ES2223717T3 - Procedimiento y dispositivo para la fabricacion de un perfil de metal. - Google Patents
Procedimiento y dispositivo para la fabricacion de un perfil de metal.Info
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Abstract
Procedimiento para la fabricación de un perfil de metal (20) con las siguientes etapas de procedimiento: - una primera cinta de chapa (7) se conforma en un primer perfil con una pared mediante una multitud de herramientas de laminación (6) accionadas o de funcionamiento libre, - directamente a continuación del proceso de conformado, el primer perfil (7) pasa a una estación de soldadura (8), - en la estación de soldadura (8), una segunda cinta de chapa (2) o un segundo perfil (2) se une con el primer perfil (7) y se apoya en forma de lámina, - el primer perfil (7) y la segunda cinta de chapa 2) apoyada sobre esta pared del primer perfil en forma de lámina se sueldan a ambos lados a lo largo de los bordes (15, 18) laterales de la superficie de contacto mediante radiaciones láser (22, 23) longitudinalmente en un perfil de unión (20).
Description
Procedimiento y dispositivo para la fabricación
de un perfil de metal.
La invención se refiere a un procedimiento para
la fabricación de un perfil de metal, en el que una cinta de chapa
se conforma en un primer perfil mediante una multitud de
herramientas de laminación accionadas o de funcionamiento libre, así
como un dispositivo para la realización de este procedimiento, según
el preámbulo de la reivindicación 9 (véase, por ejemplo, el
documento FR-A-1401582).
Desde hace tiempo se conocen procedimientos y
dispositivos de este tipo. Según el número de herramientas de
laminación pueden obtenerse formas de perfil en parte muy complejas
a partir de cintas de chapa sencillas. No obstante, con la
complejidad de las formas de perfil aumenta el número de
herramientas de laminación necesarias y, de forma correspondiente,
también, el coste en la fase de prueba y en el reajuste de la
instalación de conformación.
Además, en el estado de la técnica hasta ahora
resulta costoso fabricar perfiles con distintos espesores de pared.
Sin embargo, en el caso de materiales caros, a menudo, se desea
configurar el espesor de pared del perfil un poco más grueso sólo
donde es necesario por motivos de estabilidad.
Un procedimiento para fabricar perfiles con
espesores de pared distintos o variables mediante herramientas de
laminación a partir de una cinta de chapa se conoce del documento WO
00/29138: allí se propone juntar dos o más cintas de chapa de
distinto espesor de forma conocida -por ejemplo del documento DE
4022062 C1- por sus bordes longitudinales respectivos y unirlas
entre sí mediante soldadura a tope a lo largo de sus bordes
longitudinales. A continuación, esta cinta se conforma en una
instalación de conformación tradicional con herramientas de
laminación en un perfil con espesor de pared variable. Este
procedimiento aparece junto al procedimiento normal anterior para la
fabricación de perfiles de distinto espesor de pared, como
procedimientos de extrusión, procedimientos de embutición o
procedimientos de laminación.
No obstante, el procedimiento conocido del
documento WO 00/29138 puede usarse sólo para perfiles formados de
manera relativamente sencilla. Además, las cintas de chapa
individuales tienen que unirse borde a borde, especialmente en su
altura, de forma extremadamente exacta y soldarse igualmente de
forma exacta, lo que conlleva un elevado coste técnico.
La invención se basa, por tanto, en el objetivo
de proponer un procedimiento y un dispositivo para la fabricación de
un perfil de metal mediante herramientas de laminación, con el que
puedan fabricarse, especialmente, perfiles con espesores de pared
variables en sección con un coste menor que hasta ahora.
Este objetivo se alcanza mediante un
procedimiento con las características de la reivindicación 1
adjunta, así como mediante un dispositivo con las características de
la reivindicación 9 adjunta.
Variantes ventajosas de la invención resultan de
las reivindicaciones 2 a 8; configuraciones preferentes del
dispositivo según la invención se formulan en las reivindicaciones
10 a 16.
