ES2328254T3 - Procedimiento para unir tuberias. - Google Patents

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ES2328254T3 ES05019933T ES05019933T ES2328254T3 ES 2328254 T3 ES2328254 T3 ES 2328254T3 ES 05019933 T ES05019933 T ES 05019933T ES 05019933 T ES05019933 T ES 05019933T ES 2328254 T3 ES2328254 T3 ES 2328254T3
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Dirk Hattass
Volker Dr. Naumann
Peter Kahn
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Abstract

Procedimiento para unir tuberías con las etapas: Unión de un extremo de tubería (2) con un empalme (1) de un dispositivo de unión para tuberías, particularmente de un acoplamiento rápido, por medio de soldadura por fricción, caracterizado porque el diámetro del extremo de tubería (2) se ensancha antes de la colocación por deslizamiento sobre el empalme (1) del dispositivo de unión de tal modo, que este presenta una forma cónica y, por con siguiente, se controla la zona de formación de la masa fundida formada en la soldadura por fricción.

Description

Procedimiento para unir tuberías.
El invento trata de un procedimiento para unir tuberías.
Por la publicación WO 98/57092 es conocida una unión entre un cuerpo de unión y un tubo o bien, una manguera, estando el tubo fijado al cuerpo de unión por medio de soldadura por fricción. El cuerpo de unión contiene en este caso superficies exteriores diferentes, a las que está soldado el tubo. Además, en la unión están puestas a disposición cavidades para que hacia allí pueda penetrar material excedente, producido durante el proceso de soldadura por fricción. Debido al proceso de soldadura por fricción resultan dos zonas de unión anulares, por lo cual ambas piezas están unidas una con otra con impermeabilidad frente a líquidos.
Un dispositivo para unir tuberías con al menos un empalme que está adaptado para la unión con un extremo de tubería por medio de soldadura por fricción es conocido por ejemplo, por la EP 1087 167 A2.
El estado de la técnica actual tiene la desventaja de que en la unión del dispositivo con una tubería por medio de soldadura por fricción se forman partículas de fricción que pueden llegar al interior de la tubería y ensuciarlo. Las partículas de fricción se producen por el escape de la masa fundida formada en la soldadura por fricción, la cual llega al interior de la tubería como granulado.
Particularmente en el uso de tuberías de combustible, tales ensuciamientos son especialmente dañinos.
El invento tiene el objetivo de indicar un procedimiento para unir tuberías, por medio del cual puede evitarse o al menos disminuirse un ensuciamiento de tuberías al unir éstas por medio de soldadura por fricción.
El objetivo según el invento se consigue por medio del atributo de la reivindicación 1.
El invento tiene la ventaja de que por medio del control de la zona de formación de la masa fundida formada en la soldadura por fricción puede transponerse localmente el lugar de fusión, es decir, el lugar de soldadura. En este caso, el lugar de soldadura puede transponerse particularmente hacia aquellos lugares que son favorables con respecto a la evitación de un escape de masa fundida hacia el interior de la tubería. Por medio de un control correspondiente del lugar de formación de la masa fundida se crea de este modo la posibilidad de un cambio local del lugar de soldadura que posibilita trasladar la producción de la masa fundida desde lugares críticos con respecto al escape no deseado de masa fundida a lugares que comparativamente son inofensivos.
La evitación o el descenso, que pueden lograrse con el invento, de la formación de partículas de fricción en la soldadura por fricción significa una mejora considerable de la seguridad, particularmente en el área de la técnica de vehículos motorizados, dado que las suciedades originadas en la soldadura por fricción, que son dañinas para tuberías de combustible, ya no aparecen o sólo lo hacen en medida reducida.
Además, el invento mejora la posibilidad de automatizar la fabricación de uniones de tuberías por medio de soldadura por fricción, dado que no tiene lugar la limpieza de las tuberías, que era necesaria hasta ahora, después de la soldadura por fricción.
En un modelo de fabricación preferente del procedimiento según el invento se genera una presión de apriete entre el extremo de tubería y el empalme esencialmente en forma local en la zona de formación de la masa fundida. La generación enfocada de la presión de apriete permite de forma sencilla un control local de la zona de formación de la masa fundida, de modo que puede posibilitarse el lugar de soldadura o bien, la zona de fusión, alejado de los lugares críticos, que favorecen el escape de masa fundida, hacia lugares menos críticos.
