ES2211209T3 - Material compuesto de dos chapas cobertoras de acero soldables entre si por resistencia y una capa intermedia, procedimiento para su fabricacion e instalacion para la realizacion del procedimiento. - Google Patents

Abstract

Material compuesto en forma de banda o tabla de dos chapas cobertoras (1, 2) de acero soldables por resistencia entre sí por medio de piezas distanciadoras (4, 4¿) conductoras de electricidad y de una capa intermedia (3) de un material de relleno (3¿) en el que están insertadas las piezas conductoras de electricidad (4), caracterizado porque las piezas distanciadoras (4, 4¿) conductoras de electricidad conformadas como vidrios de ojo de buey arqueados se encuentran aplastadas entre las chapas cobertoras (1, 2) y están soldadas por resistencia con las chapas cobertoras (1, 2).

Description

Material compuesto de dos chapas cobertoras de acero soldables entre sí por resistencia y una capa intermedia, procedimiento para su fabricación e instalación para la realización del procedimiento.

La invención se refiere a un material compuesto en forma de banda o tabla de dos chapas cobertoras de acero soldables entre sí por resistencia por medio de piezas distanciadoras conductoras de electricidad y una capa intermedia de un material de relleno en el que las piezas distanciadoras están insertadas.

La invención se refiere además a un procedimiento para la fabricación del material compuesto con forma de banda así como una instalación para la realización del procedimiento.

Ya son conocidos materiales compuestos del tipo mencionado así como el procedimiento para su fabricación. Semejantes materiales compuestos se utilizan, por ejemplo, como elemento de moldeo con embutición profunda en la construcción de automóviles, debido a que, en relación con su peso, ofrecen un alto momento de inercia de la superficie transversal y con ello una alta resistencia contra abolladuras y son capaces elevadas propiedades de amortiguación de vibración y del ruido de las piezas.

Los materiales compuestos se pueden suministrar como productos semiacabados en forma de rollo o en forma de tabla. En parte, los materiales compuestos seguirán siendo tratados también por los fabricantes y encargados del acabado, por ejemplo, transformándose en elementos de moldeo mediante embutición profunda, y después sometiéndolos a lacado catódico por inmersión con lacado al horno. Este tratamiento subsiguiente para obtener elementos de moldeo acabados puede, claro está, ser llevado a cabo también por un fabricante de coches.

En un material compuesto conocido del tipo anteriormente mencionado (documento DE-3834829-C2), las piezas conductoras de electricidad se componen de polvo de ferrosilicio, polvo de acero inoxidable o polvo de níquel, que está adicionado al material de relleno de plástico que forma la capa intermedia. En este material compuesto, el polvo con tamaño de grano desde el 70 hasta el 130% del espesor de la capa intermedia sirve para hacer que el material compuesto sea soldable por resistencia, de manera que éste pueda, en una posterior soldadura de costura con rodillo, o en una soldadura por puntos con chapa pura o una chapa compuesta del mismo tipo, producir la conexión eléctrica entre los electrodos de soldadura. La resistencia al cizallamiento entre las chapas cobertoras, por su parte, se consigue mediante la capa intermedia de plástico que está pegada a las chapas cobertoras. Por eso el espesor de la capa intermedia es de hasta aproximadamente 1 mm. En capas intermedias de este tipo fino debería ser también posible aplicar una mezcla de plástico y polvo cuyo tamaño de grano suponga hasta el 130% del espesor de la capa interna.

La invención se basa en el objetivo de desarrollar un material compuesto del tipo anteriormente mencionado, un procedimiento para su fabricación y una instalación para la realización del procedimiento. El material compuesto deber tener una capa intermedia muy gruesa en comparación con las chapas cobertoras y ser transformable especialmente mediante embutición profunda. Con ello las chapas cobertoras básicamente deben darle al material compuesto una rigidez y una resistencia al cizallamiento suficiente.

Según la invención, el material compuesto de la técnica anteriormente mencionada está caracterizado porque las piezas distanciadoras conductoras de electricidad conformadas como vidrio de ojo de buey arqueados están aplastadas entre las chapas cobertoras y están soldadas por resistencia con éstas.

En este material compuesto según la invención, las chapas cobertoras están unidas entre sí por los vidrios de ojo de buey unidos por soldadura, de manera que ya el material compuesto como producto semiacabado, es decir, antes de su tratamiento subsiguiente mediante transformación, tiene una alta resistencia al cizallamiento de las chapas cobertoras opuestas. Otra ventaja del material compuesto según la invención radica en el hecho de que las dos chapas cobertoras permanecen prácticamente lisas.

