ES2983337T3

ES2983337T3 - Un aparato y un método para formar una soldadura por fricción

Info

Publication number: ES2983337T3
Application number: ES16808751T
Authority: ES
Inventors: Stuart Jackman
Original assignee: Jackweld Ltd
Current assignee: Jackweld Ltd
Priority date: 2015-11-30
Filing date: 2016-11-30
Publication date: 2024-10-22
Anticipated expiration: 2036-11-30
Also published as: US10668560B2; GB201521079D0; EP3383575A1; GB2544808B; CA3006566A1; WO2017093726A1; GB2544808A; PL3383575T3; EP3383575B8; CA3006566C; JP2019500222A; JP7018892B2; EP3383575B1; US20190099831A1; EP3383575C0

Abstract

Un aparato para formar una soldadura por fricción, comprendiendo el aparato: un dispositivo de soporte; un miembro de sujeción, que está soportado por el dispositivo de soporte, y que puede ser accionado para rotar con respecto al mismo, o moverse con respecto al mismo a lo largo de una trayectoria arqueada; un elemento consumible que tiene una primera cara de unión, estando montado el elemento consumible en una ubicación de montaje en el miembro de sujeción de modo que la primera cara de unión esté expuesta, en donde el elemento consumible puede rotar con respecto al miembro de sujeción alrededor de un primer centro de rotación, y en donde cuando el miembro de sujeción es accionado para rotar o moverse con respecto al dispositivo de soporte, el primer centro de rotación se desplaza en un movimiento orbital con respecto al dispositivo de soporte; y al menos un primer dispositivo de alineación, posicionado para sujetar una primera pieza de trabajo en su lugar de modo que una cara de fijación de la primera pieza de trabajo esté alineada con la primera cara de unión del elemento consumible. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Un aparato y un método para formar una soldadura por fricción

[0001] Esta solicitud se refiere a un aparato y a un método para formar una soldadura por fricción.

[0002] La soldadura es una técnica muy conocida que se usa para unir materiales, usualmente metales o termoplásticos, al provocar la fusión entre los materiales.

[0003] En algunos tipos de soldadura, el calor se aplica directamente a los materiales a unirse para provocar la fusión. Por ejemplo, esto ocurre en la soldadura por arco. Los materiales también se pueden unir mediante soldadura por fricción. La soldadura por fricción es una técnica en la que las caras de dos piezas de trabajo (u otros componentes) a unirse se presionan firmemente entre sí y se mueven una con respecto a la otra, por ejemplo, mediante rotación. El movimiento relativo de las piezas de trabajo provoca un calentamiento por fricción, lo que da lugar a la fusión entre las piezas de trabajo. La soldadura por fricción tiene varios beneficios con respecto a otras técnicas de soldadura en las que el calor se aplica directamente, en particular al evitar un calentamiento excesivo en la zona de soldadura. El calor excesivo generado durante un procedimiento de soldadura puede causar problemas significativos, por ejemplo, cambios no deseados en la estructura cristalina de las piezas de trabajo de metal.

[0004] GB132443 describe un método de soldadura por fricción en el que participan las piezas de trabajo, mientras están en contacto por frotación, de un movimiento de traslación relativo a lo largo de un trayecto orbital para generar calor para soldar y, después, alinear axialmente para soldar, el movimiento relativo se genera combinando dos movimientos rotacionales excéntricos similares realizados en el mismo sentido de rotación alrededor de los ejes respectivos y las piezas de trabajo se alinean alterando la fase de uno de los movimientos excéntricos con respecto al otro para reducir la excentricidad combinada a cero. El aparato para llevar a cabo el método comprende un miembro giratorio exterior A adaptado para accionarse alrededor del eje de soldadura, un miembro giratorio interior B montado excéntricamente y giratoriamente en el miembro A y adaptado para accionarse a la misma velocidad que el miembro A, y un portapiezas C montado excéntricamente dentro del miembro B y que puede girar con respecto al mismo. Los medios de anclaje por torsión impiden la rotación del portapiezas C (excepto de forma limitada) con respecto al miembro B y aseguran que, en la posición de soldadura, la pieza de trabajo W1 se mantenga en una relación angular predeterminada con respecto a la pieza de trabajo W2. La excentricidad e del miembro B con respecto a A es igual a la excentricidad del portapiezas C con respecto al miembro B, de modo que mediante un ajuste angular relativo de los miembros A, B, la excentricidad resultante del portapiezas C se puede variar de cero a un valor 2e. El accionamiento a los miembros A y B se transmite desde un motor a través de un dispositivo de engranaje epicíclico que tiene dos conjuntos de engranajes solares y planetarios dispuestos respectivamente para transmitir el accionamiento a través de los vástagos de salida a los miembros B y A. Los engranajes planetarios se sostienen desde un miembro portador anular que se dispone para recibir un movimiento angular limitado (p. ej., mediante la operación de un pistón y un cilindro o un medio de cremallera o tornillo) cuyo efecto es alterar la fase o relación angular de los miembros A y B, de esta manera se proporciona medios donde las piezas de trabajo puedan alinearse para soldadura sin desconexión del accionamiento. Se pueden montar contrapesos ajustables en los miembros A y B para equilibrar la pieza de trabajo y el portapiezas. Se prevé que el movimiento orbital puede producirse al aplicar un movimiento excéntrico a cada portapiezas en lugar de combinar ambos en uno y mantener el otro estacionario; también los movimientos pueden ser no circulares si se desea. El método se puede aplicar a la soldadura de piezas de trabajo de sección transversal no circular.

[0005] JP2002301578 describe un aparato de soldadura por presión por fricción 1 con un eje central de un husillo principal para transmitir su fuerza accionadora y un mandril dispuesto de forma giratoria a través de un cojinete en el husillo principal de un eje central descentrado del eje central a una velocidad excéntrica con respecto al eje central. El equipo descrito anteriormente comprende el mandril que sujeta el primer miembro a unir, un resorte de alambre que conecta el mandril y el suelo del equipo de soldadura por presión por fricción y una abrazadera que fija el segundo miembro a unir. Cuando el husillo principal gira, el husillo principal se mueve a lo largo de la órbita giratoria de un radio alrededor del eje central del husillo principal y la parte de unión del primer miembro a unir y el segundo miembro a unir entran en contacto casi continuamente entre sí y, por lo tanto, la eficiencia de generación del calor de fricción en la parte de unión es buena y estos miembros pueden soldarse a presión por fricción eficientemente incluso si la parte de unión del primer miembro a unir no es continua en la dirección circunferencial alrededor del eje central en el husillo e incluso si la parte de unión tiene una forma no circular.

[0006] JP2002103060 describe que, en un método de soldadura por fricción tipo inserto, si bien que un material de inserto entra en contacto con toda la cara de unión de dos materiales a unir, el material de inserto se somete a un movimiento circular en un radio menor que el radio de la cara a unir en la cara ortogonal a un eje mayor del material. Para ello, es adecuado un aparato de soldadura por fricción, que tenga una abrazadera para avanzar/retraerse en una dirección de presión mutua sujetando los dos materiales a unir y una máquina de accionamiento del material de inserto para soportar/mover el material de inserto de un tamaño suficiente para provocar el contacto con toda la cara a unir y realizar un movimiento circular en el radio. El material de inserto se soporta pivotantemente por dos vástagos de rotación excéntricos que giran libremente.

[0007]GB2322586 describe la soldadura por fricción de rieles ferroviarios mediante la inserción de una pieza intermedia que se mueve en oscilación lineal u orbital entre los extremos de los rieles. Los dos extremos del riel se presionan uno contra el otro sobre la pieza intermedia en la dirección longitudinal del riel para generar el calor, necesario para la soldadura, a través de la energía por fricción en ambas superficies de contacto entre cada uno de los extremos del riel y una superficie respectiva de la pieza intermedia.

[0008]JP2010149131 describe que se usa una plantilla para soldadura por fricción cuando la soldadura por fricción se lleva a cabo usando un dispositivo giratorio. La plantilla para soldadura por fricción incluye: una parte de base que se monta en el dispositivo giratorio y una parte de tapa que tiene un rebaje que encaja una forma exterior de una placa para que sea un solo trabajo de soldadura por fricción y que se monta en la parte de base. La parte de base tiene una parte de pata que se sujeta mediante clavos, etc., de la parte de mandril del vástago principal del dispositivo giratorio.

[0009]Un objetivo de la presente invención es proporcionar un aparato y un método mejorados para llevar a cabo la soldadura por fricción. Los aspectos de la presente invención se exponen en las reivindicaciones adjuntas.