El procedimiento según la invención permite, por
ejemplo, que formas de perfil complejas puedan simplificarse
considerablemente mediante la combinación y soldadura conjunta de
formas básicas sencillas en su fabricación: por ejemplo, un pliegue
del perfil fabricado hasta ahora doblando una cinta de chapa puede
reemplazarse mediante la soldadura de una placa plana a un perfil de
soporte sencillo. De este modo, el número de herramientas de
laminación necesarias se reduce de forma drástica.
También puede fabricarse un perfil con espesor de
pared variable de forma muy sencilla, por ejemplo, mediante la
soldadura de una cinta de chapa ancha en un perfil de soporte ya
desmoldado.
Con la radiación láser usada según la invención
la energía de soldadura puede posicionarse y orientarse de forma
especialmente exacta; también la regulación de la cantidad de
energía aplicada al material es muy exacta con un láser y puede
reproducirse. Mediante la aplicación lateral de energía de soldadura
a lo largo de los bordes laterales de la superficie de contacto
entre el primer perfil y la segunda cinta de chapa, o el perfil, la
superficie de los perfiles de unión fabricados de este modo no
resulta afectada, sobre todo la radiación láser se orienta al punto
de soldadura preferentemente de forma básicamente transversal al
sentido de transporte del primer perfil y penetra mediante efectos
de superficie límite en la zona de contacto entre los elementos que
deben soldarse y los elementos se sueldan entre sí en forma de
lámina. Para ello es conveniente, si la radiación láser se orienta
de este modo al punto de soldadura, que ésta encierre con la
superficie de contacto un ángulo de 0º a aprox. 60º entre el primer
perfil y la segunda cinta de chapa o el perfil. Mediante la
selección adecuada del enfoque y de la cantidad de energía aplicada
puede conseguirse de forma sencilla que puedan soldarse no sólo los
bordes exteriores laterales de la superficie de contacto sino, al
menos, una parte de la propia superficie de contacto.
Una ventaja especial, adicional y no existente
todavía del procedimiento según la invención respecto al estado de
la técnica conocido hasta ahora se obtiene si se fabrica el perfil
de unión a partir de cintas de chapa y/o perfiles con propiedades de
material distintas. Por ejemplo, una cinta de acero inoxidable puede
conformarse en el primer perfil y reforzarse mediante la soldadura
de una cinta de acero normal. También, el uso de distintas
aleaciones de aluminio costosas para la fabricación del perfil de
unión según la invención puede ofrecer grandes ventajas. La
fabricación económica de perfiles especiales, en los que en ciertas
circunstancias sólo tiene que haber una zona de la sección de
aleación especial cara puede realizarse rápida y fácilmente con el
procedimiento según la invención.
No obstante, debe indicarse que la palabra
"perfil de unión" en el contexto de la invención descrita aquí
no debe interpretarse de forma restrictiva: los perfiles soldados
entre sí o el perfil y la cinta de chapa pueden ser de materiales
idénticos y, dado el caso, de formas idénticas sin dejar el marco de
la invención.
Otra gran ventaja del procedimiento según la
invención respecto al estado de la técnica conocido hasta ahora es
que los perfiles con estampaciones y/o dobleces hacia arriba pueden
fabricarse de forma mucho más sencilla y exacta que hasta ahora
mediante la técnica de laminación: hasta ahora las imágenes de
estampación se aplicaban, o bien en la cinta de chapa antes de la
conformación, con lo cual las imágenes de estampación se deformaban
a menudo de forma no deseada en la conformación, o bien los perfiles
terminados debían proveerse con estampaciones o dobleces hacia
arriba, lo que a su vez conducía a una deformación del perfil. Con
el procedimiento según la invención pueden realizarse sin problemas
todas las operaciones de estampación y doblado en una cinta de chapa
plana, que no sufre ningún proceso de deformación, sino que tras la
conformación del perfil de soporte real se une y se suelda con éste
en la estación de soldadura.
