ES2589183T3 - Procedimiento para fabricar una unión cohesiva entre dos piezas componentes por soldadura o soldadura con bronce - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la creación de una unión cohesiva entre dos piezas componentes de metal en forma de chapa, con las siguientes etapas: - como primera pieza componente (1) se proporciona un cuerpo hueco a base de platinas conformadas en semi-envolturas; - en las platinas se crean aberturas (3, 3a), antes o después de que hayan sido conformadas en semienvolturas y hayan sido unidas para formar el cuerpo hueco; - como segunda pieza componente (2, 2a, 2b) se proporciona una chapa de apoyo; caracterizado por las siguientes etapas: - en las aberturas (3, 3a) creadas en forma de agujeros alargados se crean, en total, al menos tres resaltos (9, 10) que miran en dirección a la segunda pieza componente (2, 2a, 2b) distribuidos sobre los cantos longitudinales (13, 14) enfrentados entre sí de las aberturas (3, 3a), estando dispuestos de manera desplazada entre sí los resaltos (9, 10) en las aberturas (3, 3a) en la dirección longitudinal del agujero alargado; - la segunda pieza componente (2, 2a, 2b) se introduce en la abertura (3, 3a) de la primera pieza componente (1) bajo el apoyo en los resalto (9, 10), en donde al menos permanece una rendija (11, 12) entre las dos piezas componentes (1, 2, 2a, 2b); las dos piezas componentes (1, 2, 2a, 2b) se unen entre sí de forma cohesiva en la zona de la rendija (11, 12), de modo que las semi-envolturas se unen entre sí a través de la segunda pieza componente (2, 2a, 2b).

Description

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DESCRIPCION

Procedimiento para fabricar una union cohesiva entre dos piezas componentes por soldadura o soldadura con bronce

La invencion se refiere a un procedimiento para crear una union cohesiva con las caractensticas de la clausula precaracterizante de la reivindicacion 1 (vease, p. ej., el documento DE 10 2005 008 548 A1).

En el caso de algunas construcciones de soldadura tales como, por ejemplo, en el caso de brazos oscilantes transversales de vehnculos automoviles, es conocido que las piezas componentes a unir son introducidas una dentro de otra y son soldadas. Para ello, en una pieza componente se encuentra habitualmente un agujero alargado. La parte a soldar con esta pieza componente es introducida entonces a traves de este agujero alargado y es soldada por medio de una costura de garganta en la zona del agujero alargado.

Ademas de ello, la solicitante posee conocimientos internos de la fabrica sobre uniones pasante unilaterales en las que se utiliza una chapa de apoyo en una forma de realizacion angular. La parte acodada de la chapa de apoyo es unida, antes de la union de dos semi-envolturas para formar una pieza componente de cuerpo hueco en la cara interna de una de las semi-envolturas mediante remachado, redoblado o soldadura por puntos. La otra rama de esta chapa de apoyo sobresale entonces del cuerpo base de la envoltura y puede ser unido con una segunda semi- envoltura que presenta una correspondiente rendija de soldadura a traves de la cual puede ser conducida la chapa de apoyo. A continuacion, puede llevarse a cabo una soldadura en la cara externa de esta segunda semi-envoltura.

Sin embargo, en el caso de estas uniones por soldadura pasante aparecen algunas dificultades tecnicas de acabado. Por ejemplo, en el caso de uniones pasantes es necesario configurar ligeramente mas ancho el agujero alargado que la chapa a atravesar. Esta sobredimension del agujero alargado debe mantenerse lo mas pequena posible, con el fin de que la anchura de la rendija de soldadura entre las dos piezas componentes no sea demasiado grande y sea todavfa procesable de una forma segura en el proceso. No obstante, si la anchura del agujero alargado se elige demasiado pequena, esto conduce a un enganche al introducir la pieza componente, lo cual conduce a demoras en el proceso de introduccion.