[0010]Para que la presente invención pueda entenderse más fácilmente, se describirán ahora las realizaciones de la invención, a modo de ejemplo, con referencia a las figuras adjuntas, en las que:

Las figuras 1a y 1b muestran un rotor adecuado para uso con la presente invención;

las figuras 2 y 3 muestran una carcasa de soporte 9 adecuada para uso con la presente invención;

la figura 3a muestra una parte de un rotor alternativo adecuado para uso con la presente invención;

la figura 4 muestra un anillo de soporte adecuado para uso con la presente invención;

la figura 5 muestra un elemento consumible adecuado para uso con la presente invención;

la figura 6 muestra una carcasa de soporte, un rotor, un anillo de soporte y un elemento consumible ensamblados entre sí; la figura 6a muestra partes de un anillo de soporte y un elemento consumible alternativos;

la figura 7 muestra una manga de sujeción adecuada para uso con la presente invención;

la figura 8 muestra un aparato de soldadura que incorpora la presente invención;

la figura 9 muestra una disposición de compresión adecuada para uso con la presente invención;

la figura 10 muestra dos disposiciones de compresión en uso con un aparato de soldadura que incorpora la presente invención; y

las figuras 11a y 11b muestran partes de un aparato de soldadura alternativo que incorpora la presente invención, las figuras 12 y 13 muestran una disposición inhibidora de la rotación adecuada para uso con la invención;

la figura 14 muestra otro aparato de soldadura que incorpora la presente invención;

las figuras 15 y 16 muestran un aparato de superficie por fricción que no incorpora la presente invención; y las figuras 17a a 17d muestran aparatos para formar una unión soldada entre dos miembros que no incorporan la presente invención.

[0011]Volviendo en primer lugar a las figuras 1a y 1b, se muestra un rotor 1. El rotor 1 generalmente toma la forma de un anillo anular, que tiene una rueda 2 que rodea una abertura 3 que atraviesa todo el rotor 1.

[0012]La rueda 2 tiene superficies principales 4 generalmente paralelas y opuestas, y preferiblemente tiene un espesor 5 sustancialmente constante en la mayor parte de esta área.

[0013]El borde exterior 6 de cada cara 4 de la rueda 2 es preferiblemente circular o sustancialmente circular, y una pared exterior 7 de la rueda 2 puede tener una serie de dientes 8 separados entre sí formados en la misma. En las realizaciones preferidas, la pared exterior 7 de la rueda tiene dos protuberancias 14 que se extienden hacia arriba, a cada lado de la otra pared 7, de modo que la pared exterior 7 generalmente define un canal. En estas realizaciones, cualquier diente 8 se forma entre las protuberancias.

[0014]La abertura 3 que pasa a través del rotor 1 es preferiblemente circular o sustancialmente circular. Sin embargo, el centro geométrico de la forma circular de la abertura 3 se desplaza del centro geométrico de la forma circular de la rueda 2 del rotor 1. Por lo tanto, se entenderá que la abertura 3 está descentrada con respecto a la rueda 2 y no es concéntrica con ella. En una realización, el diámetro de la abertura 3 es de 300 mm, la distancia entre el centro geométrico de la rueda 2 y el centro geométrico de la abertura 3 es de 5 mm. Por lo tanto, el grado de desplazamiento de la abertura 3 con respecto a la rueda 2 puede ser relativamente pequeño como proporción del diámetro general de la abertura 3. En las realizaciones preferidas, la distancia de desplazamiento (es decir, la distancia entre los centros geométricos de la rueda 2 y la abertura 3) está entre el 0,5 % y el 3 % del diámetro de la abertura (aunque debe entenderse que la distancia de desplazamiento puede estar fuera de este rango, dependiendo de los parámetros del proceso y de los materiales particulares que se estén soldando). Más preferiblemente, el desplazamiento oscila entre el 1 % y el 2 % del diámetro de la abertura 3. Más preferiblemente, la distancia de desplazamiento está entre el 1 % y el 2 % del diámetro de la abertura 3. En realizaciones aún más preferidas, la distancia de desplazamiento puede ser de alrededor del 1,67 % del diámetro de la abertura 3.

[0015]Sin embargo, en otros ejemplos, la distancia de desplazamiento puede ser mayor. Por ejemplo, se prevén ejemplos en los que la distancia de desplazamiento sea tan alta como el 30 % del diámetro de la abertura. Por lo tanto, el rango general puede oscilar entre el 0,5 % y el 30 %.

[0016]El rotor 1 se monta en una carcasa de soporte 9, que se muestra en la figura 2. La carcasa de soporte 9 es arqueada, y preferiblemente toma la forma de una porción de un anillo circular o sustancialmente circular. El lado interior del anillo está abierto, y presenta un canal generalmente orientado hacia dentro. Dentro del canal, se proporcionan una serie de primeros rodillos 10 separados entre sí. En las realizaciones preferidas, la carcasa de soporte 9 describe más de la mitad de un círculo completo, y puede comprender, por ejemplo, 200-250° de un círculo completo.

[0017]Los primeros rodillos 10 pueden girar libremente, y se colocan en un plano que generalmente se alinea con el plano de la propia carcasa de soporte 9.

[0018]La carcasa de soporte 9 se mantendrá en su lugar mediante un soporte o apoyo adecuado (no mostrados), que puede reposar en el suelo o apoyarse en uno o más componentes adicionales, según sea necesario. El soporte puede formarse por separado de la carcasa de soporte 9, o puede formarse integralmente con la misma. En algunas realizaciones, se pueden proporcionar uno o más soportes intercambiables u otros apoyos, de modo que la carcasa de soporte 9 pueda mantenerse en su lugar en diferentes situaciones.

[0019]El rotor 1 se instala en la carcasa de soporte 9, aunque la carcasa de soporte 9 se muestra sin el rotor 1 en la figura 2 por motivos de claridad. La figura 3 muestra una vista recortada de una parte de la carcasa de soporte 9. Se puede observar que la carcasa de soporte 9 tiene una pared exterior 11 y dos paredes laterales opuestas 12, que definen la forma de la artesa. Se muestra un primer rodillo 10, que se monta para girar con respecto a la carcasa de soporte 9 en un eje 13.

[0020]También se muestra la rueda 2 del rotor 1. Las dimensiones de la carcasa de soporte 9 y del rotor 1 son tales que la superficie exterior 7 de la rueda 2 del rotor 1 reposa sobre el rodillo 10, y las dos protuberancias 14 que se forman en la superficie exterior 7 se extienden más allá del borde de soporte 15 del primer rodillo 10 en ambos lados.

[0021]Por lo tanto, se entenderá que, con el rotor 1 montado dentro de la carcasa de soporte 9, el rotor 1 puede girar libremente (o accionarse para girar) con respecto a la carcasa de soporte 9, pero no puede extraerse de la misma. El rotor 1 no se puede retirar radialmente de la carcasa de soporte 9, porque la carcasa de soporte 9 describe más de la mitad de un círculo completo y, por lo tanto, la brecha formada en la carcasa de soporte 9 tiene un ancho que es menor que el diámetro exterior del rotor 1. El rotor 1 tampoco puede retirarse axialmente de la carcasa de soporte 9, porque las protuberancias 14 formadas en la superficie exterior 7 de la rueda 2 del rotor 1 se encuentran a ambos lados de los primeros rodillos 10 de la carcasa de soporte 9 y, por lo tanto, los primeros rodillos 10 impedirán el movimiento longitudinal del rotor 1 con respecto a la carcasa de soporte 9 en cualquier dirección.

[0022]Si bien se describió anteriormente el uso de los primeros rodillos 10, también se puede usar cualquier otra disposición adecuada que permita la rotación libre del rotor 1. Por ejemplo, se puede usar un cojinete liso, que comprende una serie de bujes apropiados.

[0023]Durante el uso se posicionará un engranaje de accionamiento (no mostrado) de modo que los dientes del engranaje e accionamiento se engranen con los dientes 8 proporcionados en la superficie exterior 7 del rotor 1. El engranaje de accionamiento se acopla con el rotor 1 en un punto de su superficie exterior donde sobresale de la carcasa de soporte 9, es decir, en una parte del rotor 1 que se alinea con la brecha en la carcasa de soporte 9. Por lo tanto, se entenderá que el rotor 1 se soporta y mantiene en su lugar por la carcasa de soporte 9, y puede accionarse para girar mediante el engranaje de accionamiento.