En la soldadura es conveniente posicionar el
primer perfil y la segunda cinta de chapa, o el segundo perfil,
mediante pares de rodillos de guía. Para algunas aplicaciones puede
resultar, también, ventajoso, que el perfil de unión generado
mediante soldadura se dirija directamente tras la estación de
soldadura a otra instalación de conformado con una multitud de
herramientas de laminación accionadas o funcionamiento libre. En la
primera instalación de conformado tiene lugar simplemente una
conformación del primer perfil, que se une en la estación de
soldadura con una cinta de chapa u otro perfil, tras lo cual tiene
lugar, entonces, la conformación final del perfil de unión en la
otra instalación de conformación.
Naturalmente, en la estación de soldadura pueden
soldarse diversas cintas de chapa y/o diversos perfiles con el
primer perfil. De forma alternativa, también, es posible, prever
diversas estaciones de soldadura en la línea de producción.
En tanto conforme al procedimiento según la
invención deben soldarse dos perfiles ya conformados en un perfil de
unión, esto ofrece otras ventajas, si las herramientas de laminación
están alojadas, al menos parcialmente, en los mismos chasis para
conformar el segundo perfil que las herramientas de laminación para
conformar el primer perfil. Dichos chasis dobles para herramientas
de laminación ahorran, como es evidente, espacio y facilitan el
trabajo en el ajuste de la instalación. Además, se simplifica la
sincronización necesaria de los mecanismos de las herramientas de
laminación respectivas.
El dispositivo según la invención para la
realización del procedimiento se define en la reivindicación 9.
Para aplicar la energía de soldadura de forma
óptima en la zona de contacto de las piezas que deben soldarse entre
sí, los cabezales de soldadura láser están dispuestos
preferentemente de forma que los rayos láser se dirigen al punto de
soldadura, básicamente, de forma transversal al sentido de
transporte del primer perfil. De este modo, la energía de soldadura
se aplica lateralmente en la zona de unión, lo que ofrece ventajas,
especialmente, respecto a una unión de soldadura de gran superficie
entre ambas piezas afectadas. En tanto la radiación láser se aplica
a las piezas, de forma que con la superficie de contacto encierra un
ángulo de 0º a aprox. 60º entre el primer perfil y la segunda cinta
de chapa o perfil, puede ampliarse, especialmente, la unión en forma
de lámina entre ambas piezas afectadas simplemente aumentando la
energía de soldadura.
De forma conveniente, las cintas de chapa o
perfiles afectados en el proceso de soldadura pueden guiarse en la
zona del cabezal de soldadura láser afectado mediante un par de
rodillos.
Para soldar dos perfiles conformados a partir de
cintas de chapa, como se ha mencionado anteriormente, la instalación
de conformación puede proveerse con un número de chasis, en los que
sobre las herramientas de laminación para conformar el primer perfil
están alojadas, también, herramientas de laminación para conformar
el segundo perfil.
Un ejemplo de realización para un dispositivo
según la invención, así como diversos ejemplos de aplicación del
procedimiento según la invención se describen en detalle y se
explican a continuación mediante los dibujos adjuntos. Se
muestran:
Figura 1 una vista lateral esquemática de un
dispositivo según la invención;
Figura 2 una vista en planta esquemática de una
estación de soldadura de un dispositivo según la invención;
Figura 3 una vista en perspectiva de un perfil de
unión fabricado según la invención;
Figura 4 la sección del perfil de unión según la
figura 4 al soldar;
Figura 5 una vista en perspectiva de otro perfil
de unión fabricado según la invención;
Figura 6 una vista en perspectiva de otro perfil
de unión fabricado según la invención;
La figura 1 muestra la estructura esquemática de
un ejemplo de un dispositivo según la invención: una primera cinta
de chapa 1 y una segunda cinta de chapa 2 se desenrollan de una
primera aspa desenrolladora 3 y de una segunda aspa densenrolladora
4. La primera cinta de chapa 1 se dirige a través de una instalación
de conformación 5 con una multitud de herramientas de laminación 6
para conformar un perfil de soporte. Tras la instalación de
conformación 5, el primer perfil 7 conformado se une con la segunda
cinta de chapa 2 y se dirige a una instalación de soldadura 8,
compuesta por una instalación de soldadura láser con dos cabezales
de soldadura. En la estación de soldadura 8 se suelda la segunda
cinta de chapa 2 como refuerzo a una pared del primer perfil 7, tras
lo cual el perfil de unión generado se conforma definitivamente en
otra instalación de conformación 9, de nuevo, con una multitud de
herramientas de laminación. Tras abandonar la línea compuesta por la
primera instalación de conformación 5, la estación de soldadura 8 y
la otra instalación de conformación 9, el perfil de unión 20
fabricado "sin fin" se dimensiona a la longitud deseada en una
instalación de separación 11.
