ES2211528T3 - Procedimiento y dispositivo para la soldadura de dos piezas. - Google Patents
Procedimiento y dispositivo para la soldadura de dos piezas.Info
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Abstract
Procedimiento para la soldadura de dos piezas de trabajo (1, 3), que limitan una zona de unión (5) entre sí, a) habiéndose introducido en un punto de inicio (7) en la zona de unión (5) y en una zona opuesta de la pieza de trabajo (1, 3) a ambos lados de la zona de unión (5) un punzón de fricción (23), b) desplazándose el punzón de fricción (23) soldando las piezas (1, 3) en un dispositivo de soldadura (25) a lo largo de la zona de unión (5), c) sacándose el punzón de fricción (23) después de la soldadura de las piezas (1, 3) desde la zona de unión (5) y caracterizado porque d) de esta manera (o después de un movimiento relevante (55) en una de las piezas (1, 3)) se puede introducir levantando proyecto entre (43) en un elemento a sacrificar.
Description
Procedimiento y dispositivo para la soldadura de
dos piezas.
La presente invención se encuentra en el campo de
la técnica de unión, y especialmente, de la técnica de
soldadura.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para la soldadura de dos piezas, que limitan una zona
de unión entre ellas. La presente invención se refiere también a un
dispositivo para la soldadura de dos piezas, que limitan entre ellas
una zona de unión, con un punzón de fricción acercable a la zona de
unión, así como a una pieza de trabajo.
Para juntar dos piezas como, por ejemplo, piezas
de trabajo de aluminio o de una aleación de aluminio, se conoce, por
ejemplo, por el documento EP 0 615 480 B1, que para la soldadura en
la zona de tope, junta o unión de la pieza de trabajo se provoca la
plastificación necesaria de las piezas de trabajo o fusión del
material base mediante una aplicación de calor generada por
fricción. Para ello se ha previsto un cabezal de fricción, que
contiene un punzón de fricción, que se mueve rápida y cíclicamente
como, por ejemplo, de forma rotativa. Este punzón de fricción es de
material, más duro y de un punto de fusión más elevado que el
material de las piezas a juntar. Para juntar dos piezas en forma de
placas se coloca este punzón de fricción lateralmente en el área de
la zona de unión de las piezas de trabajo. Éste penetra entonces,
debido a la plastificación del material, por el movimiento rápido y
cíclico con un desplazamiento simultáneo hacia adelante a lo largo
de la zona de unión en las zonas opuestas entre sí de las piezas de
trabajo y origina con ello, al enfriarse la zona plastificada, la
soldadura de las dos piezas de trabajo. El procedimiento se designa
también como soldadura por fricción-agitación
(Friction Stir Welding).
Perfeccionamientos y modificaciones de la
"Friction Stir Welding" se describen en los documentos WO
95/26254 y WO 96/38256.
Con frecuencia se deben soldar entre sí piezas,
en las cuales el cordón de soldadura no se extiende hasta la zona
del borde de las piezas de trabajo, de tal manera que el punzón de
fricción (después de su entrada lateral en las piezas de trabajo) no
se puede abandonar nuevamente en otro punto. Por ejemplo, si se han
de soldar piezas en forma de placa sólo por secciones a lo largo de
un borde de tope, alcanzando por lo menos una de las secciones desde
el borde de las placas. Con esta aplicación, existe el problema de
que al final de un cordón de soldadura, debido a la penetración del
material del punzón de fricción al extraerlo o elevarlo, permanece
un orificio no deseado.
Este problema existe también, en caso de un
cordón de soldadura que se debe producir con una forma en sí
cerrada. Especialmente consiste en una soldadura (estanca) de los
tubos, ya que en este caso el punzón de fricción, después de una
circunferencia completa a lo largo del perímetro del tubo, debe
retornar al punto de inicio.
En la patente alemana DE 196 16 285 C1 se propone
que el punzón de fricción se extraiga lentamente, manteniendo el
movimiento circular en la dirección periférica, desde la pared del
tubo, de tal manera que resulte una salida en forma de cuña. El
orificio originado durante la elevación radial no se evita
completamente. En la zona de la salida en forma de cuña los tubos
soldados presentan frecuentemente un estrechamiento de espesor de
pared no deseado. Según el documento
US-A-5 713 507 se retira el punzón
de fricción para el cabezal de soldadura y de este modo se extrae de
la pieza de trabajo.