[0024] El engranaje de accionamiento se accionará preferiblemente por un motor (no mostrado), que puede adoptar cualquier forma adecuada.

[0025] Sin embargo, en otras realizaciones, el rotor puede accionarse mediante uno o más engranajes, correas, cadenas, tornillos de trabajo, accionamientos armónicos o cualquier otro método de accionamiento adecuado. Algunas técnicas para accionar el rotor 1 pueden no requerir que una sección del rotor 1 quede expuesta por medio de una brecha en la carcasa de soporte 9 y, en esta realización, la carcasa de soporte 9 puede comprender un anillo completo, que se extiende alrededor del rotor 1 y no tiene una rotura formada en el mismo. Por ejemplo, los engranajes de accionamiento, las poleas, etc. pueden proporcionarse en uno o más extremos (axialmente) del rotor, en lugar de acoplarse con el centro del rotor. En estas realizaciones, es probable que los engranajes de accionamiento, poleas, etc. Se posicionen al lado (o incluso se separen axialmente de) la carcasa de soporte.

[0026] Como se describió anteriormente, la superficie exterior 7 del rotor 2 puede tener dientes 8 formados sobre la misma. Si este es el caso, puede no ser deseable que los primeros rodillos 10 entren en contacto con los dientes 8 directamente, ya que es probable que esto dañe los primeros rodillos 10. Para evitar esto, la superficie exterior 7 del rotor 2 puede tener una ranura o artesa 7a formada en la misma, que se ejecuta alrededor de la superficie exterior 7 del rotor 2, como se muestra en la figura 3a. Los dientes 8 pueden ubicarse en la ranura o artesa 7a, el resto de la superficie exterior 7 es lisa o sustancialmente lisa. Esto significa que los primeros rodillos 10 pueden reposar sobre la superficie exterior 7 sin entrar en contacto con los dientes 8, y que se puede insertar un engranaje de accionamiento o similar (no mostrado) en la ranura o artesa 7a para acoplarse a los dientes 8.

[0027] En su superficie interior 22 (es decir, la superficie que rodea la abertura 3), el rotor 1 soporta una serie de segundos rodillos 23, cada uno de los cuales se dispone para girar alrededor de un eje que es generalmente paralelo a un eje que pasa directamente a través del centro de la abertura 3. Por lo tanto, se entenderá que, en esta realización, los segundos rodillos 23 son paralelos o sustancialmente paralelos a los primeros rodillos 10. Los segundos rodillos 23 se disponen para girar libremente. En la realización mostrada, los segundos rodillos 23 se proporcionan totalmente o parcialmente dentro de una artesa 24 orientada hacia dentro u otro rebaje, que se forma en el lado interior 22 del rotor 1.

[0028] En las realizaciones preferidas, se proporcionan una serie de segundos rodillos 23 separados alrededor del lado interior 22 del rotor 1. Sin embargo, puede usarse igualmente cualquier disposición similar que proporcione la misma función general.

[0029] Volviendo a la figura 4, se muestra una vista recortada de un anillo de soporte 25.

[0030] El borde exterior 26 del anillo de soporte 25 es similar al borde exterior 7 de la rueda 2 del rotor 1, ya que tiene un par de protuberancias 27 formadas a cada lado del borde exterior 26, de modo que, en una vista en sección transversal, el borde exterior 26 toma la forma de un canal.

[0031] Un borde interior 28 del anillo de soporte 25 que orientado hacia dentro rodea una abertura interior 29 y tiene un ancho que se reduce con respecto al ancho del resto del anillo de soporte 25. En las realizaciones preferidas, este ancho reducido es aproximadamente la mitad del ancho del resto del anillo de soporte 25.

[0032] La figura 5 muestra un disco 16 de un material que se usará en el proceso de formación de una unión soldada, como se describe en mayor detalle a continuación. En el ejemplo mostrado, el disco 16 tiene una forma circular o sustancialmente circular y tiene un diámetro exterior que es igual o sustancialmente igual al diámetro interior del anillo de soporte 25. El ancho de la rueda 17 del disco 16 es preferiblemente el mismo o sustancialmente el mismo que el ancho del borde interior estrecho 28 del anillo de soporte 25.

[0033] Durante el uso, el disco 16 puede colocarse en la abertura interior 29 del anillo de soporte 25, de modo que sea soportado por el anillo de soporte 25. En las realizaciones preferidas, el disco 16 encaja firmemente en la abertura interior 29 y puede que no gire fácilmente con respecto al anillo de soporte 25.

[0034] El disco 16 puede denominarse “ arandela” .

[0035] La figura 6 muestra los componentes descritos anteriormente ensamblados (aunque debe apreciarse que ciertos componentes, tales como los collares, que pueden estar presentes en un dispositivo completamente ensamblado que incorpore la invención, se han omitido por motivos de claridad). Como ya se ha descrito, el rotor 1 encaja dentro de la carcasa de soporte 9, y gira libremente sobre los primeros rodillos 10 que están sujetos por la carcasa de soporte 9.

[0036] El anillo de soporte 25 encaja dentro de la abertura interior 3 del rotor 1, y los segundos cojinetes 23 sujetos por el rotor 1 encajan dentro de la forma de artesa formada en el borde exterior 26 del anillo de soporte 25. El anillo de soporte 25 gira libremente sobre los segundos rodillos 23.

[0037] Finalmente, el disco 16 encaja dentro de la abertura interior 29 del anillo de soporte 25.

[0038] Una aplicación del aparato descrito anteriormente puede consistir en la soldadura entre sí de dos extremos libres de miembros, particularmente (pero no exclusivamente) de miembros alargados, tales como secciones de rieles ferroviarios. Para llevar a cabo esta operación de soldadura, los extremos libres de dos secciones de riel se presionan contra las superficies principales opuestas del disco 16 y, después, se acciona el rotor 1 para que gire, mediante (como se describió anteriormente) el engranaje de accionamiento y el motor. A medida que el rotor 1 gira, se entenderá que el disco 16 realiza un movimiento excéntrico, debido el desplazamiento entre el centro geométrico del disco 16 y el centro geométrico de la abertura interior 3 de la rueda 2 del rotor 1. A su vez, esto provocará que las superficies principales del disco 16 se deslicen contra los extremos libres de las secciones de riel y, como resultado de las fuerzas de fricción que deben superarse para hacerlo, se generarán grandes cantidades de energía térmica en las interfaces entre las superficies principales del disco 16 y los extremos libres de las secciones de riel. Como resultado de este calor por fricción, se puede formar una unión soldada entre las dos secciones de riel, se suelda efectivamente el disco 16 en su lugar entre los dos extremos libres de las secciones de riel, y se forma una unión soldada entre las dos secciones parte de la unión soldada final. Se entenderá que el disco 16 actúa por lo tanto como un disco consumible en un proceso de soldadura de este tipo.

[0039] Las superficies principales del disco 16 pueden ser sustancialmente planas, y preferiblemente paralelas entre sí. Sin embargo, en otras realizaciones, las superficies principales están perfiladas y/o texturizadas en la dirección axial para mejorar el proceso de soldadura. En estas realizaciones, cuando el extremo libre del objeto a soldar se presiona contra una superficie principal del disco 16, solo algunas partes del extremo libre pueden entrar en contacto con el disco 16 en el primer ejemplo, otras partes del extremo libre pueden entrar en contacto con el disco 16 durante las etapas posteriores del proceso de soldadura.

[0040] En las realizaciones preferidas, el disco 16 se forma por el mismo o sustancialmente el mismo material que las dos secciones de riel que se van a soldar entre sí. Sin embargo, en otras realizaciones, el disco 16 puede formarse de un material diferente al de las secciones de riel, y el lector experto entenderá los criterios que pueden usarse para seleccionar un material adecuado. Por ejemplo, se puede usar un material diferente para mejorar el rendimiento mecánico de la unión soldada resultante, y/o si se va a formar una unión entre dos piezas de trabajo que tienen diferentes perfiles o características metalúrgicas.

[0041] Como entenderá el lector experto, el extremo libre de cada sección de riel debe colocarse contra el disco 16 de modo que, durante todo el rango de rotación del rotor 1, todas las partes del extremo libre caigan dentro del perímetro de la superficie principal apropiada del disco 16 (como se ve en una dirección axial). Por lo tanto, el disco 16 debe tener un diámetro lo suficientemente grande como para que ninguna parte del extremo libre de la sección de riel sobresalga radialmente hacia fuera más allá de la circunferencia exterior del disco 16 a medida que gira el rotor 1.