Según una configuración de la invención, el material de relleno se compone de resina epoxi especialmente reticulante, que no polimeriza hasta que no se alcanzan las temperaturas del lacado al horno. El empleo de un material de relleno semejante tiene la ventaja de que un recorte del material compuesto en un elemento de moldeo, especialmente a través de embutición profunda, se deja transformar sin problemas, porque la capa intermedia, debido a la resina epoxi aún no reticulada, ayuda a la deformación y las chapas cobertoras no se cargan más de lo admisible y/o la chapa cobertora se desprende de la capa intermedia. Al mismo tiempo se asegura también que la capa intermedia, debido a su condición resistente, no será empujada hacia afuera entre las dos chapas cobertoras durante la transformación. Finalmente se cuenta con un lacado por inmersión catódica al que tiene que ser sometido el elemento de moldeo, que no funde ni derrama la resina epoxi con las altas temperaturas que son comunes de un lacado al horno y que actúan durante un largo tiempo, sino que se polimeriza, con lo cual se produce la adhesión definitiva de la chapa cobertora con la capa intermedia y el elemento de moldeo mantiene una resistencia óptima contra abolladuras.

Como resina epoxi está indicada una mezcla de resina sólida y resina líquida en una proporción de 100 : 20 hasta de 100 : 10 y un endurecedor. A la resina epoxi se le debe adicionar un material reductor de la tendencia del material de relleno a fluir a altas temperaturas, como ácido silícico altamente dispersado. También se ha probado la transformación mediante embutición profunda cuando a la resina epoxi se le han adicionado microesferas huecas de vidrio, arcilla expansiva o aluminio. Semejantes esferas huecas se desplazan o se quiebran con facilidad, sin impedir el contacto de los vidrios de ojo de buey con las chapas cobertoras, porque los fragmentos son presionados contra la capa de cinc comúnmente prevista de la chapa cobertora o contra la propia chapa cobertora. Semejantes microesferas huecas deberían tener un diámetro de 70-130 \mum, especialmente de aproximadamente 100 \mum con un espesor de pared de < 10 \mum, es decir, tener una dimensión que sea en más de una décima menor que el espesor de la capa intermedia.

Además se ha mostrado ser ventajoso adivinar a la resina epoxi un material que mejore la adherencia adhesiva, como talco y/o un material que mejore la adherencia cohesiva, como volastonita. También resulta ventajoso adicionar a la resina epoxi al menos un inhibidor de la corrosión.

La parte del procedimiento del objetivo anteriormente citado se consigue aplicando en movimiento sobre una banda que sirve como primera chapa cobertora el material de relleno para la capa intermedia en estado pastoso y los vidrios de ojo de buey se presionan después de colocar el material de relleno en una hendidura de soldadura formada por dos electrodos en forma de rodillo sobre una banda introducida como segunda chapa cobertora al menos hasta que se produce el contacto con las chapas cobertoras y al soldarse con las chapas cobertoras son totalmente aplastados.

Un procedimiento semejante tiene la ventaja de la producción continuada de un producto semiacabado, en el que las chapas cobertoras están unidas entre sí en partes concretas concluyentemente mediante los vidrios de ojo de buey. El material de relleno puede plegarse o enrollarse después. Naturalmente, la condición para que pueda enrollarse es que el material de relleno sea propicio a la deformación en rollo. En tanto que el material de relleno correspondiente a una configuración de la invención, se compone de resina epoxi, polimerizada a temperaturas de lacado al horno, esto es posible sin problemas.

Para el proceso de fabricación se ha mostrado ventajoso que la soldadura de los vidrios de ojo de buey con las chapas cobertoras en la hendidura de soldadura termine antes de que se alcance la distancia mínima de la hendidura de soldadura. La siguiente compresión del material compuesto hasta alcanzar el tamaño menor sirve después para el postmodelado y permite la expulsión de eventuales gases originados durante la soldadura.

La aplicación de material de relleno para la capa intermedia se realiza preferentemente mediante extrusionado sobre la primera chapa cobertora, especialmente sobre una banda previamente calentada. En un material de relleno semejante es posible presionar los vidrios de ojo de buey sobre la segunda chapa cobertora hasta que se produce el contacto sin tener que gastar energía.