Para el cierre de un taladro o de un agujero no
deseado en una pieza de trabajo, se conoce como, por ejemplo, en el
documento GB 22 23 923 A, introducir un tapón que gira rápidamente,
generando calor de fricción en el orificio y cerrar éste con el
tapón de manera estanca. Un procedimiento de esta clase, en relación
con la soldadura de muchos tubos sería costoso, ya que después de
cada circulación completa del punzón de fricción se debe alimentar
un tapón de fricción de esta clase, para lo cual, eventualmente,
sería necesario un dispositivo especial o por lo menos un cambio de
herramienta.
La presente invención tiene por objetivo proponer
un procedimiento, así como un dispositivo, para la soldadura de dos
piezas de trabajo en los cuales se evita un orificio en el punto de
cierre del cordón de soldadura, al tener lugar una elevación del
punzón de fricción con reducido coste técnico.
El objetivo referido de la técnica de
procedimiento se consigue según la invención gracias a que
a) habiéndose introducido en un punto de inicio
en la zona de unión y en una zona opuesta de la pieza de trabajo, a
ambos lados de la zona de unión, un punzón de fricción,
b) que desplazándose el punzón de fricción,
soldando las piezas en un dispositivo de soldadura a lo largo de la
zona de unión,
c) sacándose el punzón de fricción después de la
soldadura de las piezas desde la zona de unión, y porque
d) de esta manera (o después de un movimiento
relevante en una de las piezas) se puede introducir levantando en un
elemento a sacrificar.
Como elemento a sacrificar se entiende en este
contexto cualquier elemento, que no sea necesario para el
funcionamiento de las dos piezas de trabajo, por ejemplo, dos tubos.
Con el procedimiento se consigue la ventaja de que durante la
elevación del punzón de fricción se origina el orificio en una zona
funcional importante, sino en el elemento a sacrificar. Por ejemplo,
sobresale el elemento a sacrificar por encima de la superficie
exterior de dos piezas tubulares, de tal manera que el origen del
orificio en el elemento a sacrificar no debe ser inferior al espesor
de la pared nominal del tubo en ningún punto.
El elemento a sacrificar puede tener cualquier
forma, por ejemplo la forma de un saliente, un voladizo o de un
apéndice.
El punzón de fricción trabaja especialmente según
el principio de fricción-agitación, con el cual la
clasificación de las dos zonas opuestas de los materiales va a ambos
lados de la zona de unión.
Con una subida o bajada del punzón de fricción se
entiende en el contexto de la invención cualquier extracción del
punzón de fricción desde una de pieza de trabajo o desde las dos
piezas de trabajo, presentando por lo menos un componente de
desplazamiento en una dirección perpendicular a la zona de unión
necesaria para dirección cierre.
Según una configuración preferente, se conforma
el elemento a sacrificar, que se forma una zona a sacrificar, como
componente de una de las piezas de trabajo. Por ejemplo, la zona a
sacrificar y la pieza de trabajo se ha conformado de una única
pieza. Especialmente sobresale la zona a sacrificar por encima de la
superficie de una pieza de trabajo.
Según otra configuración preferente, se ha
colocado el elemento a sacrificar como cuerpo a sacrificar, que por
lo menos se coloca adyacente por lo menos una pieza. Un cuerpo a
sacrificar de esta clase se puede producir fácilmente y no exige en
la producción de la pieza de trabajo en ningún gasto adicional.
Por ejemplo, se han adaptado el cuerpo a
sacrificar a su lado inferior al contorno de la pieza de trabajo, de
tal manera que resulta un apoyo sin huecos o sin rendijas. El cuerpo
a sacrificar se extiende (como también la zona a sacrificar)
preferentemente también en una dirección perpendicular a la
dirección de soldadura.
De forma especialmente ventajosa, consiste el
cuerpo a sacrificar del mismo material que las piezas de trabajo. De
este modo se garantiza que el orificio, que permanecería en las
piezas de trabajo sin el empleo de un elemento a sacrificar,
mediante material del elemento a sacrificar, se evita de forma
especialmente fiable o se cierra.
Preferentemente, se emplea el procedimiento en
tales piezas de trabajo en los que la zona de unión presenta una
forma en sí cerrada, especialmente una forma anular. Tales piezas de
trabajo son como, por ejemplo, tubos. Para ello se extiende el
cordón de soldadura partiendo del punto de inicio hasta el punto de
cierre, siendo el punto de cierre idéntico al punto de inicio. Por
ejemplo, se suelda en los tubos a lo largo de una circunferencia
completa (360º).