En otro modelo de fabricación del procedimiento según el invento preferente particularmente, el extremo de tubería y el empalme se unen en una primera etapa por medio de un movimiento relativo esencialmente lineal, moviéndose el extremo de tubería y el empalme uno en relación a otro hasta una posición prefijada o hasta alcanzar una resistencia prefijada. En una segunda etapa, el extremo de tubería y el empalme se sueldan bajo presión por medio de un movimiento relativo esencialmente rotatorio. Por medio del movimiento lineal controlado del extremo de tubería y del empalme, de uno en relación a otro, puede tenerse influencia sobre el lugar de formación de la masa fundida. Además de esto, la masa fundida también puede controlarse moviendo el extremo de tubería y el empalme uno en relación a otro hasta una determinada posición prefijada. Por medio del ajuste focalizado de esa posición prefijada puede controlarse en forma precisa cuánta masa fundida debe producirse en la soldadura por fricción. De este modo puede asegurarse mejor aun que no escape masa fundida al interior de la tubería, dado que sólo se produce la cantidad de metal depositado necesaria para una unión soldada suficientemente resistente.
Alternativamente es posible mover el extremo de tubería y el empalme uno en relación a otro hasta alcanzar una resistencia prefijada, particularmente una resistencia mecánica a la fricción prefijada. El ajuste de esta resistencia prefijada permite la regulación de la cantidad de masa fundida de tal modo, que se posibilita la formación de una cantidad necesaria para una unión soldada resistente, sin producir un excedente de masa fundida que posiblemente escape al interior de la tubería.
Por el carácter multietapa del procedimiento, es decir, la realización de un movimiento relativo esencialmente lineal en una primera etapa seguido de un movimiento relativo esencialmente rotatorio en una segunda etapa, se evita que el extremo de tubería se funda ya al insertarlo en el empalme. Más bien se favorece por el carácter multietapa del procedimiento, una fusión focalizada del extremo de tubería en la zona trasera del empalme, la cual forma una zona favorable en lo que respecta a la evitación de escape de masa fundida al interior de la tubería. Además de esto, la separación de las etapas de procedimiento, Unir y Soldar, ofrece una mayor flexibilidad en la realización del procedimiento, dado que los parámetros de las etapas individuales son más fáciles de influenciar, de modo que el procedimiento en su totalidad puede controlarse mejor.
Preferentemente, el movimiento relativo esencialmente lineal entre el extremo de tubería y el empalme está controlado por recorrido. La realización del movimiento relativo lineal, que se controla por recorrido, entre el extremo de tubería y el empalme permite un ajuste preciso de la posición del extremo de tubería con respecto al empalme o bien al revés, dado que en el marco del control por recorrido pueden compensarse bien, tolerancias debidas a la fabricación, particularmente en lo que respecta a dimensiones de longitud o espesores de pared de los componentes.
El control por recorrido del movimiento relativo esencialmente lineal puede tener lugar en dependencia del espesor de pared y/o del diámetro del extremo de tubería. De este modo se mejora la estabilidad del procedimiento, dado que por tener en cuenta el espesor de pared o bien, el diámetro, del extremo de tubería puede controlarse la cantidad de masa fundida variable asociada a aquel. Particularmente, el trayecto determinado por el movimiento relativo esencialmente lineal controlado por recorrido puede reducirse con espesor creciente de pared del extremo de tubería. Dado que se ha demostrado que con espesor creciente también aumenta la cantidad de metal depositado, puede reducirse por medio de una disminución correspondiente del trayecto recorrido en el marco del movimiento relativo lineal la cantidad de metal depositado a una cantidad suficiente y favorable para la realización segura del procedimiento.
En el procedimiento según el invento, un diámetro del extremo de tubería se modifica, particularmente se aumenta, al menos en la primera etapa, por lo cual en el extremo de tubería se producen tensiones de compresión que causan una presión de apriete que actúa en forma radial. Por medio de una modificación correspondientemente intensa del diámetro pueden controlarse en forma focalizada las presiones de compresión producidas en el extremo de tubería y la presión de apriete resultante de ello, la cual a su vez tiene efecto sobre la cantidad de metal depositado.