Dado que la anchura del agujero alargado debe ser mantenida lo mas pequena posible, deben utilizarse pequenas herramientas para crear los agujeros alargados. Con ello, resulta el problema de que la duracion de las herramientas de troquelar en la creacion del agujero alargado se reduce fuertemente con una anchura descendente de los agujeros alargados. El motivo es que el troquel de la herramienta esta realizado, bajo determinadas circunstancias, demasiado fino, con lo cual aumenta el desgaste en la herramienta de troquelar o, dentro de un corto espacio de tiempo, se produce la rotura del troquel. Por lo tanto, a menudo un troquelado de la pieza componente de chapa como metodo rentable solo resulta posible en el caso de una relacion suficientemente grande de la anchura de la rendija al espesor de pared y con chapas de apoyo suficientemente gruesas. No obstante, esto puede conducir a que se tengan que utilizar chapas de apoyo innecesariamente gruesas y pesadas. Con ello aumenta de nuevo el peso de la pieza componente acabada. Tambien aumentan los costes de los materiales. Otro inconveniente es que con troqueles de herramienta desgastados pueden aparecer oscilaciones en las anchuras de la rendija de soldadura, con lo cual peligra una soldadura de la chapa segura para el proceso.

Con el fin de que la rendija de soldadura no sea demasiado grande, la chapa introducida debe posicionarse a menudo, con respecto a un agujero alargado mucho mas ancho, de modo que solo se consigue unilateralmente una rendija de soldadura susceptible de ser procesada, existiendo en la cara enfrentada una rendija mucho mayor. Esta rendija mas ancha puede conducir entonces a una corrosion en un molde no estanqueizado. Tambien pueden resultar inconvenientes en relacion con una durabilidad en virtud de oscilaciones, solicitaciones de flexion y tension de la pieza componente introducida si esta no solo sirve para el apoyo de la cavidad, sino tambien para la union con otras piezas componentes.

A mencionar como estado de la tecnica se encuentran los documentos US 6 241 144 B1, DE 10 2005 008 548 A1, US 5 344 717 A y DE 24 14 966 A1. A partir de estos documentos se conoce compensar las tolerancias mediante profundidades de insercion diferentes o prever en uniones entre piezas componentes tubulares y pestanas de insercion, resaltos en la zona de union, por ejemplo con el fin de crear una anchura de la rendija de soldadura exacta para uniones cohesivas. Es tambien conocido, en el caso de un agujero alargado, configurar de forma curvada los flancos enfrentados entre sf, de modo que aproximadamente la mitad del agujero alargado o bien de los flancos resulta un punto estrecho para el centrado de una pieza componente que es introducida en este agujero alargado.

El documento US 5 878 940 A da a conocer un procedimiento para la fabricacion de una pieza componente perfilada en la que en una platina doblada estan previstas ranuras para el alojamiento de lenguetas de otra platina curvada o recta. Las lenguetas son soldadas en la zona de las ranuras.

Partiendo de ello, la invencion tiene por mision indicar un procedimiento para la creacion de una union cohesiva entre dos piezas componentes de metal que estan introducidas una dentro de otra, en el que las piezas componentes se puedan posicionar con exactitud seguras en el proceso, se puedan unir bien, y en el que una rendija entre las piezas componentes no rebase la anchura desventajosa para la capacidad de procesamiento. Ademas de ello, el procedimiento de acuerdo con la invencion debe posibilitar un acabado economico de aberturas

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que no repercuta de manera desventajosa sobre la duracion de las herramientas de acabado.

Las reivindicaciones 2 a 6 dependientes de la reivindicacion 1 se refieren a perfeccionamientos ventajosos de la invencion.

En el caso del procedimiento de acuerdo con la invencion para la creacion de una union cohesiva entre dos piezas componentes de metal estan previstas tres etapas de acabado esenciales. En una primera pieza componente de chapa se crea una abertura en forma de un agujero alargado para el alojamiento de la pieza componente lateral o bien se proporciona una primera pieza componente provista de una abertura, estando configurados en la abertura, en conjunto, al menos tres resaltos que miran en direccion a la segunda pieza componente de chapa. A continuacion, la segunda pieza componente es introducida en la abertura de la primera pieza componente. En este caso, queda al menos por zonas una rendija entre las dos piezas componentes. Finalmente, las piezas componentes son unidas entre sf de forma cohesiva en la zona de la rendija.

El procedimiento conforme a la invencion puede pasar tambien a emplearse cuando se haya de crear una union entre mas de dos piezas componentes, p. ej., cuando la segunda pieza componente deba ser unida adicionalmente mediante el procedimiento conforme a la invencion con una tercera pieza componente.

