-13a, cada projeção 120 é preferivelmente esférica na forma, de modo que um único eixo de encaixe inicial seja definido entre a projeção 120 e as peças de trabalho 14, 16. Entretanto, como mencionado previamente, as projeções 120 podem apresentar configurações alternativas, como formas poligonal, cilíndrica e elipsoidal, quando uma pluralidade de eixos de encaixe iniciais é definida.Além disso, quando a camada 150 apresenta uma configuração de chapa planar, as projeções 120 podem apresentar configurações de fio alongado, orientadas em um malha, como mostrado na FIG. 13b. Quando é utilizada uma malha, é apreciado que a camada de chapa planar pode apresentar regiões descontínuas de material adesivo, como as faixas radiais 150a também mostradas na FIG. 13b.

Ao se ligar por solda metal em chapa, como a de um teto de veículo, a uma chapa de base, como a lateral do corpo do veículo, é apreciado que a presente invenção resulta na expansão da área de ligação, e mais particularmente, na expansão da área de cobertura dos eletrodos (por exemplo, 20mm x 7mm). Os eletrodos 24a, 26a e a camada 150, conseqüentemente, são configurados de acordo, cooperativamente. Alternativamente, é apreciado adicionalmente que os eletrodos 24a, 26a podem encaixar apenas uma porção da camada 150, de cada vez, para formar seqüencialmente a junta. Mais preferivelmente, quando os eletrodos 24a, 26a apresentam rodas de eletrodo, as rodas apresentam uma largura lateral maior do que aquela da camada 150, e são operáveis para encaixar giratoriamente as peças de trabalho 14, 16 ao longo do eixo longitudinal da camada 150, de modo que a soldagem seja executada ao longo de todo o comprimento da junta em uma única passagem.

Desse modo, em operação, a camada adesiva 150 é aplicada a uma peça de trabalho inferior pré-posicionada 16, como a lateral do corpo de um veículo; a peça de trabalho superior 14, como o teto do veículo, é posicionada, então, sobre a camada 150 e fixada em relação a ela e, por fim, a camada 150 é soldada usando-se o aparelho de soldagem 18 no modo multi-etapa descrito previamente. Finalmente, devido à camada adesiva 150, incluindo as projeções embutidas 120, cobrir toda a área da junta, os eletrodos de soldagem 24a, 26a podem ser desencaixados das localizações de projeção, uma vez que é apreciado que o posicionamento do eletrodo não precisa ser tãopreciso quanto no caso da soldagem com projeção tradicional.

As formas preferidas da invenção descritas acima devem ser usadas apenas como ilustração, e não devem ser utilizados em um sentido de limitação na interpretação do escopo da presente invenção. Modificações óbvias aos modos de realização e modos de operação exemplificativos, como aqui determinados, poderiam ser feitas prontamente por aqueles peritos na técnica sem fugir do espírito da presente invenção. O inventor, por meio desta, firma sua intenção de confiar na Doutrina dos Equivalentes para avaliar o escopo da presente invenção como pertencendo a qualquer aparelho, sistema ou método que não fuja materialmente do escopo literal da invenção, determinado pelas reivindicações a seguir. Lista de rótulos de referência

1. peça de trabalho

2. peça de trabalho

3. eletrodo

4. eletrodo

5. depressões

10. sistema da invenção 12. solda

14. peça de trabalho; 14a. superfície de encaixe externa; 14b. superfície interna

16. peça de trabalho; 16a. superfície de encaixe externa; 16b. superfície interna

18. aparelho de soldagem

20. projeção; 20a. superfície de encaixe plana 22. armação em forma de C

24. primeiro eletrodo; 24a. eletrodo modificado tendo face maior

26. eletrodo de suporte; 26a. eletrodo de suporte modificado que tendo facemaior28. barra transversal

30, 32. membros verticais

34. dispensador de rolo

36. carretei dispensador

38. fita enrolada

40. carretei de recepção

42. ejetor;