[0042] En las realizaciones preferidas, el rotor 1 puede formarse por dos partes que se pueden acoplar de manera extraíble entre sí. Esto permite que dos elementos alargados soldados entre sí mediante el proceso descrito anteriormente se extraigan del rotor 1 una vez que se completa el proceso de soldadura. Por ejemplo, el rotor 1 puede formarse por dos mitades (no mostradas) que pueden estar firmemente acopladas entre sí por medio de pernos, abrazaderas y/o fijaciones adecuadas adicionales. Durante el procedimiento de soldadura, las dos mitades permanecen acopladas entre sí. Tras la finalización de la operación de soldadura, las dos mitades pueden desacoplarse una de la otra y alejarse.

[0043] Similarmente, la carcasa de soporte 9 también puede formarse por dos o más partes que pueden acoplarse de manera extraíble entre sí. Se apreciará que, a menos que la carcasa de soporte 9 se forme de esta manera, puede ser difícil o imposible extraer el rotor 1 de la carcasa de soporte 9 una vez que se haya completado la operación de soldadura.

[0044] Una vez más, el anillo de soporte 25 también puede formarse por dos o más partes que se pueden acoplar de manera extraíble, de modo que se pueda extraer una vez que se complete la operación de soldadura.

[0045] El lector experto entenderá que, tras completar una operación de soldadura, será necesario extraer primero la carcasa de soporte 9 y, después, extraer el rotor 1 en una etapa posterior, antes de extraer finalmente el anillo de soporte 25.

[0046] La figura 6a muestra un método alternativo para sujetar el disco con respecto al anillo de soporte. En esta realización, el disco 16a tiene una rueda exterior 59 que forma un ángulo con respecto al eje de rotación del disco 16a. Por lo tanto, el disco 16a adopta una forma troncocónica. El ángulo de la rueda exterior 59 con respecto al eje de rotación puede, en algunos ejemplos, estar entre 5 y 20°, aunque también son posibles otros ángulos.

[0047] El anillo de soporte 25a tiene una superficie de acoplamiento 60 orientada hacia dentro, que se establece en ángulo con respecto al eje de rotación del anillo de soporte 25a. En las realizaciones preferidas, este ángulo es el mismo, o sustancialmente el mismo, que el ángulo de desplazamiento de la rueda exterior 59 del disco 16a.

[0048]Al lado de esta superficie de acoplamiento 60, en el lado en el que el diámetro interior de la superficie de acoplamiento 60 es mayor, hay una superficie 61 orientada hacia dentro. La superficie 61 orientada hacia dentro está, en el ejemplo mostrado, roscada. Se proporciona un anillo de bloqueo 62, que tiene una superficie exterior 63 que está roscada de tal modo que puede acoplarse a la superficie roscada 61 orientada hacia dentro.

[0049]Durante el uso, el disco 16a se inserta primero en el anillo de soporte 25a, de modo que la rueda exterior desplazada 59 sea recibida por la superficie de acoplamiento 60 orientada hacia dentro y coincida sustancialmente con ella. El anillo de bloqueo 62 se enrosca entonces en la superficie 61 roscada orientada hacia dentro y se hace avanzar hasta que presiona contra la superficie lateral del disco 16a. El lector entenderá que el anillo de bloqueo 62 debe tener una profundidad radial suficiente para que, visto a lo largo del eje de rotación, se superponga con la superficie lateral del disco 16a.

[0050]Una vez hecho esto, el disco 16a no puede moverse a lo largo del eje de rotación en ninguna dirección, ya que no puede hacerlo en una dirección (izquierda, en la figura 6a) por el contacto de la rueda 59 exterior angulada con la superficie 60 de acoplamiento angulada, y en la otra (derecha, en la figura 6a) por el anillo de bloqueo 62.

[0051]Sin embargo, en otras realizaciones, se puede permitir al disco cierta libertad para moverse a través de una distancia limitada en una dirección paralela al eje de rotación del mismo.

[0052]Volviendo a la figura 7, se muestran dos mitades 30 de una manga de sujeción 31. Cada mitad 30 generalmente toma la forma de un medio disco, que tiene una primera sección perimetral 32 que es generalmente semicircular, y una segunda sección perimetral 33 que generalmente es recta y se extiende directamente entre los extremos libres del semicírculo. Se forma una sección recortada 34 en la segunda sección perimetral recta 33. En las realizaciones preferidas, las secciones recortadas 34 se forman en la segunda sección perimetral 33 de ambas mitades 30, aunque en algunas realizaciones se prevé que una sección recortada pueda formarse solo en una de las mitades.

[0053]Cuando las dos mitades 30 se colocan juntas de modo que sus segundas porciones perimetrales 33 respectivas se contacten entre sí, las dos mitades 30 preferiblemente forman una forma circular generalmente completa, que tiene una abertura en el centro que es la combinación de las dos porciones recortadas 34. Se prefiere una forma circular, ya que es relativamente fácil de mecanizar, aunque debe entenderse que se puede usar cualquier otra forma externa adecuada para la manga de sujeción.

[0054]En otros ejemplos, las dos mitades pueden no formar un círculo completo u otra forma cerrada, y puede haber una o más brechas en el perímetro de la forma. Por ejemplo, las dos mitades pueden formar una forma de herradura cuando se combinan, es decir, una forma con una brecha en el perímetro, la brecha está en contacto con la sección recortada formada a través de la manga de soporte 31.

[0055]En esta realización, la manga de sujeción 31 se destina a sujetar una sección de riel. Por lo tanto, cada una de las secciones recortadas 34 tiene generalmente la forma de la mitad del perfil de la sección transversal de un riel que se va a sujetar. Cuando las mitades 30 se colocan juntas, la forma general de la abertura en el centro de la manga de sujeción 31 será la de toda la forma de sección transversal del riel.

[0056]Por supuesto, no todos los rieles tienen el mismo perfil de sección transversal, y las formas de las porciones recortadas 34 deberán formarse para que coincidan con el tipo particular de rieles que ha de sujetarse mediante la manga de sujeción 31.

[0057]Preferiblemente, cada una de las mitades 30 tiene un espesor sustancialmente constante.

[0058]Para cada uno de los elementos alargados que se van a soldar entre sí mediante el aparato de soldadura, se proporciona preferiblemente una manga de sujeción 31. La manga de sujeción 31 se dispone en un lado del rotor 1 descrito anteriormente, y una de sus funciones es mantener el elemento alargado en su posición, e impedir que se mueva o gire.

[0059]Como se puede ver en la figura 7, la forma de sección transversal del riel que se va a soldar en este ejemplo es irregular, y si un riel que se va a soldar encaja estrechamente dentro de la abertura formada a través de la manga de sujeción 31, se impedirá la rotación de la sección del riel, a menos que la manga de sujeción 31 no se mantenga en su lugar con la suficiente fuerza o se deforme bajo las fuerzas que surgen de la operación de soldadura.

[0060]Sin embargo, en otras realizaciones, uno o ambos elementos alargados que se van a soldar entre sí pueden tener una forma de sección transversal generalmente circular. El lector experto entenderá que mantener un elemento de este tipo inmóvil rotacionalmente durante la operación de soldadura será más difícil, y puede ser necesario introducir uno o más sujetadores, tales como pernos, en el perímetro del elemento alargado para proporcionar una resistencia adicional contra la rotación a medida que avanza la operación de soldadura.

[0061]Durante el uso, se monta una manga de soporte 31 a cada lado del rotor 1, para mantener en su lugar los elementos alargados que se van a soldar entre sí. Las mangas de soporte 31 pueden mantenerse en su lugar de cualquier manera adecuada, aunque es importante que la alineación de las mangas de soporte 31 con respecto al rotor 1 se mantenga de manera precisa y consistente a medida que avanza la operación de soldadura.

[0062]En las realizaciones preferidas de la invención, las mangas de soporte 31 se acoplan a la carcasa de soporte 9, o se mantienen en su lugar mediante componentes que a su vez se acoplan la carcasa de soporte 9. Esto ayudará a garantizar la alineación correcta durante la operación de soldadura. Alternativamente, el rotor 1 puede tener una extensión axial (no mostrada) en uno o ambos lados, y cada extensión tiene rodillos orientados hacia dentro en los que se puede montar giratoriamente una manga de soporte 31. En estas realizaciones, la pieza de trabajo que pasa a través de la manga de soporte 31 se fijará preferiblemente rotacionalmente (por ejemplo, mediante una conexión a la carcasa de soporte, que también puede mantener la alineación lateral), y esto impedirá que la manga de soporte 31 gire con el rotor 1, es decir, el rotor 1 girará alrededor de la manga de soporte 31 mientras la manga de soporte 31 permanece inmóvil giratoriamente. Sin embargo, la manga de soporte 31 mantendrá la pieza de trabajo lateralmente en su posición con respecto al rotor 1. Una ventaja de una realización de este tipo es que cualquier movimiento lateral o vibración del rotor 1 se transmitirá directamente a la manga de soporte 31 y, por lo tanto, a la pieza de trabajo, por lo que la posición lateral relativa del rotor 1 y la pieza de trabajo se mantendrá con precisión.