La figura 2 muestra la instalación de soldadura 8
en vista en planta esquemática: el primer perfil 7, del que sólo se
ve la pared superior, se une con la segunda cinta de chapa 2
mediante un par de rodillos de guía 13 accionados alojados en un
chasis 12, y de manera que éste se apoya de forma plana sobre la
pared superior del primer perfil 7. Así, la superficie de contacto
entre el primer perfil 7 y la segunda cinta de chapa 2 se define a
través de la superficie inferior de la segunda cinta de chapa 2. Un
primer cabezal de soldadura láser 14 enfoca un rayo láser desde el
lado izquierdo al límite lateral izquierdo 15 de la superficie de
contacto, mientras un primer par de rodillos 16 presiona la segunda
cinta de chapa 2 sobre el primer perfil 7. De forma correspondiente,
un segundo cabezal de soldadura láser 17 enfoca un rayo láser sobre
el borde derecho 18 de la superficie de contacto, mientras un
segundo par de rodillos 19, a su vez, presiona la segunda cinta de
chapa 2 sobre el primer perfil 7. En caso de posibles tensiones
interiores del primer perfil 7 y de la segunda cinta de chapa 2,
también, se garantiza, de este modo, un cordón de soldadura
continuo. El perfil de unión 20 generado en la estación de soldadura
abandona la estación de soldadura en sentido de transporte 21.
La figura 3 muestra una pieza del perfil de unión
20 fabricado en las figuras 1 y 2, que se compone del primer perfil
7 y de la segunda cinta de chapa 2 soldada a éste. El perfil de
unión 20 final presenta en zonas de menor carga un espesor de pared
reducido y en la zona de mayor carga un espesor de pared aumentado.
De este modo, se consigue un claro ahorro de material respecto a
perfiles que pueden cargarse de igual modo pero fabricados de forma
convencional. En este punto debe mencionarse de nuevo que en el
perfil de unión 20 representado pueden usarse, también, distintos
materiales: por ejemplo, el primer perfil 7 puede ser de acero
inoxidable, que se ha reforzado con una cinta de chapa 2 compuesta
de acero de base económico en este punto, en el que es necesaria una
mayor estabilidad del perfil de unión 20.
La figura 4 muestra en sección la mitad superior
de la chapa de unión 20, que se representa en la figura 3, durante
el proceso de soldadura. A modo aclaratorio, se indican además los
cabezales de soldadura láser 14 y 17. El borde izquierdo 15 y el
borde derecho 18 de la segunda cinta de chapa 2 limitan la
superficie de contacto entre el primer perfil 7 y la segunda cinta
de chapa 2. Los rayos láser 22 y 23, que salen de los cabezales de
soldadura láser 14 y 17, se orientan de forma exacta a las zonas de
contacto en el borde izquierdo 15 y en el borde derecho 18 de la
superficie de contacto, y se ajustan en su radiación de energía y en
su ángulo de radiación de forma que ambos elementos se sueldan entre
sí en las zonas 24 en forma de lámina que parten del borde izquierdo
15 o del borde derecho 18.