En el marco de la invencion se trata en el caso de la union cohesiva, en particular, de un proceso de soldadura (soldadura manual por arco voltaico, MIG, WIG, MAG, hnbrido laser). Tambien se puede tratar, sin embargo, de un proceso de soldadura termica. Son incluso posibles uniones adhesivas. Tambien es imaginable combinar entre sf diferentes procesos de union cohesiva.

En el caso de las piezas componentes de metal se trata, en particular, de las de acero o metal ligero. Las dos piezas componentes son chapas. Las aberturas estan configuradas como agujero alargado. El procedimiento pasa a emplearse, en particular, en estructuras en las que la primera pieza componente deba ser sustentada por medio de la segunda pieza componente. Este es particularmente el caso en estructuras huecas. Conforme a ello, una primera pieza componente esta configurada como cuerpo hueco. Este cuerpo hueco se fabrica a partir de platinas conformadas en semi-envolturas. Las semi-envolturas son sustentadas adicionalmente a traves de la segunda pieza componente que sirve como chapa de apoyo. En el cuerpo hueco o bien en la primera pieza componente se crean con ello aberturas en forma de agujeros alargados en los que la segunda pieza componente es introducida, bajo apoyo en los resaltos dispuestos en las aberturas. La creacion de las aberturas puede tener lugar antes o despues de la conformacion de platinas para formar semi-envolturas. En virtud de los resaltos se garantiza una anchura de la rendija definida entre las dos piezas componentes en la zona de la abertura. Mediante el posicionamiento preciso pueden crearse de forma segura para el proceso tambien uniones mas precisas de las piezas componentes.

Por ejemplo, en el caso de una primera pieza componente de chapa con un grosor de 3,5 mm, la abertura en forma de un agujero alargado puede presentar una anchura de 7 mm, en donde los resaltos en las aberturas se pueden introducir en la abertura en torno a 1,75 mm. Dado que la segunda pieza componente puede consistir asimismo en una chapa con un grosor de 3,5 mm, resulta una anchura de la rendija por ambas caras de 1,75 mm. Cuando la abertura se crea mediante troquelado, se puede utilizar una herramienta de troquelado que posea una anchura de 7 mm y, con ello, una duracion lo suficientemente prolongada. Si se renunciara a los resaltos en las aberturas, resultana una rendija en el caso de un apoyo con una cara de la segunda pieza componente introducida en el borde de la abertura de hasta 3,5 mm, lo cual ya no permite, por ejemplo, una soldadura procesable. La alternativa en este caso sena una reduccion de la anchura del agujero alargado a 5,25 mm, lo cual, sin embargo, significana una reduccion clara de la reduccion de la herramienta de troquelado.

Ademas de ello, mediante el contacto puntual se posibilita no solo una anchura de la rendija mas exacta, sino tambien un posicionamiento mas exacto de las piezas componentes entre sr Ademas, el proceso de union se simplifica considerablemente, dado que ya solo en la zona de los resaltos pueden producirse puntos estrechos/puntos de contacto. En comparacion con un contacto lineal, disminuye la probabilidad de un enganche. La introduccion de la segunda pieza componente se produce con ello de forma no solo mas sencilla y sin rozamiento, sino tambien mas rapida. Naturalmente, los resaltos en las aberturas pueden servir adicionalmente como compensacion de la tolerancia con el fin de compensar oscilaciones condicionadas por el acabado y los materiales.

En el marco de la invencion estan previstos al menos tres resaltos, de modo que se produce un apoyo en tres puntos de la segunda pieza componente dentro de la pieza componente. De manera particularmente preferida, por cada cara longitudinal de la segunda pieza componente estan presentes dos o mas resaltos. Los resaltos estan dispuestos desplazados entre sf en la direccion longitudinal del agujero alargado.