La modificación del diámetro del extremo de tubería puede tener lugar a lo largo de una trayectoria curvilínea que está determinada por el perfil del empalme. El trazado curvilíneo de la modificación de diámetro, que está ocasionado por el correspondiente perfil de empalme, evita la formación de picos de tensión en el material del extremo de tubería y, por consiguiente, una formación local no deseada de masa fundida particularmente en la zona de transición del diámetro más pequeño al diámetro más grande del empalme.
En determinados casos se ha demostrado como favorable si en la primera etapa se le superpone al movimiento relativo esencialmente lineal un movimiento relativo rotatorio para el calentamiento del extremo de tubería y del empalme. Por el calentamiento focalizado del extremo de tubería puede influenciarse su comportamiento de ensanchado, por lo cual puede evitarse mejor aun la formación de picos no deseados de tensión en el material del extremo de tubería. Además, por medio del ajuste de una temperatura de calentamiento determinada se controla la presión radial de apriete, de lo cual resulta una posibilidad adicional de influencia sobre la producción de la cantidad de masa fundida.
En el invento, el diámetro del extremo de tubería se ensancha antes de la unión con el empalme del dispositivo de unión. Por medio del ensanchado del extremo de tubería antes de conectar el extremo de tubería con el empalme puede evitarse la formación de picos de tensión en el material del extremo de tubería. La modificación del diámetro del extremo de tubería antes de la unión con el empalme del dispositivo de unión puede combinarse con lo modelos de fabricación mencionados precedentemente. Por ejemplo, es posible modificar el diámetro del extremo de tubería y realizar a continuación el procedimiento multietapa para unir la tubería con el dispositivo de unión.
Además, es posible formar diferentes diámetros en dirección longitudinal del extremo de tubería al modificar el diámetro del extremo de tubería. Los diámetros diferentemente formados en dirección longitudinal del extremo de tubería permiten aplicar en forma focalizada en determinadas zonas del empalme una presión de apriete apropiada y determinada por el diámetro respectivo.
En determinados casos se ha demostrado como conveniente que el diámetro del extremo de tubería se ensanche de tal modo, que el diámetro de una superficie externa del extremo de tubería se forme algo más grande que el diámetro, que tendrá contacto con la superficie externa del extremo de tubería, de una superficie interna del empalme. De este modo se posibilita una soldadura de la superficie externa del extremo de tubería con una superficie interna del empalme.
Otra posibilidad para el control de la zona de formación de la masa fundida formada en la soldadura por fusión puede lograrse según otro modelo de fabricación del invento proveyendo de un medio antifricción las superficies de contacto del extremo de tubería y/o del empalme, al menos por zonas. De esta manera, la fricción entre el empalme y el extremo de tubería se reduce en forma local en las zonas, en las que debe evitarse la formación de masa fundida.
El invento se explica a continuación en base a dibujos esquemáticos a modo de ejemplo y con detalles adicionales.
En este caso se muestran en:
la figura 1, una sección parcial en dirección longitudinal de un dispositivo de unión, sobre el que se coloca por deslizamiento un extremo de tubería,
la figura 2, el dispositivo de unión según la figura 1, estando el extremo de tubería movido a la posición prevista para la soldadura por fricción.
En las figuras 1 y 2 se explica en base a un dispositivo de unión en la forma de un acoplamiento rápido (Quick-Connector) y a una tubería, las etapas esenciales de un procedimiento según un ejemplo de fabricación del invento. Es preferida la utilización del dispositivo de unión mostrado en las figuras 1 y 2 en el marco del procedimiento, dado que de este modo pueden obtenerse resultados particularmente buenos en la unión del dispositivo con una tubería. Sin embargo, la realización del procedimiento no está restringida al dispositivo de unión mostrado en las figuras 1 y 2. Más bien pueden utilizarse en el marco del procedimiento también dispositivos de unión con otras geometrías de sección.
El dispositivo de unión representado en las figuras 1, 2 está mostrado por recortes y precisamente en la zona del empalme 1 del dispositivo de unión. El dispositivo de unión está conformado en forma simétrica en rotación respecto al eje central M, correspondiendo la zona de sección del dispositivo de unión, la cual no se muestra en las figuras 1, 2, que está dispuesta debajo del línea central M, a la zona de sección representada en las figuras 1, 2.