En una zona de unión, con una forma en sí
cerrada, se desplaza el punzón de fricción según un paso completo
de la zona de unión, preferentemente por encima del lugar de inicio.
En la soldadura de dos tubos, esto significa que el punzón de
fricción ha realizado un desplazamiento mayor de 360º, es decir,
más allá del punto de cierre.
Con ello resulta, por ejemplo, una sección de la
zona de unión que es recorrida varias veces por el punzón de
fricción. Mediante un solapado de esta clase, que se ajusta en una
máquina, se incrementa ventajosamente la tolerancia de errores del
procedimiento.
Especialmente el elemento a sacrificar (visto en
la dirección de soldadura) está colocado detrás del punto de inicio,
que es idéntico al punto de cierre.
Según una configuración preferente especial, se
desplaza con una forma de unión con una forma en sí cerrada el
cuerpo a sacrificar el punto de inicio o en un punto ya pasado por
el punzón de fricción, después de que el punzón de fricción ya se
desplaza en la dirección de soldadura. El cuerpo a sacrificar se
coloca, por ejemplo, en un momento en el que existe suficiente
espacio para la colocación a través del punto de inicio o a través
de un punto de unión pasado a través del punzón de fricción.
Con un procedimiento de esta clase, el punzón de
fricción marcha después de una vuelta completa casi automáticamente
hacia el cuerpo a sacrificar, sin que sea necesario una modificación
de su dirección de desplazamiento (acimutal) o de su desplazamiento
adicional.
Alternativamente, el cuerpo a sacrificar (visto
en dirección de la soldadura) se coloca lateralmente, junto al punto
de inicio o junto a un punto por el que ya ha pasado el punzón de
fricción, después de que el punzón de fricción ya se ha desplazado
en la dirección de soldadura. Para ello, después de una
circunferencia completa del punzón de fricción, es necesario
eventualmente una finalización o modificación del movimiento de
desplazamiento acimutal del punzón de fricción, de tal manera que el
punzón de fricción se desplaza a un lugar de inicio o junto al lugar
ya pasado por el punzón de fricción después de un movimiento de
avance en una de las piezas de trabajo en el cuerpo a
sacrificar.
Según otra configuración, especialmente
preferente, el elemento a sacrificar se coloca en la zona de unión
adyacente directa. De este modo se alcanza la ventaja de que después
de una soldadura completa, a lo largo de la zona de unión, el punzón
de fricción sin pérdida de tiempo se puede introducir en el elemento
a sacrificar. Eventualmente, no es necesario entonces un
desplazamiento hacia adelante en una de las piezas de trabajo, y la
elevación del punzón de fricción puede tener lugar en la
introducción en el elemento a sacrificar durante la extracción de la
zona de unión.
Para mantener las pérdidas de tiempo reducidas,
se coloca el elemento a sacrificar por lo menos en una separación de
la zona de unión menor que el diámetro del punzón de fricción.
Según otra forma de configuración preferente, se
ha colocado el elemento a sacrificar (visto en la dirección de
soldadura) junto a la zona de unión. Esta configuración es
especialmente ventajosa en caso de que el elemento a sacrificar es
parte integrante de una pieza de trabajo. La zona a sacrificar se
puede conformar de forma simple entonces separada de la zona de
unión, sin que ésta dificulte un posicionado de las piezas a soldar
a lo largo de la zona de unión y/o se evite el movimiento del punzón
de fricción.
En una configuración preferente del
procedimiento, se quita el elemento a sacrificar después de la
soldadura de las piezas. El alejamiento o extracción del elemento a
sacrificar, después de que se haya sacado el elemento de fricción,
puede ocurrir, por ejemplo, mediante el fresado o el corte.
Un otro perfeccionamiento preferente prevé que
durante la elevación del punzón de fricción se mantenga un
desplazamiento de avance del punzón de fricción. Mediante el
solapamiento de los dos movimientos resulta un punto de salida
especialmente limpio.
Preferentemente, la altura del elemento a
sacrificar con relación a la superficie que lo rodea de la pieza de
trabajo o de las piezas de trabajo es mayor que la profundidad del
cordón de soldadura generado. Puesto que la profundidad del cordón
de soldadura está en relación con la altura del punzón de fricción
(superficie de fricción sumergida) con ello se asegura que todo el
punzón de fricción sumergido se extrae del elemento a
sacrificar.