[0063]Es importante que cada pieza de trabajo pueda moverse longitudinalmente con respecto al disco 16. Esto permite que las piezas de trabajo se accionen contra las superficies principales del disco 16 durante la operación de soldadura. Una forma de lograr esto es que cada manga de soporte 31 permita que la pieza de trabajo que la atraviesa se deslice longitudinalmente con respecto a la manga de soporte 31. En tales realizaciones, se puede impedir mecánicamente la rotación de la manga de soporte 31, por ejemplo, a través de una conexión con la carcasa de soporte. La conexión puede adoptar la forma de uno o más brazos de conexión (no mostrados), que se extienden hacia fuera desde la manga de soporte 31 y se acoplan a, o se forman integralmente con, la carcasa de soporte u otro objeto fijo no giratorio que se acople a la carcasa de soporte o al exterior de la carcasa de soporte. En las realizaciones preferidas, dos brazos de conexión se extienden hacia fuera desde la manga de soporte 31 en direcciones sustancialmente opuestas y se acoplan a la carcasa de soporte. Los brazos de conexión pueden montarse de forma deslizante con respecto a la carcasa de soporte, en la dirección axial, para permitir que la manga de soporte 31 (y por lo tanto la pieza de trabajo) se deslice axialmente con respecto al disco 16.

[0064]La abertura a través de la manga de soporte 31 tendrá que tener una forma que coincida estrechamente con al menos parte de la forma de la pieza de trabajo, pero que no quede demasiado ajustada alrededor de la pieza de trabajo como para impedir que la pieza de trabajo se deslice longitudinalmente a través de la abertura.

[0065]La forma preferida de lograr este momento longitudinal es que la pieza de trabajo se fije longitudinalmente con respecto a la manga de soporte 31, pero que la propia manga de soporte 31 se pueda mover longitudinalmente con respecto al rotor 1.

[0066]La pieza de trabajo puede fijarse longitudinalmente con respecto a la manga de soporte 31, por ejemplo, mediante el uso de cuñas que se insertan o clavan en ranuras (no mostradas) que se forman en la cara exterior de la manga de soporte 31. Las tolerancias en la formación de la abertura en cada manga de soporte 31 pueden ser de alrededor de 0,2 mm, aunque esto dependerá del proceso usado para formar la abertura. Se pueden formar ranuras cónicas inmediatamente alrededor de la abertura en el centro de la manga de soporte 31. El estrechamiento de estas ranuras es tal que las ranuras son más anchas en la cara exterior de la manga de soporte 31 y se estrechan hacia la cara interior de la misma. La pieza de trabajo se inserta a través de la abertura y puede presionarse con fuerza contra una superficie principal del disco 16. Después, las cuñas se introducen en las ranuras, por lo tanto se retiene la pieza de trabajo en su lugar longitudinalmente con respecto a la manga de soporte 31. Las cuñas pueden, por ejemplo, colocarse en su lugar mediante pequeños cilindros hidráulicos, y puede haber un cilindro de este tipo para cada cuña. Se entenderá que, en estas realizaciones, la forma de la abertura formada a través de la manga de soporte 31 puede no coincidir con la forma de sección transversal de la pieza de trabajo, ya que la abertura debe alojar no solo la pieza de trabajo sino también las cuñas.

[0067]El movimiento longitudinal de la manga de soporte 31 con respecto al rotor 1 puede lograrse al permitir que la manga de soporte 31 se deslice longitudinalmente con respecto a la carcasa de soporte 9. La manga de soporte 31 y la carcasa de soporte 9 pueden formarse con elementos de lengüeta y ranura cooperantes, o cualquier otra disposición adecuada que permita que la manga de soporte 31 se mueva longitudinalmente con respecto a la carcasa de soporte 9, pero no permite ningún movimiento rotacional relativo entre estos componentes. La carcasa de soporte 9 puede tener un tope final (por ejemplo, en forma de un reborde orientado hacia dentro u otra protuberancia) para impedir que la manga de soporte 31 se acerque demasiado, o toque, el rotor 1 o el disco 16.

[0068]El lector experto apreciará que el movimiento longitudinal relativo entre el disco 16 y la pieza de trabajo puede lograrse mediante cualquier otro medio adecuado.

[0069]Volviendo a la figura 8, se muestra una segunda carcasa de soporte 35 alternativa. La figura 8 muestra una vista en sección transversal, tomada a través de un plano horizontal que pasa por el centro de la segunda carcasa 35. Se prevé que, al igual que la carcasa de soporte 9 mostrada en la figura 2, la segunda carcasa de soporte 35 forme solo parte de un círculo completo y tenga una sección abierta para permitir el accionamiento rotacional del rotor.

[0070]La segunda carcasa de soporte 35 tiene una sección central 36 y secciones laterales izquierda y derecha 37. La sección central 36 es, efectivamente, la misma que la carcasa de soporte 9 mostrada en las figuras 2 y 3, ya que tiene una primera artesa orientada hacia dentro que soporta los primeros rodillos 10. El rotor 1 se soporta por, y gira sobre, los primeros rodillos 10, y el anillo de soporte 25 gira sobre los segundos rodillos 23 soportados por el rotor 1. El disco 16 se mantiene en su lugar mediante el anillo de soporte 25.

[0071]En la realización mostrada, las secciones laterales 37 se forman de manera unitaria con la sección central 36.

[0072]En cada sección lateral 37, se forma un anillo 38 orientado hacia dentro en la rueda orientada hacia dentro de la segunda carcasa de soporte 35. El anillo 38 se dimensiona para alojar una manga de soporte 31, como se muestra en la figura 7, de modo que pueda deslizarse longitudinalmente con respecto a la segunda carcasa de soporte 38, de la misma manera que se describió anteriormente. Se proporciona un reborde 47 que sobresale hacia dentro en o cerca de un borde interior de cada anillo 38 orientado hacia dentro, para actuar como tope final e impedir que las mangas de soporte 31 se muevan demasiado cerca del rotor 1. La segunda carcasa de soporte 35 sostiene cada manga de soporte 31 de modo que quede paralelo o sustancialmente paralelo al disco 16, cuando se mantiene en su posición mediante los componentes descritos anteriormente.

[0073]En las realizaciones preferidas, se proporciona una disposición para impedir que cada manga de soporte 31 gire con respecto a la segunda carcasa de soporte 35. En una realización, se proporcionan una o más disposiciones de lengüeta y ranura cooperantes. Se pueden proporcionar lengüetas que sobresalgan hacia fuera (no mostradas) en el perímetro exterior de cada carcasa de soporte 31, estas lengüetas encajan en ranuras con la forma apropiada (no mostradas) dispuestas en la rueda interior de las secciones laterales 37 de la segunda carcasa de soporte 35. Alternativamente, las ranuras pueden proporcionarse en las mangas de soporte 31, con lengüetas que sobresalgan hacia dentro en la rueda interior de la segunda carcasa de soporte 35. Como posibilidad adicional, se puede proporcionar una combinación de estas dos. También se puede usar cualquier otra disposición adecuada para impedir la rotación de las mangas de soporte 31 con respecto al segundo soporte 35. Una ventaja de una disposición de tipo lengüeta y ranura es que permitirá que las mangas de soporte 31 se deslicen longitudinalmente con respecto a la segunda carcasa de soporte 35.

[0074]Las mangas de soporte 31 se orientan con respecto a la segunda carcasa de soporte 35 de modo que dos secciones de riel 39 que se van a soldar entre sí se mantienen en la orientación rotacional correcta. Si las mangas de soporte 31 son como se muestra en la figura 7, se prevé que las mangas de soporte 31 estén orientadas de modo que las aberturas formadas a través de centros de las mismas (que comprenden la combinación de las formas de las secciones recortadas 34) se alineen entre sí, de modo que cuando las secciones de riel 39 se suelden entre sí formen un riel continuo que tiene una sección transversal uniforme a lo largo de su longitud.