El dispositivo de unión presenta un empalme adicional no mostrado que está dispuesto coaxialmente enfrente del empalme 1 en dirección longitudinal X del dispositivo de unión. El empalme 1 presenta una tubuladura interna 3 y una tubuladura externa 4 que esencialmente está dispuesta en forma concéntrica con respecto a la tubuladura interna 3. Entre la tubuladura interna 3 y la tubuladura externa 4 está conformada una ranura anular 5 para el alojamiento de un extremo de tubería 2 de una tubería a conectar. La tubuladura interna 3 está conformada con una zona de entrada 6 y una zona de sostén 7, siendo el diámetro de la zona de sostén 7 mayor que el diámetro de la zona de entrada 6. La zona de entrada 6 está antepuesta a la zona de sostén 7 en la dirección de inserción E del extremo de tubería 2. La zona de entrada 6 sirve para un guiado del extremo de tubería 2 al encajar el extremo de tubería 2 sobre el empalme 1. El lugar de soldadura producido por medio de la soldadura por fricción está dispuesto en la zona de sostén 7 que representa la zona que es responsable de la unión segura entre el empalme 1 y el extremo de tubería.
Entre la zona de entrada 6 y la zona de sostén 7 está prevista una zona de transición 8 que compensa la diferencia de diámetros entre la zona de entrada 6 y la zona de sostén 7. Como se representa en las figuras 1, 2, esta zona de transición 8 está conformada curvilínea.
En lo que respecta a más detalles del conformado del dispositivo de unión mostrado en las figuras 1, 2 se remite a la solicitud de patente alemana de la inventora con el número de solicitud 10 2004 027 831.8.
Este dispositivo de unión está previsto particularmente para la unión de tuberías de combustible en vehículos motorizados, pero también puede emplearse en otros campos técnicos, en los que es importante una unión segura de tuberías para el transporte de medios líquidos o gaseosos.
La unión del extremo de tubería 2 con el empalme 1 del dispositivo de unión, es decir del acoplamiento rápido, tiene lugar por medio de soldadura por fricción. En este caso se entiende por el concepto "unión de tuberías", tanto la unión de una tubería individual con el empalme del acoplamiento rápido, como la unión de al menos dos tuberías con ayuda del acoplamiento rápido, el cual de un lado del empalme está unido en forma resistente con el extremo de tubería por medio de soldadura por fricción y del otro lado del empalme se fija con otro extremo de tubería, por ejemplo mediante un sujetador no mostrado.
En la soldadura por fricción se controla la zona de formación de la masa fundida que se forma. El término "controlar" significa tanto controlar el procedimiento por medio de un circuito de señales abierto como regular el procedimiento en el marco de un circuito de señales cerrado, en el que la magnitud de salida que se controla tiene un efecto de retorno sobre la magnitud de entrada que se debe controlar.
Por medio del control de la zona de formación de la masa fundida que se forma en la soldadura por fricción se modifica en forma focalizada la posición local del lugar de la formación de masa fundida. Esto significa que el lugar de la formación de masa fundida se traslada, por ejemplo, en dirección de inserción E hacia atrás a la sección trasera de la zona de sostén 7.
Además, el control de la zona de formación de la masa fundida formada en la soldadura por fricción puede significar una modificación de los límites de zona en el sentido de que la zona de formación de la masa fundida se modifica, particularmente se limita, en lo que respecta a la superficie. En este sentido puede ajustarse por medio del control de la zona de formación de la masa fundida una zona que en lo que respecta a la superficie es más pequeña en comparación con un procedimiento no controlado.
Tanto por medio de la modificación controlada de la posición local del lugar de formación de la masa fundida como por medio de la limitación de la zona de formación en lo que respecta a la superficie puede evitarse que al interior de la tubería llegue masa fundida entre el lado interno del extremo de tubería 2 y la superficie externa de la tubuladura interna, y cause allí un ensuciamiento, en la forma de granulado o bien, de partículas de fricción, de la tubería. Particularmente por medio del control de la zona de formación es posible trasladar la masa fundida, que se forma en la soldadura por fricción, a un lugar no crítico del empalme 1 en lo que respecta al escape no deseado de masa fundida o restringir la zona de formación de masa fundida en lo que se refiere a la superficie de tal modo, que sólo se produzca la cantidad de metal depositado necesaria para formar una unión soldada suficientemente resistente.