El agujero alargado no tiene que ser obligatoriamente recto en el marco de la invencion. Puede tener tambien un transcurso curvado. Precisamente en el caso de un transcurso curvado o en forma de curva, surten particularmente efecto las ventajas de la invencion, dado que en este caso la segunda pieza componente no pudo de ser adaptada exactamente a la curvatura de la abertura. Con el procedimiento conforme a la invencion pueden compensarse de manera particularmente bien oscilaciones de tolerancia con un transcurso curvado del lugar de union, de modo que el agujero alargado, como tambien la segunda pieza componente a introducir, pueden estar hechos tambien con tolerancias menos estrechas. Con el procedimiento de acuerdo con la invencion se compensan tambien pequenos

errores de acabado tales como, por ejemplo, diferentes asperezas o errores de recorte de los cantos. Precisamente en el caso de un transcurso curvilmeo, puede realizarse una adaptacion sencilla de las anchuras de la rendija, lo cual es diffcil y complejo en el caso de aberturas sin los resaltos conformes a la invencion

El procedimiento de acuerdo con la invencion pasa a emplearse, en particular para la fabricacion de piezas 5 componentes de vehnculos, en particular en el caso de brazos oscilantes transversales o en el caso de puentes traseros de brazos oscilantes compuestos, por lo tanto, en el caso de piezas componentes de vetnculos que son sometidas a elevadas solicitaciones pero que, a pesar de ello, deben poseer un ligero peso. En funcion de la forma constructiva de la respectiva pieza componente del vehnculo, es tambien imaginable en el marco de la invencion que la primera pieza componente configurada como cuerpo hueco posea un elemento de insercion en forma de la 10 segunda pieza componente que, conforme al procedimiento de acuerdo con la invencion, esta unido con una de las semi-envolturas de las que se compone el cuerpo hueco y, en el que el otro extremo de la segunda pieza componente, que sirve como chapa de apoyo, esta unido, bajo la aplicacion de un procedimiento que se desvfa del procedimiento de acuerdo con la invencion, con la primera pieza componente. La segunda pieza componente puede tener, por ejemplo, un acodamiento. Adicionalmente, en el extremo acodado de la segunda pieza componente 15 pueden estar previstas uniones de remachado con el fin de unir el extremo de la segunda pieza componente con la semi-envoltura de la primera pieza componente.

Independientemente del proceso de union, la invencion tiene en cualquier caso la ventaja de que las chapas pueden ser posicionadas entre sf de manera mas exacta en su respectiva posicion, con lo cual se puede renunciar a complejos dispositivos de posicionamiento. El grosor de la pieza componente puede ajustarse mejor entre sf La 20 segunda pieza componente, que sirve como chapa de apoyo, puede poseer un grosor de pared distinto que la primera pieza componente. Con ello, puede tener lugar una optimizacion del peso. En el caso de un ajuste seguro para el proceso de la rendija de soldadura, tambien puede tener lugar de forma segura para el proceso la soldadura subsiguiente, lo cual es ventajoso, particularmente en el caso de grandes rendijas y, en este caso, en combinacion con chapas de apoyo relativamente delgadas. Ademas, con el procedimiento conforme a la invencion se puede 25 recurrir a herramientas de troquelado que poseen una duracion incrementada. Junto a ello, en el marco de la invencion se reivindica tambien un dispositivo para la creacion de aberturas en piezas componentes de chapa para el procedimiento conforme a la invencion, estando prevista la herramienta de troquelado para la creacion de las aberturas con escotaduras laterales para la configuracion de resaltos en la pieza de trabajo. Con una herramienta de troquelado de este tipo se pueden crear las aberturas necesarias facilmente en una etapa de trabajo y, con ello, de 30 forma economica y rapida, lo cual es ventajoso, en particular, en el caso del acabado en serie.

El procedimiento conforme a la invencion no esta limitado a la produccion de piezas componentes para el sector de translacion de un vehnculo automovil. Es tambien imaginable la fabricacion de, por ejemplo, intercambiadores de calor, elementos de estantena o cuerpos calefactores, por consiguiente todos los procedimientos en los que se hayan de unir entre sf dos piezas componentes, en particular piezas componentes en forma de chapa.

35 En este caso, se ha de hacer observar que, en particular en el caso de una soldadura de las piezas componentes, la abertura debe ser cerrada preferiblemente por completo. Con ello, se impide la introduccion de suciedad, en particular lfquidos, en una primera pieza componente realizada como cuerpo hueco. Ademas, mediante la configuracion de la abertura en una acanaladura de la primera pieza componente se puede crear una disposicion en la que la segunda pieza componente no sobresalga del borde de la acanaladura de la primera pieza componente. Lo 40 mismo es valido para la zona de ensambladura, en particular una costura por soldadura. Tambien, esta puede estar situada por completo en la acanaladura y no sobresalir de esta.