En este caso hay que entender especialmente como
"altura", la altura perpendicular a la superficie de la pieza
de trabajo. Por ejemplo, sí sobresale el elemento a sacrificar con
esa altura perpendicular hacia la dirección de soldadura más allá de
la zona de unión.
Según otra configuración extraordinariamente
preferente es la altura del elemento a sacrificar con relación a la
superficie que lo rodea de la pieza de trabajo o de las piezas de
trabajo espacialmente modificables. De este modo, especialmente con
un movimiento total solapado, con una elevación y un desplazamiento
hacia adelante del punzón de fricción se consigue una transición
simple y limpia desde la zona de unión al elemento a sacrificar.
Especialmente aumenta la altura (permanentemente) a lo largo de una
dirección, que es paralela a la dirección del movimiento de
desplazamiento del punzón de fricción.
Según otra configuración preferente, se
introducen el punzón de fricción, por consiguiente, en el elemento a
sacrificar en dirección a la altura creciente del elemento a
sacrificar.
Por ejemplo, si el elemento a sacrificar tiene
forma de cuña durante la soldadura de dos tubos, es la forma de la
cuña especialmente de tal clase, que su lado superior o exterior
discurre parcialmente tangencial al perímetro exterior.
El punzón de fricción eleva preferentemente el
contorno del elemento a sacrificar o se retira.
El objetivo relativo al dispositivo se refiere al
dispositivo del tipo citado al principio, de tal manera que el
empleo de un dispositivo de mando, con el cual se controla el punzón
de fricción desde la pieza de trabajo o puede retornar a la pieza de
trabajo, y con lo cual simultáneamente puede realizar un movimiento
de avance del punzón de fricción.
El dispositivo es especialmente adecuado para la
realización del procedimiento según la invención. Es especialmente
ventajoso para ello el empleo del dispositivo en caso de que el
elemento a sacrificar con altura espacial variable.
Preferentemente, se puede retener el punzón de
fricción en función del camino recorrido retornable de forma
automatizada.
Un perfeccionamiento ventajoso del dispositivo
presenta un cuerpo detector que detecta el recorrido y el movimiento
de retorno o la elevación del punzón de fricción.
El cuerpo detector y el respaldo se encuentran
preferentemente en unión a través de un cilindro de mando. La leva
de mando se puede realizar mecánica o electrónicamente.
Según una configuración especialmente preferente,
la leva de mando representa el contorno de un elemento a
sacrificar.
La presente invención se refiere a un cuerpo a
sacrificar para la realización del procedimiento según la invención.
Especialmente, el cuerpo a sacrificar está conformado como parte
integrante de una pieza de trabajo.
Configuraciones ventajosas en la zona a
sacrificar resultan asimismo de la descripción del procedimiento
según la invención.
Varios ejemplos de realización de un
procedimiento y de un dispositivo según la presente invención se
explicarán con mayor detalle mediante las figuras 1 o 11, en las que
muestran:
la figura 1, un primer ejemplos de realización de
un procedimiento según la invención,
la figura 2, un segundo ejemplo de realización de
un procedimiento según la invención,
la figura 3, un tercer ejemplo de realización de
un procedimiento según la invención,
la figura 4, un cuarto ejemplo de realización de
un procedimiento según la invención en un primer momento,
la figura 5, el ejemplo de realización de la
figura 4 en un momento posterior,
la figura 6, un quinto ejemplo de realización de
un procedimiento según la invención en un primer momento,
la figura 7, el ejemplo de realización de la
figura 6 en un segundo momento posterior,
la figura 8, el ejemplo de realización de las
figuras 6 y 7 en un tercer momento posterior,
la figura 9, un primer ejemplo de realización de
un dispositivo según la invención,
la figura 10, un segundo ejemplo de realización
de un procedimiento según la invención en una representación en
sección a lo largo de la pieza, y
la figura 11, el ejemplo de realización de la
figura 10 en una representación en sección transversal referida a la
pieza.