La figura 5 muestra otro ejemplo de aplicación
para el procedimiento según la invención: aquí se ha soldado en el
primer perfil 7 una segunda cinta de chapa 2 ancha, resultando un
perfil de unión 20, cuya forma con la técnica tradicional hubiera
requerido dos pliegues que debían fabricarse mediante doblado
completo. Ambos perfiles parciales soldados entre sí en el perfil de
unión 20 se componen, sin embargo, simplemente, de formas básicas
sencillas que se conforman de forma sencilla. El perfil de unión 20
representado aquí puede seguir transformándose en la otra
instalación de conformación 9.
Finalmente, la figura 6 muestra un tercer ejemplo
de aplicación para el procedimiento según la invención: aquí se ha
soldado un primer perfil 7 con una segunda cinta de chapa 2, que se
ha provisto previamente con un número de estampaciones 25 y dobleces
hacia arriba 26. El resultado es un elemento de precisión
configurado como perfil de unión 20 sin deformaciones de las
imágenes de estampación o de la forma del perfil. Como se aprecia
aquí, los elementos de función fabricados mediante estampaciones 25
y dobleces hacia arriba 26 se dimensionan sin tener en cuenta el
espesor de perfil final necesario, lo que ofrece otra ventaja
considerable respecto al estado de la técnica conocido hasta ahora.
También aquí debe mencionarse de nuevo que el primer perfil 7 y la
segunda cinta de chapa 2 no tienen que ser del mismo material.
Finalmente, debe reiterarse de nuevo que la
invención no se limita a los ejemplos de realización representados,
sino que también comprende la composición y unión entre sí de más de
dos cintas de chapa o perfiles, así como las combinaciones más
diversas de dimensiones y materiales en el caso de las cintas de
chapa.
- 1.
- Cinta de chapa (primera)
- 2.
- Cinta de chapa (segunda)
- 3.
- Aspa desenrolladora (primera)
- 4.
- Aspa desenrolladora (segunda)
- 5.
- Instalación de conformación
- 6.
- Herramienta de laminación
- 7.
- Perfil (primero)
- 8.
- Estación de soldadura
- 9.
- Instalación de conformación (otra)
- 10.
- Herramientas de laminación (otras)
- 11.
- Máquina de separación
- 12.
- Chasis
- 13.
- Par de rodillos de guía
- 14.
- Cabezal de soldadura láser (primero)
- 15.
- Borde izquierdo
- 16.
- Par de rodillos (primero)
- 17.
- Cabezal de soldadura láser (segundo)
- 18.
- Borde derecho
- 19.
- Par de rodillos (segundo)
- 20.
- Perfil de unión
- 21.
- Sentido de transporte
- 22.
- Rayo láser (primero)
- 23.
- Rayo láser (segundo)
- 24.
- Zonas de contacto
- 25.
- Estampación
- 26.
- Doblez hacia arriba
Claims (16)
1. Procedimiento para la fabricación de un perfil
de metal (20) con las siguientes etapas de procedimiento:
- -
- una primera cinta de chapa (7) se conforma en un primer perfil con una pared mediante una multitud de herramientas de laminación (6) accionadas o de funcionamiento libre,
- -
- directamente a continuación del proceso de conformado, el primer perfil (7) pasa a una estación de soldadura (8),
- -
- en la estación de soldadura (8), una segunda cinta de chapa (2) o un segundo perfil (2) se une con el primer perfil (7) y se apoya en forma de lámina,
- -
- el primer perfil (7) y la segunda cinta de chapa 2) apoyada sobre esta pared del primer perfil en forma de lámina se sueldan a ambos lados a lo largo de los bordes (15, 18) laterales de la superficie de contacto mediante radiaciones láser (22, 23) longitudinalmente en un perfil de unión (20).
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque las radiaciones láser (22, 23) se
dirigen al punto de soldadura, básicamente, de forma transversal al
sentido de transporte del primer perfil (7).
3. Procedimiento según la reivindicación 2,
caracterizado porque las radiaciones láser (22, 23) se
dirigen al punto de soldadura (8), de manera que con la superficie
de contacto encierran un ángulo de 0º a aprox. 60º entre el primer
perfil (7) y la segunda cinta de chapa (2) o perfil (2).