Una distribución regular de los vidrios de ojo de buey sobre la banda puede lograrse fácilmente colocando sobre la capa intermedia varios vidrios de ojo de buey simultáneamente en una o más hileras en sentido transversal al sentido de la marcha de la banda.

Al procedimiento de fabricación de un material compuesto como producto semiacabado se puede añadir, tras una configuración subsiguiente, el tratamiento subsiguiente para obtener un producto acabado. Esto sucede de la siguiente manera: el material compuesto se recorta, los recortes se transforman en elementos de moldeo, concretamente son sometidos a embutición profunda y después a un tratamiento térmico, concretamente a un lacado por inmersión con lacado al horno. Antes del lacado al horno, el material compuesto se puede transformar sin consecuencias negativas para la resina epoxi y su ligadura a las chapas cobertoras. Después de someter a lacado con lacado al horno polimeriza, concretamente retícula, de manera que el elemento de moldeo adquiere su resistencia contra abolladuras definitiva.

Preferiblemente los recortes se cortan con un rayo láser o la capa intermedia se endurece en los cantos de corte con el rayo de un láser o con una lámpara de vapor de mercurio. Con esto se evita, además del efecto de las adiciones tixotrópicas sobre el material de relleno, que en el tratamiento subsiguiente se expulse hacia afuera resina epoxi de entre las chapas cobertoras.

La instalación para la realización del procedimiento descrito está caracterizado por dos bobinadoras con las bandas para la chapa cobertora y con un dispositivo de soldadura por resistencia formado por dos electrodos en forma de listón o preferiblemente por dos electrodos en forma de rodillo, cuya corriente para soldadura se puede conectar y desconectar a intervalos; así como por un dispositivo de aplicación dispuesto sobre la inferior de las dos bandas alimentadas a distancia mutua la una sobre la otra debe la hendidura por soldadura formada por los electrodos en forma de rodillo y un alimentador dispuesto a continuación de él en el sentido de marcha de la banda para los vidrios de ojo de buey, cuyo ritmo para la entrega de estos vidrios de ojo de buey está sincronizado con los intervalos de soldadura.

El dispositivo de aplicación es preferiblemente un extrusionador con boquilla de ranura lineal. El alimentador para los vidrios de ojo de buey puede ser una punzonadora con varios punzones de troquelado y estar dispuesta de manera paralela junto a los tubos de alimentación acoplados paralelamente unos junto a otros en sentido transversal al sentido de marcha de la banda, que cada vez en cada elevación de la punzonadora arrojan un vidrio de ojo de buey.

A continuación se expone detalladamente la invención de un equipo para la fabricación de un material compuesto en forma de banda, representado esquemáticamente en un dibujo, gracias a un ejemplo de realización. En particular muestran:

Figura 1 el equipo para la fabricación de un material compuesto en forma de banda en vista lateral y

Figura 2 el equipo según la figura 1 en representación y vista lateral ampliadas en la zona un dispositivo de soldadura.

El material compuesto en forma de banda fabricado en la instalación se compone de una chapa cobertora inferior 1 de acero preferiblemente galvanizada, una chapa cobertora superior 2 de acero preferiblemente galvanizada, una capa intermedia 3 de resina epoxi y un conjunto de vidrios de ojo de buey 4 de acero repartidos regularmente sobre el ancho en serie y a lo largo y dispuestos de manera plana entre las chapas cobertoras 1, 2. Tal y como se puede deducir sobre todo de la figura 2, las chapas cobertoras 1, 2 tienen un espesor mucho menor que la capa intermedia 3. Los vidrios de ojo de buey 4 tienen el mismo espesor que la capa intermedia 3. Las medidas típicas para un material compuesto semejante son un espesor de 0,3mm para cada una de las chapas cobertoras 1, 2, un espesor de 1,4 mm para la capa intermedia 3 y un diámetro de 5 mm para los vidrios de ojo de buey 4.

Las chapas cobertoras 1, 2 se extraen como bandas 1' y 2' desde el rollo 5, en las que en la figura 1 sólo se representa el rollo 5 para la banda inferior 1'. La banda 1' será introducida en situación horizontal en una hendidura de soldadura 8 formada por uno de los dos electrodos en forma de rodillo 6, 7 de un dispositivo de soldadura por resistencia. Los electrodos en forma de rodillo 6, 7 están conectados a un suministro de corriente y tensión. El dispositivo de soldadura permite suministrar a intervalos a las chapas cobertoras 1, 2 o a las bandas 1', 2' corriente para soldadura.