La figura 1 muestra piezas de trabajo 1, 3 en
forma de placas, que están dispuestas a lo largo de sus superficies
laterales 1A, 3A y limitan, mediante estas superficies laterales 1A,
3A, una forma de unión 5 entre las piezas de trabajo 1, 3. Las
piezas de trabajo 1, 3 puede estar en contacto con sus superficies
laterales 1A, 3A sin formar una rendija en su mayor parte, o
presentando, por ejemplo, un pequeño espacio libre (pero no deseado)
entre sus superficies laterales 1A, 3A debido la técnica de
fabricación.
Las piezas de trabajo 1, 3 se deben soldar entre
ellas a lo largo de sus zonas de unión 5, empezando en un punto de
inicio 7 hasta un punto de cierre 9. Para ello, se introduce un
cabezal de soldadura 21, que trabaja según el principio de soldadura
por fricción-agitación, con un punzón de fricción 23
en el punto de arranque 7 en la zona de unión 5 y en una zona
opuesta o zona de la pieza de trabajo 1, 3 a ambos lados de la zona
de unión 5. El punzón de fricción 23 se desplaza después de
conseguir una profundidad de penetración en dirección de la
soldadura 25 a lo largo de la zona de unión 5.
El punzón de fricción 23 se lleva durante la
introducción y en el movimiento de desplazamiento hacia adelante por
un accionamiento motorizado no representado explícitamente, en
rotación rápida alrededor de un eje de giro 27. Mediante la presión
del punzón de fricción 23, aplicada simultáneamente sobre la zona de
unión 5 de las dos piezas de trabajo 1, 3, se calienta y plastifica
el material. El cabezal de soldadura 21 presenta para ello un
reborde de apoyo 22. El material plastificado se transporta por el
desplazamiento de rotación hacia el lado posterior del punzón de
fricción 23 y mediante el reborde de apoyo 22 y de un perfilado no
representado del punzón de fricción 23. Durante el enfriamiento se
origina una unión fija, sin que se alcance el punto de fusión.
Después del desplazamiento, en la dirección de
soldadura 25 es necesario en el punto de cierre 9 quitar el punzón
de fricción 23 de la zona de unión 5 y las piezas de trabajo 1, 3.
Gracias a la penetración de material por el punzón de fricción 21,
se origina en el punto de cierre 9 un orificio, que se debe llenar
con un material adicional.
Por ello, según la invención, en el prensado o
soldado punto de cierre 9 se ha sujetado un cuerpo a sacrificar 31
en forma de cuña, , que después del prensado entre ellas de las
piezas 1, 3 se coloca sobre éstas. El cuerpo a sacrificar 31 esta
encarado con su punta 23 al cabezal de soldadura 21 que se desplaza.
Con su cara inferior 35, se encuentra el cuerpo de soldadura
cubriendo la zona de unión 5 en ambas piezas 1, 3.
La altura máxima H del cuerpo a sacrificar 31 es
mayor que la profundidad del cordón de soldadura T, de tal manera
que el punzón de fricción 23 se puede abarcar enteramente por el
cuerpo a sacrificar 31.
El punzón de fricción 23 se introduce en el
cuerpo a sacrificar 31 en dirección a la altura creciente H del
cuerpo a sacrificar 31. Con ello se trata de un desplazamiento de
avance 41 que se solapa a lo largo de la zona de unión 5 un
movimiento de retorno 43 (para elevar el punzón de fricción 23 con
relación a la superficie de la pieza de trabajo). Con otras
palabras: el punzón de fricción 23, siguiendo el contorno del cuerpo
a sacrificar 31 se eleva hasta que su punta inferior no se
introduzca en la zona de unión 5 o de una pieza de trabajo 1, 3. En
el segundo ejemplo de realización representado en la figura 2, se ha
colocado el cuerpo a sacrificar 31, visto en la dirección de
soldadura 25, directamente junto a la zona de unión 5 y limita con
su punta 33 directamente con ésta. En lugar del cuerpo a sacrificar
31, se puede conformar en una de las piezas de trabajo 1, 3 una zona
a sacrificar 51 como componente de una de estas piezas de trabajo 1,
3. El cuerpo a sacrificar 31 y la zona a sacrificar 51 se designan a
continuación de forma resumida como un elemento a sacrificar.
En la figura 2 se gira el elemento a sacrificar
31, 51 con relación a la disposición de la figura 1 en 90º. Después
que el punzón de fricción 23 se desplace hasta el punto 9, tienen
lugar un movimiento de avance 41, que gira 90º en el elemento a
sacrificar 31, 51. Al movimiento de avance 41, como en el primer
ejemplo de realización, se ha sobrepuesto un movimiento de retorno
43, de tal manera que al reborde de apoyo 22 sigue el transcurso en
forma de cuña del elemento a sacrificar 31, 51.