El control de la zona de formación de la masa fundida puede tener lugar por ejemplo, produciendo la presión de apriete entre el extremo de tubería 2 y el empalme 1 esencialmente en forma local en la zona de formación de la masa fundida. Aplicando en forma focalizada la presión de apriete sobre determinadas zonas del empalme 1 se logra que tenga lugar una soldadura principalmente en esas zonas.
Una posibilidad concreta para controlar la zona de formación de la masa fundida formada en la soldadura por fricción la ofrece la secuencia, que está representada en forma ejemplar en las figuras 1, 2, de las etapas de unión según un ejemplo preferente de fabricación del invento.
En la figura 1 está representado que en una primera etapa el extremo de tubería 2 y el empalme 1 se acoplen por medio de un movimiento relativo esencialmente lineal. La dirección de acoplamiento está marcada con la flecha E, no estando limitado el invento al movimiento representado de inserción del extremo de tubería 2. Más bien, también es posible mantener fijo en el lugar el extremo de tubería 2 y mover el empalme 4 en dirección opuesta a la dirección de inserción E mostrada en la figura 1, de modo que tenga lugar un movimiento relativo esencialmente lineal entre los dos componentes.
En el marco de la primera etapa mostrada en la figura 1, el extremo de tubería 2 y el empalme 1 se mueven uno en relación a otro hasta una posición prefijada o hasta alcanzar un resistencia prefijada, por lo cual se controla la zona de formación de la masa fundida que se forma por medio de soldadura por fricción en la subsiguiente segunda etapa.
Generalmente, el control de la zona de formación de la masa fundida tiene lugar por medio de una inserción definida, controlada del extremo de tubería 2 en el empalme 1, recorriéndose un trayecto prefijado. Para la determinación de este trayecto prefijado pueden emplearse diferentes magnitudes de control. Por ejemplo, es posible medir el camino recorrido o la posición del extremo de tubería con respecto al empalme o bien, al revés. Además, es posible determinar el trayecto deseado por medio de medición de la resistencia mecánica de fricción entre el extremo de tubería 2 y el empalme 1, dado que esa resistencia aumenta con trayecto creciente. Es posible además controlar el procedimiento mediante el tiempo.
Después de que el extremo de tubería 2 y el empalme 1 están conectados uno en otro por medio del movimiento relativo lineal y de este modo fijados mecánicamente en forma transitoria, se genera en una segunda etapa de procedimiento, que se representa en la figura 2, por medio de un movimiento relativo rotatorio entre el extremo de tubería 2 y el empalme 1, calor de fricción entre ambos componentes que de esta manera se sueldan.
Para evitar que el extremo de tubería ya se funda en la primera etapa en la inserción en el empalme, el movimiento relativo lineal se realiza en el marco de la primera etapa de procedimiento tan lento y con tan reducida presión, que no tiene lugar una fusión del extremo de tubería 2. Recién en la segunda etapa al realizar el movimiento relativo rotatorio entre el extremo de tubería 2 y el empalme 1 se incrementan en forma focalizada la velocidad, es decir la velocidad de rotación, y la presión de tal modo, que la soldadura del extremo de tubería 2 y el empalme 1 sólo tengan lugar durante la segunda fase del procedimiento, es decir, durante la segunda etapa (figura 2). Debido a la separación de las dos etapas de procedimiento, inserción y soldadura, se logra, por un lado, que la masa fundida se origine exclusivamente en la zona prevista para ello, o sea en la zona de sostén 7, y no ya en la zona de entrada 6 delantera. Esta conducción del procedimiento contribuye a que entre la tubuladura interna 3 y el extremo de tubería 2 no escape masa fundida y pueda llegar al extremo de tubería.
Las diferentes posibilidades para la determinación de la profundidad de inserción, es decir del trayecto que se define por el movimiento relativo lineal entre el extremo de tubería 2 y el empalme 1, se explican a continuación.
Para la determinación de la respectiva profundidad de inserción, es decir del trayecto, deben tenerse en cuenta las geometrías especiales del acoplamiento rápido o bien, del extremo de tubería 2, utilizado en el marco del procedimiento. En general rige que la máxima profundidad de inserción se limita por la cantidad de metal depositado necesaria para una unión soldada suficientemente resistente. Si el extremo de tubería se inserta demasiado profundamente se produce demasiada masa fundida que escapa al interior de la tubería y que causa las suciedades no deseadas. En la mayoría de los casos de aplicación debería evitarse que el extremo de tubería se inserte hasta el tope, es decir hasta el fondo de la ranura anular 5, dado que en ese caso la cantidad de masa fundida formada es demasiado grande.