La invencion se explica con mayor detalle seguidamente con ayuda de un ejemplo de realizacion representado en los dibujos. Muestran:

La Figura 1, una representacion en perspectiva de dos piezas componentes que engranan entre sf que estan 45 preparadas para una union por soldadura;

la Figura 2, una representacion en corte a traves de una union de soldadura de la Figura 1;

la Figura 3

otra forma de realizacion de una union de la pieza componente con un orificio que discurre de forma curvilmea y

la Figura 4 50

otra forma de realizacion de una union de la pieza componente en un perfil hueco en representacion cortada.

La Figura 1 muestra dos piezas componentes de chapa 1, 2 que engranan entre sf A partir de la representacion en corte conforme a la Figura 2, resulta clara la forma en que engranan estas dos piezas componentes 1, 2. En el caso de la primera pieza componente 1 se trata de un perfil hueco, en particular de un brazo oscilante transversal o de un puente trasero de brazos oscilantes compuestos. Este perfil hueco, designado como pieza componente 1, debe ser 55 rigidizado en su cara interna por parte de la segunda pieza componente 2. La segunda pieza componente 2 sirve, por consiguiente, como chapa de apoyo. En el caso de la fabricacion de un brazo oscilante transversal o de un puente trasero de brazos oscilantes compuestos, la primera pieza componente esta compuesta, por consiguiente, como cuerpo hueco a base de semi-envolturas que se proporcionan a partir de platinas conformadas. Entre las dos

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semi-envolturas se introduce la segunda pieza componente 2 como chapa de apoyo, de modo que sobresale de una abertura 3 realizada como agujero alargado de la primera pieza componente 1 (Figura 2). La segunda pieza componente 2 debe ser soldada de forma cohesiva, despues de la colocacion en la abertura 3, mediante soldadura con la primera pieza componente 1.

La Figura 2 muestra una costura de soldadura 4 que se produce despues de la insercion de las dos piezas componentes. En este caso, se trata de una costura de garganta que preferiblemente es estirada por ambas caras de las piezas componentes a unir.

La Figura 2 muestra, ademas, que la abertura 3 y la costura de garganta 4 (costura de soldadura) se encuentran dentro de una acanaladura 5. Con ello, la zona soldada de la segunda pieza componente sobresale solo ligeramente del contorno 6 de la primera pieza componente. La parte predominante se encuentra dentro de la acanaladura 5, al igual que la costura de soldadura 4. La acanaladura posee una profundidad T. El extremo 7 soldado de la segunda pieza componente 2 posee una altura H, siendo H en este ejemplo de realizacion de aproximadamente 1,3 x T. Preferiblemente, H < T, de modo que el extremo 7 no sobresale de un borde 8 de la acanaladura. La Figura 1 muestra que en la abertura 3 estan dispuestos resaltos 9, 10, en cada caso a lo largo de la segunda pieza componente 2. En el caso de este ejemplo de realizacion se trata de tres resaltos que estan dispuestos desplazados entre sf a lo largo de la longitud de la abertura 3 realizada como agujero alargado. En virtud del numero impar, en la cara de la izquierda en el plano de la imagen se encuentran dos resaltos 9. En la cara enfrentada se encuentra otro resalto 10 que esta dispuesto aproximadamente en el centro del agujero alargado. Los resaltos 9, 10 estan configurados de manera identica, de modo que a ambos lados de la segunda pieza componente 2 se ajusta una rendija 11, 12 que garantiza una union cohesiva segura para el proceso de las dos piezas componentes 1, 2 entre sf. La rendija 11, 12 y, por consiguiente, la altura de los resaltos 9, 10 estan dimensionadas de manera que los cantos longitudinales 13, 14 no sirven como superficie de apoyo lineal para la segunda pieza componente 2. El apoyo tiene lugar a traves de los resaltos 9, 10 previstos puntualmente.