El tercer ejemplo de realización representado en
la figura 3 corresponde, en su mayor parte, al ejemplo de
realización representado en la figura 2, con la diferencia de que el
elemento a sacrificar 31, 51 se ha colocado en una primera
separación A con relación a la zona de unión 5, menor que el
diámetro D del punzón de fricción 23. Como en la figura 2, gira 90º
la dirección de desplazamiento del punzón de fricción 23, después de
alcanzar la posición final 9, y el punzón de fricción 23 se extrae
de la zona de unión 5. Al contrario de lo que ocurre en la figura 2,
no se establece directamente el movimiento de retorno 43 al iniciar
el abandono de la zona de unión 5. Más bien tiene lugar primeramente
un movimiento de avance 55, en sólo una de las piezas se trabajo 1,
hasta que el punzón de fricción 23 alcanza la punta 33 del elemento
a sacrificar 31, 51. Sólo a continuación se establece la elevación
del punzón de fricción 23, como consecuencia del movimiento de
retorno 43, manteniendo al mismo tiempo en movimiento de avance
41.
En un cuarto ejemplo de realización de la figura
4, las piezas de trabajo 1, 3 presentan configuraciones tubulares,
de tal manera que la zona de unión 5 presenta una forma cerrada en
sí misma y, concretamente, una forma anular. Se produce un cordón de
soldadura circular. En el primer momento, representado en la figura
4, se introduce, es decir, se acerca radialmente el cabezal de
soldadura 21 con el punzón de fricción 23 al punto de inicio 7 de la
zona de unión 5, y empieza con la soldadura a lo largo de la
dirección de soldadura 25 en dirección periférica de las piezas 1,3
a lo largo de la zona de unión 5.
Por una parte, en el momento posterior
representado en la figura 5, tiene el punzón de fricción 23, después
de una circulación completa de 360º, casi alcanza nuevamente la
posición final 9, que coincide con el punto de inicio 7. El punzón
de fricción 23 se desplaza todavía un trayecto S más allá del punto
de inicio, hasta que se introduce de forma análoga a la de la figura
3 en el elemento a sacrificar 31, 51. El trayecto S se recorre para
ello varias veces por el punzón de fricción 23, con lo cual, con
gran tolerancia a los defectos, se aseguran que se suelda una línea
periférica estanca a los fluidos. El trayecto S es por lo menos tan
grande como el diámetro D del punzón de fricción 22.
La figura 6 muestra un quinto ejemplo de
realización en el que las piezas de trabajo 1, 3 son asimismo tubos
que representan una sección de un conducto. En el momento
representado en la figura 6 se ha introducido ya el punzón de
fricción 23 en la pared de las piezas de trabajo 1, 3 en el punto de
inicio 7 y empieza con el desplazamiento a lo largo de la dirección
de soldadura 25.
La figura 7 muestra el cabezal de soldadura en un
segundo momento, poco antes de que haya alcanzado el punto de inicio
7 después de una rotación completa. Entre el primer momento de la
figura 6 y el segundo momento de la figura 7 se coloca el cuerpo a
sacrificar 31 (cuña de salida) en las piezas 1, 3 después de que
éstas hayan pasado el punzón de fricción 23 de este punto. El punzón
de fricción 23 transcurre por ello manteniendo su movimiento de
rotación, directamente en el cuerpo a sacrificar 31, lo que se ha
representado en 8. Como en los ejemplos de realización anteriores se
encuentra para ello al alcanzar la punta 33 del cuerpo a sacrificar
31 el movimiento de retroceso 43. Como además se ha representado de
forma análoga la figura 5 se coloca el cuerpo a sacrificar 31, visto
en la dirección de soldadura 25, detrás del punto de inicio 7, de
tal manera que entre él punto de inicio 7 (idéntico con el punto
final 9) y la punta 33 se ha configurado un recorrido S que
incrementa varias veces la tolerancia de error.
El cuerpo a sacrificar 31 en forma de cuña está
adaptado con su lado inferior en el codo del tubo.