[0075]Debe tenerse en cuenta que, en otras aplicaciones, se pueden unir dos piezas de trabajo para que sus secciones transversales no se alineen o no tengan la misma forma.

[0076]Las dos secciones de riel 39 pasan entonces a través de las aberturas formadas a través de los centros de las mangas de soporte 31, como se muestra en la figura 8, de modo que puedan presionarse contra las principales superficies opuestas del disco 16 en preparación para la operación de soldadura.

[0077]En la disposición mostrada en la figura 8, las mangas de soporte 31 mantienen la alineación espacial y giratoria de las secciones de riel 39. Las secciones de riel 39 también deben presionarse firmemente una hacia la otra, es decir, contra las superficies principales opuestas del disco 16. En las disposiciones mostradas en la figura 8, estas fuerzas son proporcionadas por abrazaderas adicionales, que no se muestran en la figura 8. En otros ejemplos, la fuerza axial puede transmitirse a las secciones de riel 39 a través de las mangas de soporte 31.

[0078]En realizaciones adicionales, las propias mangas de soporte 31 pueden proporcionarse en rodillos que se soportan en extensiones axiales del rotor 1, como se describió anteriormente en relación con la realización mostrada en la figura 6. Por lo tanto, las mangas de soporte 31 podrán girar libremente con respecto al rotor 1. En estas realizaciones, se pueden usar las mangas de soporte para la alineación espacial de los elementos alargados que se van a unir en la operación de soldadura, y la alineación giratoria de los elementos alargados se mantendrá mediante extensiones axiales de las mangas de soporte 31 que se extienden más allá del rotor 1 y se conectan a guías deslizantes o similares, que se fijan a la carcasa o forman parte de ella, o a otros elementos tales como abrazaderas.

[0079]Como se describió anteriormente, en esta realización, las cuñas pueden insertarse o introducirse en ranuras (no mostradas) que se forman en la cara exterior de cada manga de soporte 31, para mantener los elementos alargados firmemente en su lugar con respecto a las mangas de soporte.

[0080]La figura 9 es una vista esquemática de los componentes de una disposición de compresión, para aplicar una compresión longitudinal a un elemento alargado, tal como una sección de riel 39, durante una operación de soldadura. En la figura 9, la sección de riel 39 se muestra de frente. La disposición de compresión 40 comprende secciones de agarre superior e inferior, que adoptan la forma de bloques con secciones recortadas 43 que se forman para que coincidan con la parte superior e inferior de la sección transversal de la sección de riel 39.

[0081]Las secciones de agarre superior e inferior 41, 42 se montan de forma deslizante sobre varillas de soporte 44. En la realización mostrada, se proporcionan dos varillas de soporte 44, una a cada lado de la sección de riel 39.

[0082]Montados de forma giratoria en las varillas de soporte 44 están los rodillos de agarre 45, que en las realizaciones preferidas están formados de acero, pero se elaboran de cualquier otro material adecuado. Los perfiles de los lados 46 de los rodillos de agarre 45 generalmente se forman para que coincidan con algunos o todos los lados de la forma de sección transversal de la sección de riel 39. En particular, los rodillos de agarre 45 tienen preferiblemente una forma que encaje entre las “ mesas de pesca” de la sección de riel 39, que son las caras anguladas 48 formadas donde el centro relativamente estrecho de la sección de riel se ensancha hacia fuera en sus extremos superior e inferior.

[0083]La figura 9 muestra la disposición de compresión 40 en una configuración de instalación, en la que las secciones de agarre superior e inferior 41, 42 se separan entre sí, de modo que la disposición de compresión 40 puede moverse hasta su posición alrededor de la sección de riel 39. Una vez hecho esto, las secciones de agarre superior e inferior 41, 42 se juntan, de modo que la parte superior e inferior de la sección de riel 39 encajan en las porciones recortadas 43 formadas en la superficie inferior de la sección de agarre superior y en la superficie superior de la sección de agarre inferior 42.

[0084]Los rodillos de agarre 45 se hacen girar entonces mediante uno o más motores (no mostrados), para accionar la sección de riel longitudinalmente en la dirección del disco 16. Como los rodillos de agarre 45 agarrarán la sección de riel 39, la sección de riel 39 puede accionarse para que se acople firmemente con el disco y mantenerse<en compresión, presionada contra la superficie del disco>16<, a medida que la operación de soldadura continúa.>

[0085]Una vez que se completa la operación de soldadura, la disposición de compresión 40 se puede extraer separando las secciones de agarre superior e inferior 41, 42 y deslizando la disposición de compresión 40 longitudinalmente fuera del extremo libre de la sección de riel 39.

[0086]La figura 10 muestra una alternativa al giro de los rodillos de agarre 45 mediante un motor, en la que los brazos de conexión 49 sobresalen de las superficies exteriores de cada rodillo de agarre 45 y se conectan a una varilla de accionamiento 50 u otro enlace. Para hacer girar los rodillos de agarre 45, se puede aplicar una fuerza longitudinal a la varilla de accionamiento 50 o a cada una de ellas, por lo tanto se hace girar los rodillos de agarre 45. Los brazos de conexión 49 pueden montarse excéntricamente con respecto a cada rodillo de agarre 45, y/o los propios rodillos de agarre 45 pueden montarse excéntricamente para su rotación. Un efecto de esto puede ser que, cuando los brazos de conexión 49 hacen girar los rodillos de agarre 45 para empujar el riel 39 hacia el disco 16, los rodillos de agarre 45 se empujan o desvían uno hacia el otro, por lo tanto se ejerce una fuerza de sujeción sobre el riel 39 para que el riel 39 quede firmemente sujeto entre los rodillos de agarre 45, lo que aumenta la tracción entre el riel 39 y los rodillos de agarre 45.

[0087]Se prevé que se puedan proporcionar un par de dispositivos de compresión 40 a cada lado del aparato de soldadura, uno de los cuales empuja cada sección de riel 39 hacia el disco 16.

[0088]A cada lado del aparato de soldadura, que se extiende entre las disposiciones de compresión 40, se proporciona un pistón 51. Las varillas de accionamiento 50 conectan los pistones 51 a los brazos de conexión 49 que sobresalen de los rodillos de agarre 45 de cada disposición de compresión 40. Los pistones 51 pueden activarse para empujar ambas varillas de accionamiento 50 hacia fuera, o para arrastrar ambas varillas de accionamiento 50 hacia dentro, según sea necesario.

[0089]El lector experto entenderá que las disposiciones de compresión 40 descritas anteriormente son conocidas en este campo técnico.

[0090]Una vez que ambas disposiciones de compresión 40 hayan agarrado las secciones de riel 39 a cada lado del aparato de soldadura, los pistones pueden activarse para empujar las varillas de accionamiento hacia fuera, por lo tanto se hace girar los rodillos de agarre 45 de modo que las secciones de riel 39 sean empujadas hacia dentro, hacia el disco 16. El pistón puede permanecer en este estado durante la operación de soldadura, por lo tanto se mantiene las secciones de riel 39 en compresión, empujándose firmemente una hacia la otra y, por lo tanto, se intercala el disco 16 entre las secciones de riel 39 a medida que continúa la operación de soldadura.

[0091] Una vez que se ha completado la operación de soldadura, el pistón de accionamiento puede activarse para tirar de las varillas de accionamiento hacia afuera, por lo tanto se relajan la compresión en las secciones de riel 39 y se permite extraer las dos disposiciones de compresión 40.

[0092] Ahora se describirá un ejemplo de la operación de soldadura que usa el aparato de soldadura descrito.

[0093] Inicialmente, una sección de riel ya está en su lugar, y se prevé que esta sección de riel ya esté soldada a otras secciones de riel, formando una parte de una línea ferroviaria incompleta.

[0094] Se maniobra una nueva sección de riel que se incluirá en la línea parcialmente terminada hasta colocarla en su lugar, de modo que su extremo libre esté cerca del extremo libre de la sección de riel existente.

[0095] Se excava un orificio, zanja o similar en el suelo inmediatamente alrededor del área donde se unen los extremos libres de las dos secciones del riel.

[0096] Si se van a usar las disposiciones de compresión 40, tales como las que se muestran en la figura 9, estas disposiciones de compresión se pueden enroscar sobre los extremos libres de las dos secciones de riel. Alternativamente (y probablemente de manera más práctica), las disposiciones de compresión 40 pueden disponerse de modo que puedan ajustarse alrededor de las secciones de riel y atornillarse o fijarse entre sí de otro modo.