La abertura 3 no tiene que estar configurada obligatoriamente como agujero alargado recto. Tambien puede tratarse de una abertura 3a realizada en forma de una curva tal y como se representa en la Figura 3. Tambien junto a este agujero alargado estan presentes resaltos 9 que sirven como apendices de posicionamiento, a traves de los cuales se puede ajustar con exactitud la anchura de la rendija. Los resaltos/apendices de posicionamiento en el lado longitudinal enfrentado estan cubiertos por la segunda pieza componente 2a introducida.

La Figura 4 muestra finalmente una forma de realizacion en la que una primera pieza componente 1 esta unida con una segunda pieza componente 2b segun el tipo precedentemente descrito a traves de una union pasante. Sin embargo, en el caso de esta variante el extremo 15 superior en el plano de la imagen esta acodado y, por consiguiente, no se apoya como un tope del lado frontal que esta limitado en su anchura al grosor de la chapa de la segunda pieza componente 2b, sino que se apoya de forma plana con su eje longitudinal. A traves de una union de remachado 16, este extremo 15 acodado esta unido entonces con una segunda pared 17 de la primera pieza componente 1

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Lista de simbolos de referencia:

1. primera pieza componente de chapa

2 segunda pieza componente de chapa

2a segunda pieza componente

2b segunda pieza componente

3 abertura

3a abertura

4 costura de soldadura

5 acanaladura

6 contorno

7 extremo

8 borde de la acanaladura

9 resalto

10 resalto

11 rendija

12 rendija

13 canto longitudinal

14 canto longitudinal

15 extremo

16 union de remachado

17 segunda pared

A- distancia

H- altura

T- profundidad

Claims (6)

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   REIVINDICACIONES

   1. Procedimiento para la creacion de una union cohesiva entre dos piezas componentes de metal en forma de chapa, con las siguientes etapas:

   • como primera pieza componente (1) se proporciona un cuerpo hueco a base de platinas conformadas en semi-envolturas;

   • en las platinas se crean aberturas (3, 3a), antes o despues de que hayan sido conformadas en semi- envolturas y hayan sido unidas para formar el cuerpo hueco;

   • como segunda pieza componente (2, 2a, 2b) se proporciona una chapa de apoyo; caracterizado por las siguientes etapas:

   • en las aberturas (3, 3a) creadas en forma de agujeros alargados se crean, en total, al menos tres resaltos (9, 10) que miran en direccion a la segunda pieza componente (2, 2a, 2b) distribuidos sobre los cantos longitudinales (13, 14) enfrentados entre sf de las aberturas (3, 3a), estando dispuestos de manera desplazada entre sf los resaltos (9, 10) en las aberturas (3, 3a) en la direccion longitudinal del agujero alargado;

   • la segunda pieza componente (2, 2a, 2b) se introduce en la abertura (3, 3a) de la primera pieza componente (1) bajo el apoyo en los resalto (9, 10), en donde al menos permanece una rendija (11, 12) entre las dos piezas componentes (1,2, 2a, 2b);

   • las dos piezas componentes (1, 2, 2a, 2b) se unen entre sf de forma cohesiva en la zona de la rendija (11, 12), de modo que las semi-envolturas se unen entre sf a traves de la segunda pieza componente (2, 2a, 2b).
2. 2. Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado por que la abertura (3, 3a) se configura en una acanaladura (5) de la primera pieza componente (1), que posee una profundidad (T) medida con respecto a un borde (8) de la acanaladura, en donde ni la segunda pieza componente (2, 2a, 2b) ni la zona de union entre las piezas componentes (1,2, 2a, 2b) sobresale del borde (8) de la acanaladura.
3. 3. Procedimiento segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado por que la abertura (3a) esta configurada como agujero alargado con un transcurso curvilmeo.
4. 4. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que la abertura (3, 3a) se crea mediante troquelado, utilizandose una herramienta de troquelado que presenta al menos una escotadura para la creacion de los resaltos (9, 10).
5. 5. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que la abertura (3, 3a) se cierra por completo mediante una union cohesiva.
6. 6. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que como procedimiento de union cohesiva pasa a emplearse un proceso de soldadura mediante el cual se unen piezas componentes (1, 2, 2a, 2b) de chapa de acero o de una aleacion de metal ligero.