42a ejetor modificado

44. furos da periferia

46. garras para encaixar e tracionar a fita

48. sensor

50 porção de fita envolvente a. eixo de encaixe p. ponto de contato

pwi. interface projeção-peça de trabalho

ewi. interface eletrodo-peça de trabalho

120. projeções embutidas plurais

150. camada adesiva

150a. faixas radiais de material

Claims

1. Método para ligar por solda uma pluralidade de peças detrabalho definindo superfícies mais externa opostas utilizando pelo menosuma camada compreendendo material adesivo e uma pluralidade de projeções de corpo livre embutidas, caracterizado pelo fato de compreender as etapasde:a. fixar a mencionada pelo menos uma camada em umaposição de solda em relação a uma das mencionadas pluralidade de peças detrabalho; b. fixar o restante das peças de trabalho em relação àmencionada pelo menos uma camada e a mencionada uma da pluralidade depeças de trabalho, de modo a apresentar uma condição fixa relativa, onde cadaprojeção e a mencionada pelo menos uma camada são posicionadasintermediariamente entre peças de trabalho adjacentes, de modo que cadaprojeção e as peças de trabalho adjacentes definam cooperativamente pelomenos um eixo de encaixe inicial; ec. encaixar opostamente as superfícies ao longo domencionado pelo menos um eixo com um aparelho de soldagem à resistênciapara deformar e fundir as projeções, e aquecer o material adesivo até umatemperatura mínima, de modo à cooperativamente formar uma junta.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de cada projeção apresentar uma configuração esférica definindo umúnico eixo de encaixe inicial com as peças de trabalho.

3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelofato de cada projeção apresentar uma configuração esférica tendo umdiâmetro dentro da faixa de 0,5 a lmm.

4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de cada projeção apresentar uma forma cilíndrica, e definir umapluralidade de eixos de encaixe iniciais com as peças de trabalho.

5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado peloJ fato de cada projeção ser formada de material selecionado do grupoconsistindo essencialmente de aço doce tendo um revestimento de zincoeletrogalvanizado, ligas de alumínio, e liga de silício-bronze.

6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de pelo menos duas projeções ser formadas de material diferente.

7. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de cada projeção apresentar uma temperatura de fusão média menor doque noventa porcento da temperatura de fusão média das peças de trabalho.

8. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato das peças de trabalho ser formadas de aço duro, e cada projeção serformada de aço doce tendo um revestimento de zinco eletrogalvanizado de 5 a mícrons de espessura.

9. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato da camada apresentar uma dimensão lateral e longitudinal, cada projeçãoapresentar um diâmetro médio, e as projeções apresentarem espaçamentoconstante não menor do que a metade do diâmetro ao longo das dimensõeslongitudinal e lateral da camada.

10. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da camada definir bordas laterais e, as projeções definirem umprimeiro espaçamento dentro de uma porção central da camada e um segundoespaçamento menor do que o primeiro, adjacente às bordas laterais.

11. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato da camada definir bordas longitudinais e as projeções definirem um primeiro espaçamento dentro de uma porção central de camada e um segundoafastamento menor do que primeiro, adjacente às bordas longitudinais.

12. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato da camada apresentar uma dimensão lateral e os eletrodosapresentarem rodas de eletrodo tendo uma largura maior do que a dimensãolateral e configuradas para encaixar giratoriamente as peças de trabalho.

13. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da camada apresentar uma chapa planar, e as projeções apresentarem uma configuração de fio em malha.

14. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da camada compreender uma pluralidade de faixas radiais descontínuas de material adesivo.

15. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da camada apresentar uma configuração planar em forma de cruz.

16. Método para ligar por solda uma pluralidade de peças de trabalho definindo superfícies mais externas utilizando pelo menos uma camada adesiva contínua baseada em epóxi e uma pluralidade de projeções esféricas embutidas formadas de liga de silício-bronze, caracterizado pelo fato de compreender as etapas de:a. fixar a mencionada pelo menos uma camada em uma posição de solda em relação a uma das mencionadas pluralidade de peças de trabalho;b. fixar o restante das peças de trabalho em relação àmencionada pelo menos uma camada e a mencionada uma das mencionadaspluralidade de peças de trabalho, de modo a apresentar uma condição fixarelativa, onde cada projeção e a mencionada pelo menos uma camada estãoposicionadas intermediariamente entre peças de trabalho adjacentes, de modoque cada projeção e as peças de trabalho adjacentes definameooperativamente pelo menos um eixo de encaixe inicial; ec. encaixar opostamente as superfícies ao longo domencionado pelo menos um eixo com um aparelho de soldagem à resistênciatendo rodas de eletrodo, e girar as rodas ao longo do eixo longitudinal dacamada, de modo a deformar e fundir as projeções, e aquecer a camada atéuma temperatura mínima para formar eooperativamente uma junta.

17. Artigo de fabricação adaptado para uso com um processopara ligar por solda, caracterizado pelo fato de compreender uma camada dematerial adesivo e uma pluralidade de projeções metálicas espaçadasembutidas dentro da camada.

18. Artigo de fabricação de acordo com a reivindicação 17,caracterizado pelo fato do material adesivo ser baseado em epóxi e asprojeções ser formadas de liga de silício-bronze.

19. Artigo de fabricação de acordo com a reivindicação 17,caracterizado pelo fato da camada apresentar uma chapa planar, e as projeções apresentarem uma configuração de fio em malha.

20. Artigo de fabricação de acordo com a reivindicação 19,caracterizado pelo fato da camada compreender uma pluralidade de faixasradiais descontínuas de material adesivo.