La profundidad mínima de inserción define en forma sustancial la resistencia de la unión soldada, dado que con menor profundidad de inserción disminuye la cantidad de masa fundida formada y, por consiguiente, hay menos metal depositado a disposición para la producción de la unión soldada.
La profundidad mínima y máxima de inserción depende de la geometría y puede determinarse por medio de ensayos para el respectivo acoplamiento rápido o bien para la respectiva combinación de acoplamiento rápido con extremo de tubería. La profundidad de inserción, es decir el trayecto definido por el movimiento relativo lineal, depende por ejemplo del espesor de pared del tubo a unir o bien, de la tubería a unir. En el establecimiento de la profundidad mínima y máxima de inserción se tiene por ello en cuenta si la tubería a unir presenta un espesor de pared grande o reducido.
En el caso de una tubería con espesor de pared grueso, por ejemplo, con un espesor de pared de aprox. 1,1 mm, se produce ya en la sección delantera de la zona de sostén 7 una presión de apriete suficientemente elevada para la soldadura por fricción, de modo que se obtiene una zona de soldadura estable para el procedimiento, la cual asegura una resistencia suficiente evitando al mismo tiempo un escape de masa fundida, por medio de una profundidad de inserción más reducida que en una tubería de pared delgada con, por ejemplo, un espesor de pared de 0,9 mm.
En una tubería tal de pared delgada con un espesor de pared de aprox. 0,9 mm debe elegirse una mayor profundidad de inserción para obtener una resistencia suficiente de la unión soldada. Dado que en paredes de espesor de pared más delgado se forma menos masa fundida, aumenta también la profundidad máxima de inserción, de modo que en tubos de pared más delgada es posible en total una inserción más profunda del extremo de tubería en el empalme 1, sin que se produzca un escape de masa fundida al interior de la tubería.
Tanto en tuberías de pared gruesa como de pared delgada debe determinarse en cada caso el rango óptimo para la profundidad de inserción en dependencia de la respectiva geometría del acoplamiento rápido (por ejemplo diámetro de la zona de sostén 7 o ascenso de la zona de transición 8) que asegure una soldadura de los componentes que sea estable para el procedimiento en lo que se refiere a una evitación del ensuciamiento del interior de tubería y a la resistencia de la unión.
La medición de la resistencia mecánica de fricción entre el extremo de tubería 2 y el empalme 1 ofrece otra posibilidad para la determinación de la profundidad de inserción, es decir del trayecto. Otras posibilidades de medición de ese trayecto son imaginables. Por ejemplo podría determinarse el tiempo de inserción. Sin embargo, el control por recorrido tiene la ventaja de que pueden tenerse en cuenta tolerancias de fabricación, particularmente de las dimensiones de longitud de la tubería o bien, del acoplamiento rápido, por lo cual se posibilita un control preciso de la zona de formación de la masa fundida.
En la determinación de la profundidad de inserción o bien, del rango, que es estable para el procedimiento, de la profundidad de inserción también pueden tenerse en cuenta coeficientes de materiales de los respectivos materiales empleados. Por ejemplo, pueden usarse la densidad del material, la capacidad de difusión térmica, la conductibilidad térmica, el coeficiente de transmisión térmica, la capacidad calórica, la capacidad de penetración de calor y el coeficiente de alargamiento.
Otra posibilidad adicional para controlar la zona de formación de masa fundida consiste en modificar, particularmente ensanchar, el diámetro del extremo de tubería en la primera etapa de procedimiento, es decir, al colocar por deslizamiento el extremo de tubería 2 sobre el empalme 4. La modificación del diámetro del extremo de tubería 2 tiene lugar en este caso a lo largo de una trayectoria curvilínea que está determinada por el perfil del empalme 2, como se representa en las figuras 1, 2. Debido a la deformación del extremo de tubería a lo largo de una trayectoria curvilínea se evita picos de tensión en el material del extremo de tubería y, por consiguiente, una formación local no deseada de masa fundida en la zona de transición 8 o bien, en la sección delantera de la zona de sostén 7 que es adyacente a la zona de transición 8.