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el perfil de
unión (20) se fabrica a partir de cintas de chapa y/o perfiles (2)
con distintas propiedades de material.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la segunda cinta
de chapa (2) o el segundo perfil (2) se provee con estampaciones y/o
dobleces hacia arriba antes de la soldadura.
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el primer perfil
(7) y el segundo perfil (2) se sueldan en un perfil de unión (20),
en el que previamente el segundo perfil (2) se conforma mediante una
multitud de herramientas de laminación que están alojadas, al menos
parcialmente, en los mismos chasis que las herramientas de
laminación para conformar el primer perfil.
7. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el perfil de
unión (20) tras la soldadura pasa a otra instalación de conformación
(13) con una multitud de herramientas de laminación (10) accionadas
o de funcionamiento libre.
8. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque en la estación
de soldadura (8) se sueldan diversas cintas de chapa (2) y/o
diversos perfiles (2) con el primer perfil (7).
9. Dispositivo para la realización del
procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, que
comprende:
- -
- una instalación de conformación (5) con una multitud de herramientas de laminación (6) accionadas o de funcionamiento libre para la conformación de una primera cinta de chapa (1) en un primer perfil (7),
- -
- una estación de soldadura (8)dispuesta en línea con la instalación de conformación (5) y que sigue a ésta,
- -
- y, entre la instalación de conformación (5) y la estación de soldadura (8) y, en línea con éstas, un dispositivo de alimentación (12, 13) para la alimentación común de una segunda cinta de chapa (2) o un segundo perfil (2) con el primer perfil (7) en la estación de soldadura (8)
caracterizado porque
- -
- la estación de soldadura está equipada con, al menos, dos cabezales de soldadura láser (14, 17) y porque se prevé un dispositivo de posicionamiento (13, 16, 19) para la unión en forma de lámina del primer perfil (7) y de la segunda cinta de chapa (2) o del perfil (2) en la estación de soldadura (8),
- -
- en el que los cabezales de soldadura láser (14, 17) están dispuestos de forma que el primer perfil (7) y la segunda cinta de chapa (2), o perfil (2), se sueldan entre sí a ambos lados a lo largo de los bordes laterales (15, 18) de la superficie de contacto en un perfil de unión (20).
10. Dispositivo según la reivindicación 9,
caracterizado porque los cabezales de soldadura láser (14,
17) están dispuestos de forma que las radiaciones láser (22, 23) se
dirigen a los bordes laterales (15, 18), básicamente, de forma
transversal al sentido de transporte (21) del primer perfil (7).
11. Dispositivo según la reivindicación 10,
caracterizado porque las radiaciones láser (22, 23) con la
superficie de contacto encierran un ángulo de 0º a aprox. 60º entre
el primer perfil (7) y la segunda cinta de chapa (2) o perfil.
12. Dispositivo según una de las reivindicaciones
9 a 11, caracterizado porque las cintas de chapa (1, 2) y/o
perfiles (2, 7) presentan distintas propiedades de material.
13. Dispositivo según una de las reivindicaciones
9 a 12, caracterizado porque la segunda cinta de chapa (2) o
el segundo perfil (2) presenta estampaciones (25) y/o dobleces
(26).
14. Dispositivo según una de las reivindicaciones
9 a 13, caracterizado porque la instalación de conformado (5)
está provista con un número de chasis, que sobre las herramientas de
laminación (6) para la conformación del primer perfil (7) presentan
respectivamente, también, herramientas de laminación para la
conformación del segundo perfil.
15. Dispositivo según una de las reivindicaciones
9 a 14, caracterizado porque en línea después de la estación
de soldadura (8) está dispuesta otra instalación de conformación (9)
con una multitud de herramientas de laminación (10) accionadas o de
funcionamiento libre.
16. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 9 a 15, caracterizado porque en la estación
de soldadura (8) pueden soldarse diversas cintas de chapa (2) y/o
diversos perfiles (2) con el primer perfil (7).
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