La figura 8 muestra el desplazamiento de avance
41 y el desplazamiento de retorno 43 (figuras 1 a 3) en conjunto
están solapados en una salida tangencial de las piezas de trabajo 1,
3 y de la zona de unión 5. Después de esta salida, se aleja el
punzón de fricción 23 desde el cuerpo a sacrificar 31, de tal manera
que él orificio de salida 60 permanece atrás, que sin el cuerpo a
sacrificar 31 se originaría en la pared del tubo de la pieza de
trabajo 1, 3.
Después de sacar el punzón de fricción 23 del
cuerpo a sacrificar 31 éste se fresa hasta que en este punto se
forma un contorno exterior circular liso.
La figura 9 muestra un primer ejemplo de
realización de un dispositivo 62 según la invención, que presenta
una unidad de soldadura 61 y un dispositivo de mando 64. La unidad
de soldadura 61 comprende una unidad de accionamiento 63, así como
el cabezal de soldadura accionado 21 con el punzón de fricción 23.
Con el dispositivo de mando 64, se retira de forma controlada el
punzón de fricción 23, desde la pieza de trabajo 1, 3 o de las
piezas de trabajo 1, 3 (movimientos de retroceso 43), ejerciendo al
mismo tiempo un desplazamiento de avance 41.
Según la figura 9, comprende el dispositivo de
mando 64 un cuerpo detector 68 configurado como rueda, con la cual
se puede detectar el camino recorrido por el dispositivo de
desplazamiento 41. El desplazamiento del cuerpo detector 68 se puede
trasmitir a través de un cilindro de mando 72 al cabezal de
soldadura 21 y de este modo al punzón de fricción 23. De esta manera
se puede mandar el movimiento de retroceso del punzón de fricción 43
con el cuerpo detector 68.
La figura 10 muestra un segundo ejemplo de
realización de un dispositivo 62 según la invención. Desde la
sección longitudinal, a lo largo de los tubos 1, 3 de la figura 10,
se puede ver también que el cabezal de soldadura 21 se guía a lo
largo de un carril de guía 74 en la dirección periférica del
tubo.
En el ejemplo de realización representado en la
figura 10 (y en la figura 11 en sección transversal de las piezas 1,
3 (tubo)) se controla el movimiento de retroceso 43 a través de una
leva 80, que está acoplada de manera fija en el dispositivo de mando
64. La leva de mando 80 representa el contorno del cuerpo a
sacrificar 31, de tal manera que mediante el solape del movimiento
de avance 41 y del movimiento de retroceso 43 del punzón de fricción
23 del contorno del cuerpo a sacrificar 31 se puede controlar
continuamente. La leva de mando 80 se encuentra a través de una
corredera de mando 82 unida con la máquina de soldadura 63.
Claims (23)
1. Procedimiento para la soldadura de dos piezas
de trabajo (1, 3), que limitan una zona de unión (5) entre sí,
a) habiéndose introducido en un punto de inicio
(7) en la zona de unión (5) y en una zona opuesta de la pieza de
trabajo (1, 3) a ambos lados de la zona de unión (5) un punzón de
fricción (23),
b) desplazándose el punzón de fricción (23)
soldando las piezas (1, 3) en un dispositivo de soldadura (25) a lo
largo de la zona de unión (5),
c) sacándose el punzón de fricción (23) después
de la soldadura de las piezas (1, 3) desde la zona de unión (5) y
caracterizado porque
d) de esta manera (o después de un movimiento
relevante (55) en una de las piezas (1,3)) se puede introducir
levantando proyecto entre 43) en un elemento a sacrificar.
2. Procedimiento, según la reivindicación 1,
caracterizado porque el elemento a sacrificar está conformado
como parte constitutiva de uno de las piezas (1, 3) de las cuales
forma una zona de sacrificio (21).
3. Procedimiento, según la reivindicación 1,
caracterizado porque el elemento a sacrificar está
configurado como cuerpo a sacrificar separado (31), que se ha
colocado adyacente por lo menos a una de las piezas de trabajo.
4. Procedimiento, según uno de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la zona de unión
(5) presenta una forma cerrada, especialmente una forma anular
(figuras 4 a 8).
5. Procedimiento, según la reivindicación 4,
caracterizado porque el punzón de fricción (23) se desplaza
después de una rotación completa de la zona de unión (5) más allá
del punto de inicio (7).
6. Procedimiento, según la reivindicación 4 o 5,
caracterizado porque el elemento a sacrificar (31, 51) (visto
en dirección de la soldadura (25)) se ha colocado detrás del punto
de inicio (7) (figuras 5, 7).