Particularmente junto con la inserción lenta del extremo de tubería 2 en el empalme 1 se logra por medio de la modificación del diámetro del extremo de tubería a lo largo de la trayectoria curvilínea que justo en tuberías de pared más gruesa se impida la formación de masa fundida en la sección delantera de la zona de sostén 7 o bien, en la zona de transición 8, de modo que la masa fundida se produzca principalmente en la sección trasera de la zona de sostén 7, la cual comparativamente no es crítica en lo referente al escape no deseado de masa fundida.
Al movimiento relativo lineal que tiene lugar en la primera etapa puede superponérsele un movimiento relativo rotatorio, por lo cual se calienta el extremo de tubería o bien, el empalme. De este modo se logra que en la soldadura por fricción se produzca comparativamente más metal depositado, de modo que pueda aumentarse la resistencia de la unión soldada. Además, por medio del calentamiento se influye sobre el comportamiento de ensanche del extremo de tubería 2 y de las tensiones de compresión generables en el material, por lo cual se posibilita un control de la presión de apriete.
Según el invento, la zona de formación de la masa fundida formada en la soldadura por fricción se controla ensanchando el diámetro del extremo de tubería 2 antes de la unión con el empalme 1 del dispositivo de unión, es decir, antes de la realización de la primera etapa. Por un lado, puede intensificarse de este modo el efecto de evitar picos de tensión en el material, por lo cual puede evitarse la formación de masa fundida en lugares no deseados, particularmente cerca de la zona de entrada 6.
Además, ensanchando adecuadamente el extremo de tubería 2 por medio de un mandril no mostrado en las figuras 1, 2 puede ensancharse el diámetro del extremo de tubería 2 de tal modo, que el diámetro de una superficie externa 2a del extremo de tubería 2 se conforma algo más grande que el diámetro de una superficie 1a del empalme 1, la cual entra en contacto con la superficie externa 2a del extremo de tubería 2. Esto significa que por medio de un correspondiente ensanche del extremo de tubería 2 se le aplica a la superficie interna 4a de la tubuladura externa 4 una presión de apriete por parte del extremo de tubería 2 ensanchado, de modo que entre la superficie externa 2a del extremo de tubería 2 y la superficie interna 4a de la tubuladura externa 4 pueda establecerse una unión soldada por medio de un movimiento relativo rotatorio.
A diferencia del ejemplo de fabricación mostrado en la figura 2, el extremo de tubería 2 no apoya entonces en la tubuladura interna 3, sino en la tubuladura externa 4. La masa fundida formada en la soldadura por fricción se forma en la zona de unión entre la superficie externa 2a del extremo de tubería 2 y la superficie interna 4a de la tubuladura externa 4. De este modo se logra que un excedente eventualmente formado de masa fundida escape hacia fuera entre el extremo de tubería 2 y la tubuladura externa 4 y no llegue la interior de la tubería. Este ejemplo de fabricación del procedimiento según el invento ofrece una mejor seguridad de procedimiento.
Además es posible otorgarle mediante estampado, cierta forma al extremo de tubería 2 al ensancharlo, por lo cual se ocasionan distintas tensiones de compresión en el material del extremo de tubería 2 que resultan en un comportamiento favorable de apriete del extremo de tubería 2.
Según el invento, el extremo de tubería 2 se deformará de tal modo, que el diámetro en la zona de salida del extremo de tubería 2 (extremo trasero de la tubería en dirección de inserción E) se conforme algo menor que el diámetro en una zona delantera del extremo de tubería 2 en dirección de inserción E. El extremo de tubería 2 presenta con ello una forma levemente cónica que se ensancha en dirección de inserción E. Por medio de la forma cónica del extremo de tubería 2 se logra que la presión de apriete del extremo de tubería 2 sobre la zona de sostén 7 aumente en dirección de inserción E y que adopte su valor máximo en el lugar del diámetro más pequeño del extremo de tubería 2 conformado cónicamente, o sea en la sección trasera de la zona de sostén 7. Por consiguiente, en la sección trasera de la zona de sostén 7 se estimula la formación de masa fundida en la soldadura por fricción.
La etapa de procedimiento de ensanchar el extremo de tubería 2 antes de la inserción en el empalme 4 puede combinarse con los ejemplos de fabricación explicados precedentemente.