[0097] El aparato de soldadura, por ejemplo, tal como se muestra en la figura 8, se introduce entonces entre las dos secciones de riel. La nueva sección de riel se acerca a la sección de riel existente, de modo que los extremos libres de las secciones de riel atraviesen las aberturas formadas en las mangas de soporte 31, y los extremos libres de las secciones de riel reposen contra, o cerca de, las principales superficies opuestas del disco 16.

[0098] Las disposiciones de compresión 40 se activan entonces para unir las secciones del riel de modo que se presionen firmemente contra las superficies principales opuestas del disco 16. La operación de soldadura va a comenzar ahora.

[0099] El rotor 1 gira por medio de una rueda de accionamiento accionada por un motor, tal como se describió anteriormente. Cuando esto ocurra, el anillo de soporte 25 y el disco 16 soportado por el anillo de soporte 25 describirán un movimiento orbital rotacional, y el centro de rotación del disco 16 se moverá de manera circular a medida que avance esta rotación, el disco 16 puede girar libremente con respecto al rotor 1.

[0100] Como entenderán los expertos en la técnica, este movimiento generará cantidades significativas de calor, derivadas de la fricción entre los extremos libres de las secciones del riel y el disco. Una vez que se ha generado suficiente calor por fricción, la rotación se detiene para permitir que se forme una unión soldada entre los dos extremos libres de las secciones de riel y el disco.

[0101] Como se describió, por ejemplo, en “ orbital friction welding as an alternative process for Blisk manufacturing” -Journal of Materials Processing Technology 215 (2015) 189-192, se entiende que el proceso de soldadura por fricción consta de cuatro etapas. En la fase 1 (“ la fase inicial” ), la verdadera área de contacto aumenta debido al desgaste por aspereza, lo que hace que se genere calor por la fricción sólida. En una segunda fase (“ la fase de transición” ), el material se ablanda debido al calor por fricción, se expulsan grandes partículas de desgaste desde la superficie hasta que el período de contacto aumenta hasta un 100%. La fase 2 finaliza cuando el material ya no puede soportar la carga axial.

[0102] En la fase 3 (“ la frase de equilibrio” ), el material blando se extruye fuera de la zona de soldadura formando un destello. La capa por debajo del material extruido se plastifica simultáneamente y se extruye en el siguiente ciclo. En esta fase, se genera calor adicional al romper y reformar las uniones y deformar el plástico.

[0103] En la cuarta y última fase (“ la fase de desaceleración” ), se detiene el movimiento relativo. Se aplica una fuerza de forja y el material plastificado restante se extruye para consolidar la soldadura y homogeneizar la microestructura.

[0104] El lector experto entenderá cómo se producen estas fases durante los procesos de soldadura descritos anteriormente.

[0105] Una vez que la unión soldada se ha enfriado lo suficiente, la carcasa de soporte 35, el rotor 1 y la rueda de soporte 25 se separan y se extraen de la soldadura.

[0106]Después, la unión soldada se limpia extrayendo el “ destello” y otro material (incluido el material que sobresale del disco 16) que se ha extendido hacia afuera desde la zona de soldadura y se extiende más allá de los perfiles de las secciones de riel. Una vez finalizado este proceso, la unión entre las dos secciones de riel tiene una sección transversal sustancialmente continua a lo largo de su longitud.

[0107]Se entenderá que el disco se “ consume” en este proceso, ya que parte del disco permanece como parte de la unión soldada, mientras que el resto del disco se destruye o se desecha.

[0108]Como etapa final, se extraen las dos disposiciones de compresión 40 y puede ser necesario enroscar las dos disposiciones de compresión 40 por el extremo libre de la nueva sección de riel, aunque es probable que esto sea engorroso e indeseable. Preferiblemente, como se mencionó anteriormente, las disposiciones de tensión 40 se disponen de modo que, por ejemplo, una o ambas secciones de agarre superior e inferior 41, 42 puedan extraerse por completo de las varillas de soporte 44 (p. ej., desatornillándolas), lo que permite una extracción más sencilla de las disposiciones de tensión 40.

[0109]La unión soldada se completa entonces y el proceso se puede repetir con otra sección de riel, soldada al extremo libre de la nueva sección de riel.

[0110]El uso de la invención no se limita a las secciones de riel, y cualquier elemento adecuado se puede unir usando procesos como los descritos anteriormente.

[0111]Se prevé que los objetos que no tengan ninguna característica alargada puedan unirse entre sí. Alternativamente, o además, los objetos que no tienen extremos libres con formas coincidentes o incluso similares pueden unirse entre sí. También se prevé que uno o ambos objetos a unir puedan tener extremos libres con una sección transversal que comprenda una o más áreas separadas y que no se toquen. En estas realizaciones, el disco puede unir superficies discontinuas y áreas de puente que no están conectadas, y/o que no tienen un elemento opuesto correspondiente al que unirse.

[0112]En las realizaciones descritas anteriormente, se describe un anillo de soporte 25 que gira dentro de la abertura interior 3 del rotor 1. Sin embargo, en algunas realizaciones, este anillo de soporte puede estar ausente, ya que el disco tiene una forma que lo sostiene y gira directamente sobre los segundos rodillos 23 dispuestos alrededor de la abertura interior 3 del rotor 1. Se entenderá que, en tales realizaciones, el borde exterior del disco puede formarse para que tenga una forma de artesa adecuada, para facilitar su soporte y el acoplamiento con los segundos rodillos 23.

[0113]En algunas realizaciones, se pueden proporcionar elementos de retención para mantener el disco en su alineación correcta durante la operación de soldadura. Por ejemplo, las varillas con resorte se pueden conectar al disco, cada una de las varillas tiene una longitud de modo que toquen, o casi toquen, un componente adicional, tal como una de las mangas de soporte 31. Si el disco comienza a salirse de la alineación correcta durante la operación de soldadura, las varillas de soporte entrarán en contacto con la manga de soporte 31 u otros componentes e impedirán una mayor desalineación.

[0114]En otras realizaciones, las varillas con resorte u otros elementos de retención pueden conectarse a otros componentes, y disponerse para tocar o casi tocar el disco. Por ejemplo, los bloques (que pueden formarse de un material elastomérico) pueden sobresalir de cada cara principal del disco 16, y también se pueden proporcionar bloques cooperantes en las superficies internas de la carcasa de soporte 9, 35. Si el disco 16 se alinea correctamente, los bloques no se tocan entre sí, pero si el disco 16 comienza a desalinearse (es decir, desalinearse fuera de las tolerancias permitidas del aparato), entonces los bloques se tocarán entre sí, el disco 16 se tiende a empujar hacia atrás hacia la alineación correcta.

[0115]Una aplicación adicional de los procesadores que implican la presente invención puede ser la unión de las paletas de la turbina a un concentrador central (para formar un “ destello” ). En técnicas como esta, el espacio alrededor de la raíz de cada paleta puede ser limitado, ya que las paletas están espaciadas muy juntas alrededor del perímetro del concentrador. La figura 11a muestra una vista esquemática de una realización de la invención que es adecuada para este tipo de operación de soldadura. La figura 11a muestra un disco 52 que es de forma cilíndrico o generalmente cilíndrico, posicionado dentro de una manga 53 que tiene una forma de sección transversal interior que también es de forma cilíndrica o generalmente cilíndrica. En la realización mostrada, el disco 52 y la manga 53 son coaxiales y comparten un eje común 54. Un cojinete 55 se acopla a, o se forma integralmente con, la superficie exterior de la manga 53. En este ejemplo, el cojinete 55 es un cojinete esférico, que tiene una superficie exterior que tiene la forma de parte de una esfera.

[0116]Un rotor 56 se posiciona alrededor del cojinete 55. El rotor 56 se dispone para girar alrededor de un centro de rotación, y el cojinete 55 se recibe en una abertura 57 en el rotor que se desplaza con respecto al centro de rotación. La superficie interior de la abertura 57 también toma la forma de parte de una esfera, y el cojinete 55 encaja perfectamente dentro de la abertura 57.

[0117]Por motivos de claridad, en la figura 11 no se muestra ninguna carcasa de soporte, aunque debe tenerse en cuenta que se debe proporcionar una carcasa de soporte en las realizaciones prácticas de la invención.

[0118]El rotor 56 es, en esta realización, generalmente plano, y el plano del rotor 55 se desplaza con respecto a un plano que es perpendicular al eje longitudinal compartido del disco 52 y la manga 53. En las realizaciones preferidas, el ángulo de desplazamiento puede ser de 5° a 30°.