Además, se puede realizar una conexión y desconexión de la corriente para soldadura de distintas maneras: o bien a través de un dispositivo de puesta en posición correspondiente o bien a través de zonas conductoras de electricidad y zonas eléctricamente aisladas alternantes alrededor de al menos, uno de los electrodos en forma de rodillo 6, 7.

Un dispositivo de aplicación 9 para un material de relleno 3', a saber, resina epoxi aún no reticulada, se conforma como extrusionador que aplica mediante una boquilla de ranura lineal 10 el material de relleno (resina epoxi) 3' para la capa intermedia 3 en forma pastosa. La resina epoxi 3' debería tener aquí una de temperatura de aproximadamente 100ºC. Preferiblemente será distribuido sobre la banda 1', precalentada a aproximadamente la misma temperatura. El precalentamiento de la banda 1' puede conseguirse puesto que el rollo 5 se precalentó previamente a esta temperatura.

El extrusionador 9 está dispuesto en la dirección de transporte de la banda 1' a continuación de un alimentador 11 para vidrios de ojo de buey arqueados 4'. Este alimentador 11 presenta, distribuidos a lo ancho de la banda 1', varios tubos de alimentación 12, mediante los que se depositan los vidrios de ojo de buey arqueados 4' de manera rítmica y sincronizadas con los intervalos de soldadura de los electrodos en forma de rodillo 6, 7. El alimentador 11 puede equiparse como punzonadora con varios punzones de troquelado con incisión,de modo tal que en la acción de punzonar los vidrios de ojo de buey a partir de una tira de chapa, los vidrios de ojo de buey 4' adquieren una forma arqueada, tal y como se representa sobre todo en la figura 2.

El alimentador 11 puede estar configurado de tal modo que con cada proceso de punzonado, con el que un vidrio de ojo de buey 4' es introducido por un extremo en los tubos de alimentación 12, se arroja un vidrio de ojo de buey 4' por el otro extremo.

La banda inferior 1' con la resina epoxi 3' extrusionada por encima y el vidrio de ojo de buey 4' depositado por encima, se alimenta en la hendidura de soldadura 8. En esta hendidura de soldadura 8, el electrodo en forma de rodillo superior 7 presiona sobre la banda superior 2' el vidrio de ojo de buey arqueado 4' en la resina epoxi 3' y lo hace tan profundamente que ésta entra en contacto con su canto inferior afilado con la banda inferior 1' y casi se produce un contacto de las líneas. Debido a su forma convexa en la parte superior, tiene lugar también en la banda superior 2' prácticamente un contacto de las líneas. Si en este momento se conecta la corriente para soldadura, entonces se producen en estos puntos de contacto altas resistencias de contacto, de manera que se produce la soldadura de los vidrios de ojo de buey 4' con las bandas 1', 2'. Al mismo tiempo el vidrio de ojo de buey 4' siguen siendo aplastado. Aún antes de que el vidrio de ojo de buey 4' haya alcanzado la distancia mínima entre los electrodos en forma de rodillo 6, 7, se desconecta la corriente para soldadura y lo único que sucede todavía, es la presión posterior del material compuesto. El resultado se puede observar en la figura 2 a la salida de la hendidura de soldadura 8, es decir, que el vidrio de ojo de buey 4 es esencialmente aplastado y en la zona del contacto de líneas se han formado zonas de soldadura 4a, 4b, 4c.

El material compuesto en forma de banda fabricado de esta manera, puede después ser tableado o enrollado. A continuación, se lleva a cabo por el fabricante de la banda o por los encargados del acabado, el recorte, la transformación y el lacado por inmersión catódico con lacado al horno. Como resultado se obtiene un elemento de moldeo que en relación con su estabilidad inherente tiene un peso reducido y actúa como reductor del ruido y de la vibración.

Claims (17)

1. Material compuesto en forma de banda o tabla de dos chapas cobertoras (1, 2) de acero soldables por resistencia entre sí por medio de piezas distanciadoras (4, 4') conductoras de electricidad y de una capa intermedia (3) de un material de relleno (3') en el que están insertadas las piezas conductoras de electricidad (4), caracterizado porque las piezas distanciadoras (4, 4') conductoras de electricidad conformadas como vidrios de ojo de buey arqueados se encuentran aplastadas entre las chapas cobertoras (1, 2) y están soldadas por resistencia con las chapas cobertoras
(1, 2).