Fuera de esto, la zona de formación de la masa fundida puede controlarse proveyendo de un medio antifricción la superficie externa 3a de la tubuladura interna 3 o la superficie interna 4a de la tubuladura externa 4. Este ejemplo de fabricación es particularmente apropiado para una combinación de extremo de tubería 2 y empalme 4, en la que el extremo de tubería 2 apoya por ambos lados en la tubuladura interna 3 y la tubuladura externa 4. Por medio de la aplicación de un medio antifricción sobre una de las dos superficies de contacto de la tubuladura interna 3 y de la tubuladura externa 4 se logra que en cada caso se caliente una superficie, favorablemente la superficie interna 4a, por las fuerzas de fricción, de modo que sólo en esa superficie no provista de medio antifricción se produzca la soldadura.
Además, es posible proveer del medio antifricción, secciones críticas de la respectiva zona de contacto entre el extremo de tubería 2 y el empalme 4, por ejemplo, la zona de transición 8 y la sección delantera de la zona de sostén 7, que es adyacente a la zona de transición 8. De este modo se impide que se forme masa fundida en zonas críticas, de modo que la formación de la masa fundida se limita a secciones inofensivas en lo referente al escape de masa fundida.
Una combinación de los ejemplos de fabricación explicados precedentemente es posible. Por ejemplo, el extremo de tubería puede ensancharse antes de la primera etapa del procedimiento multietapa, estando la zona de transición 8 y la sección delantera de la zona de sostén 7, que es adyacente a la zona de transición 8, provistas del medio antifricción.
El invento es apropiado, sin estar restringido a ello, particularmente para unir tuberías de combustible, dado que con ayuda del invento puede evitarse o al menos disminuirse en forma efectiva la producción de perlas de soldadura que lleguen al interior de la tubería.

Claims (10)

1. Procedimiento para unir tuberías con las etapas:
Unión de un extremo de tubería (2) con un empalme (1) de un dispositivo de unión para tuberías, particularmente de un acoplamiento rápido, por medio de soldadura por fricción,
caracterizado porque el diámetro del extremo de tubería (2) se ensancha antes de la colocación por deslizamiento sobre el empalme (1) del dispositivo de unión de tal modo, que este presenta una forma cónica y, por con siguiente, se controla la zona de formación de la masa fundida formada en la soldadura por fricción.
2. Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado porque una presión de apriete entre el extremo de tubería (2) y el empalme (1) se genera en forma esencialmente local en la zona de formación de la masa fundida.
3. Procedimiento, según las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque el extremo de tubería (2) y el empalme (1)
- se acoplan en una primera etapa por medio de un movimiento relativo esencialmente lineal, moviéndose el extremo de tubería (2) y el empalme (1) uno en relación a otro hasta una posición prefijada o hasta alcanzar una resistencia prefijada y
- soldándoselos bajo presión en una segunda etapa por medio de un movimiento relativo esencialmente rotacional.
4. Procedimiento, según la reivindicación 3, caracterizado porque el movimiento relativo esencialmente lineal está controlado por recorrido.
5. Procedimiento, según la reivindicación 4, caracterizado porque el control por recorrido del movimiento relativo esencialmente lineal tiene lugar en dependencia del espesor de pared y/o del diámetro del extremo de tubería (2).
6. Procedimiento, según la reivindicación 5, caracterizado porque el trayecto que se determina por el movimiento relativo esencialmente lineal que se controla por recorrido se reduce al aumentar el espesor de pared del extremo de tubería (2).
7. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 3 hasta 6, caracterizado porque en la primera etapa se le superpone al movimiento relativo esencialmente lineal un movimiento rotatorio para calentar el extremo de tubería (2) y el empalme (1).
8. Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado porque al ensanchar el diámetro del extremo de tubería se forman diferentes diámetros en dirección longitudinal del extremo de tubería.
9. Procedimiento, según la reivindicación 8, caracterizado porque el diámetro del extremo de tubería (2) se ensancha de tal modo, que el diámetro de la superficie externa (2a) del extremo de tubería (2) se conforma algo más grande que el diámetro de una superficie interna (1a) del empalme (1), la cual entra en contacto con la superficie externa (2a) del extremo de tubería (2).
10. Procedimiento, según al menos una de las reivindicaciones 1 hasta 9, caracterizado porque las superficies de contacto del extremo de tubería (2) y/o del empalme (1) se proveen de un medio antifricción, al menos por zonas.
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