7. Procedimiento, según la reivindicación 3 y una
de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizado porque el cuerpo
a sacrificar (31) se coloca en el lugar de inicio (7), o en un lugar
por el que ya ha pasado el punzón de fricción (23) se ha colocado ya
en la dirección de soldadura, después del punzón de fricción (23)
(figura 7).
8. Procedimiento, según la reivindicación 3 y una
de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizado porque el cuerpo
a sacrificar (21) - visto en la dirección de soldadura (25) se ha
colocado localmente junto al punto de su inicio (7) o junto a un
punto ya pasado por el punzón de fricción (23), después de que el
punzón de fricción (23) se desplaza ya en la dirección de soldadura
(25) (figura 5).
9. Procedimiento, según una de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el elemento a
sacrificar (31, 52) se ha colocado a una distancia (A) para la zona
de unión (5), menor que el diámetro (D) del punzón de fricción (23)
o en la zona de unión (5) directa.
10. Procedimiento, según una de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el elemento a
sacrificar (31, 51) (visto en la dirección de soldadura (5)) se ha
colocado junto a la zona de unión (5) (figuras 2, 3, 5).
11. Procedimiento, según una de las
reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el elemento a
sacrificar (31, 51) se quita después de la soldadura de las piezas
(1, 3).
12. Procedimiento, según una de las
reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque durante el
levantamiento (43) del punzón de fricción (23) se mantiene un
desplazamiento de avance (41) del punzón de fricción (23).
13. Procedimiento, según una de las
reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque la altura (H)
del elemento a sacrificar (31, 51) con relación a la superficie que
rodea la pieza de trabajo (1, 3) o de las piezas de trabajo (1, 3)
es mayor que la profundidad de la soldadura generada (T).
14. Procedimiento, según una de las
reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque la altura (H)
del elemento a sacrificar (31, 51) con relación a la superficie de
la pieza de trabajo (1, 3) o de las piezas de trabajo (1, 3) se
puede modificar espacialmente.
15. Procedimiento, según la reivindicación 14,
caracterizado porque el elemento a sacrificar (31, 51) tiene
forma de cuña.
16. Procedimiento, según una de las
reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque el punzón de
fricción (23) se introduce en el elemento a sacrificar (31, 51) en
la dirección creciente de la altura (H) del elemento a sacrificar
(31, 51).
17. Procedimiento, según una de las
reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque el punzón de
fricción (23) se levanta siguiendo de forma controlada el contorno
del elemento sacrifica (31, 51).
18. Dispositivo (62), para la soldadura de dos
piezas de trabajo (1, 3), que limita una forma de unión (5) entre
ellas, especialmente por la realización del procedimiento según una
de las reivindicaciones 1 a 17, con un punzón de fricción (23) que
se puede acercar a la zona de unión de (35) y que se puede
introducir en un elemento a sacrificar, y caracterizado por
un dispositivo de mando (64) con el que se controla el punzón de
fricción (23) y que sigue el contorno del elemento a sacrificar (31,
51) desde la pieza de trabajo (14) o de las piezas de trabajo (1, 3)
y se puede realizar al mismo tiempo un desplazamiento de avance (41)
del punzón de fricción (23).
19. Dispositivo (62), según la reivindicación 18,
caracterizado porque el punzón de fricción (23) se puede
retraer automáticamente en función del trayecto recorrido en el
dispositivo de avance (41).
20. Dispositivo (62), según la reivindicación 19,
caracterizado por un cuerpo detector (68) demanda los
raspados (23) y el movimiento de retroceso (43).
21. Dispositivo (62), según la reivindicación 20,
caracterizado porque el cuerpo detector (68) y el punzón de
fricción (23) están en contacto a través de un cilindro de mando
(72).
22. Dispositivo (62), según la reivindicación 18
a 21 caracterizado porque el punzón de fricción (23) se puede
retirar siguiendo una leva de mando (80) fija sobre un dispositivo
de mando (64).
23. Piezas de trabajo (1) para la realización del
procedimiento según la reivindicación 2 y ocasionalmente según una
de las reivindicaciones 4 a 6 o 9 a 17, con una zona a sacrificar
(51) en forma de cuña y con una superficie lateral (1A) prevista
para la unión de soldadura, limitando la zona a sacrificar (51) con
su punta directamente en la superficie lateral (1A).
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