2. Material compuesto según la reivindicación 1, caracterizado porque el material de relleno (3') de la capa intermedia (3) está compuesto de resina epoxi que polimeriza sólo con temperaturas de lacado al horno.

3. Material compuesto según la reivindicación 2, caracterizado porque la resina epoxi es una mezcla de resina sólida y líquida en una relación de 100 : 20 hasta 100 : 10 y un endurecedor.

4. Material compuesto según la reivindicación 3, caracterizado porque a la resina epoxi se le ha adicionado un material reductor de la tendencia del material de relleno a fluir a altas temperaturas.

5. Material compuesto según la reivindicación 3 ó 4, caracterizado porque a la resina epoxi se le han adicionado microesferas huecas.

6. Material compuesto según una de las reivindicaciones 2 a 5, caracterizado porque a la resina epoxi se le ha adicionado un material que mejora el efecto adhesivo.

7. Material compuesto según una de las reivindicaciones 2 a 6, caracterizado porque a la resina epoxi se le ha adicionado un material que mejora la adherencia cohesiva.

8. Material compuesto según una de las reivindicaciones 2 a 7, caracterizado porque a la resina epoxi se le ha adicionado al menos un inhibidor de la corrosión.

9. Procedimiento para la fabricación de un material compuesto en forma de banda según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque se aplica en movimiento el material de relleno (3') sobre la banda (1') que sirve de primera chapa cobertora (1) para la capa intermedia (3) en estado pastoso y los vidrios de ojo de buey (4') arqueados son presionados al menos hasta que se produzca el contacto, después de la colocación del material de relleno (3') sobre esta banda (2') alimentada como segunda chapa cobertora (2) en una hendidura de soldadura (8) formada por dos electrodos en forma de rodillo (6, 7) de un dispositivo de soldadura por resistencia, y son aplastados ampliamente durante la soldadura con las bandas (1',2').

10. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque la soldadura de los vidrios de ojo de buey (4') arqueados con las bandas (1', 2') en la hendidura de soldadura (8) se acaba antes de que se alcance su anchura mínima.

11. Procedimiento según la reivindicación 9 ó 10, caracterizado porque el material de relleno (3') se extrusiona en la banda (1') precalentada.

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado porque varios vidrios de ojo de buey (4') arqueados se colocan simultáneamente sobre el material de relleno (4') en una o más hileras en sentido transversal a la dirección de marcha de la banda (1').

13. Procedimiento para fabricar elementos de moldeo lacados según una de las reivindicaciones 9 a 12, caracterizado porque el material compuesto se recorta en el curso del tratamiento subsiguiente, los recortes se transforman en elementos de moldeo y después se someten a lacado al horno.

14. Procedimiento según la reivindicación 13, caracterizado porque los recortes se cortan con rayo láser o la capa intermedia se endurece en los cantos de corte con el rayo de un láser o de una lámpara de vapor de mercurio.

15. Instalación para la realización del procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado por dos bobinadoras (5) con las bandas (1', 2') para las chapas cobertoras (1, 2) y un dispositivo de soldadura por resistencia formado por dos electrodos en forma de listón o electrodos en forma de rodillo (6, 7), cuya corriente para soldadura puede conectarse y desconectarse a intervalos, así como con un dispositivo de aplicación (9) para el material de relleno (3') dispuesto sobre la inferior de las dos bandas (1', 2') alimentadas a distancia mutua una sobre otra desde la hendidura de soldadura (8) formada por los electrodos en forma de rodillo (6, 7); y un alimentador (11) dispuesto a continuación de él en la dirección de la marcha de la banda para los vidrios de ojo de buey (4') arqueados, cuyo ritmo para la entrega de estos vidrios de ojo de buey (4') está sincronizado con los intervalos de soldadura.

16. Instalación según la reivindicación 15, caracterizado porque el dispositivo de aplicación (9) es un extrusionador con boquilla de ranura lineal (10).

17. Instalación según la reivindicación 15 ó 16, caracterizada porque el alimentador (11) para los vidrios de ojo de buey (4') arqueados es una punzonadora con varios punzones de troquelado y con tubos de alimentación (12) dispuestos paralelos unos junto a otros transversalmente a la dirección de la marcha de la banda, que en cada elevación de la punzonadora arrojan un vidrio de ojo de buey (4') arqueado.