[0119]Durante el uso de la disposición mostrada en la figura 11, el disco 52 se coloca entre la superficie exterior del concentrador del destello y la raíz de una paleta que se va a unir al concentrador. Después, se hace girar el rotor 56. Cuando esto ocurre, la manga 53 y el disco 52 se moverán en un movimiento orbital alrededor del centro de rotación del rotor 56. La figura 11b muestra esquemáticamente el trayecto 58 que describirá la manga 53 durante la rotación del rotor 56.

[0120]En este caso, todos los puntos a soldar experimentarían una acción de soldadura similar a la descrita anteriormente, sin embargo, el movimiento orbital del disco sería elíptico en lugar de circular.

[0121]Alternativamente, el plano de la interfaz entre disco y soldadura puede ajustarse en ángulo con respecto al eje principal de las piezas de trabajo alargadas, y esto producirá una unión en forma de “ bufanda” entre las piezas de trabajo, en la que el ángulo de la unión se desplaza con respecto a las piezas de trabajo.

[0122]Como alternativa a las técnicas descritas anteriormente, el movimiento de desplazamiento orbital del disco puede producirse conectando el disco a un engranaje planetario, que gira alrededor del exterior de un engranaje solar central, o se ejecuta alrededor del interior de un engranaje anular. En el caso de un engranaje planetario que se ejecuta alrededor del interior de un engranaje anular, se prevé que el diámetro del engranaje planetario sea solo ligeramente menor que el diámetro del engranaje anular, de modo que el grado de desplazamiento entre el centro de rotación del engranaje anular y el centro de rotación del engranaje planetario sea relativamente pequeño como proporción del diámetro del engranaje planetario.

[0123]Como alternativa adicional, se puede proporcionar un anillo móvil u otro carro, dentro del cual se sostiene el disco y puede girar libremente, y el anillo o carro se mueve en un movimiento orbital (por ejemplo, moviéndose alrededor de una pista circular), pero no gira por sí mismo.

[0124]En los ejemplos dados anteriormente, dos piezas de trabajo se unen entre sí, con el disco posicionado entre las piezas de trabajo, y lo que permite la formación de una unión soldada entre las dos piezas de trabajo en la posición del disco.

[0125]Sin embargo, en otras realizaciones, se puede formar una soldadura entre una pieza de trabajo y un disco. En efecto, en tales operaciones, el disco (o parte del disco) se suelda a la única pieza de trabajo. Ejemplos en los que esto puede ser deseable son los vástagos y discos de válvulas de motores de combustión interna, que actualmente se sueldan mediante soldadura por fricción, usando una técnica de hilado rotacional concéntrico, que es bien conocida en la técnica.

[0126]Otros ejemplos incluyen soldar una placa de extremo a una extrusión hueca de aluminio, o uno o más discos al extremo de elementos alargados con el fin de mecanizarlos adicionalmente en conexiones atornilladas. Este enfoque tiene una ventaja sobre las conexiones soldadas con placa de unión, ya que, en una conexión soldada, los esfuerzos de fatiga implicarían que la capacidad de soldadura para una carga viva tendría que reducirse, debido a la alineación de la soldadura a lo largo de la línea de las esfuerzos que sufren esfuerzos de carga viva cíclicas.

[0127]En este caso, una placa de extremo soldada de tal modo que podría lograr una capacidad de carga significativamente mayor para el mismo tamaño de conexión, o reducir el tamaño para la misma capacidad de carga. Esto puede permitir lograr más economías en cadena, por ejemplo, mediante el diseño de un puente.

[0128]En los ejemplos descritos anteriormente, se presionan dos piezas de trabajo contra las superficies principales opuestas del disco, lo que conduce a fuerzas axiales equilibradas o sustancialmente equilibradas. En las realizaciones en las que el disco se suelda a una sola pieza de trabajo, el aparato sería similar, aunque los componentes, como los cojinetes, deberían tener una capacidad de carga axial adecuada para que una sola pieza de trabajo se presione contra una superficie principal del disco.

[0129]En realizaciones alternativas, un miembro de refuerzo (tal como un accesorio) puede presionarse contra la superficie principal opuesta del disco para equilibrar, o equilibrar parcialmente, las superficies axiales durante la operación de soldadura. El miembro de refuerzo puede estar formado por un material que no forme una conexión soldada con el disco, y que simplemente se puede extraer una vez finalizada la operación de soldadura, dejando el disco soldado a la única pieza de trabajo. El aparato requerido para empujar el miembro de refuerzo contra el disco puede ser generalmente el mismo que el usado para la segunda pieza de trabajo en las realizaciones descritas anteriormente, en las que dos piezas de trabajo se unen entre sí.

[0130]El inventor de los dispositivos descritos anteriormente ha descubierto que los aparatos de soldadura por fricción que incorporan la presente invención forman uniones soldadas particularmente efectivas y fiables. Sin pretender imponer ninguna teoría, estas ventajas parecen derivarse de lo siguiente. No se transmitirá ningún momento rotacional al soporte del disco ni al disco desde el rotor o el motor. El soporte del disco se soporta en relación con el rotor por un cojinete que gira libremente. El centro de rotación del soporte del disco es excéntrico con respecto al centro de rotación del rotor, una cantidad excéntrica que podemos llamar “ e” . El rotor, debido a la excentricidad del disco con respecto al rotor, mueve el disco en un movimiento circular (nota: no rotacional) alrededor del centro de rotación del rotor, con un radio e. En cualquier punto del trayecto circular, el rotor imparte una fuerza tangencial al disco, con excentricidad e. La fricción entre la pieza de trabajo y la interfaz del disco crea una fuerza de resistencia que actúa en el centro del área de estas interfaces. Esta fuerza es igual a la fuerza impartida por el rotor pero opuesta. Estas dos fuerzas iguales pero opuestas, con una pequeña distancia entre ellas, crean un momento de rotación. Sin embargo, el momento rotacional de resistencia de las interfaces alrededor del centro del disco es muy alto, por lo que el disco no experimenta ninguna rotación significativa durante el proceso.

[0131]El lector experto entenderá a partir del análisis anterior que, si bien el disco puede girar libremente con respecto al rotor, durante una operación de soldadura se espera que el disco no gire significativamente con respecto a la(s) pieza(s) de trabajo a las que se ha soldado el disco. En el ejemplo de un disco que se usa para soldar entre sí los extremos libres de dos rieles, donde los rieles permanecen sustancialmente estacionarios con respecto al suelo (aparte de moverse hacia adentro uno hacia el otro como parte de la operación de soldadura), se espera que el disco permanezca generalmente estacionario rotacionalmente con respecto al suelo.

[0132]En este caso, el disco estará rotacionalmente estacionario o sustancialmente estacionario con respecto a la carcasa dentro de la cual gira el rotor, el rotor gira entre la carcasa y el disco para accionar un movimiento circular del disco con respecto a la carcasa.

[0133]En algunas realizaciones de la invención, puede ser deseable proporcionar una disposición inhibidora de la rotación del disco, que impida activamente que el disco gire con respecto a la(s) pieza(s) de trabajo durante una operación de soldadura. Para evitar dudas, debe tenerse en cuenta que la disposición inhibidora de la rotación no impedirá que el disco gire con respecto al rotor. De hecho, para que el disco permanezca estacionario o sustancialmente estacionario rotacionalmente con respecto a la(s) pieza(s) de trabajo, es importante que el disco pueda girar con respecto al rotor.

[0134]En la figura 12, se muestra una vista esquemática de una posible disposición inhibidora de la rotación. En esta figura, solo se muestran el disco 59 y los componentes de una primera disposición inhibidora de la rotación. Sin embargo, se debe entender que el disco 59 formará parte de un aparato de soldadura como se describió anteriormente, y podrá girar dentro de un rotor (no mostrado).

[0135]Una barra de retención 60 es generalmente cilíndrica y alargada, y en un primer extremo 61 de la misma se acopla a una cara 62 del disco 59. La barra de retención 60 se suelda a la cara 62 del disco 59 en una posición que se separa del centro de rotación del mismo, y preferiblemente que está cerca o adyacente a un borde exterior del mismo. El lector experto entenderá a partir de este análisis que el acoplamiento de la barra de retención 60 al disco 59 es para impedir que el disco 59 gire alrededor de su punto central y, por lo tanto, será ventajoso unir la barra de retención 60 al disco 59 en una posición que esté significativamente separada de su centro de rotación. La barra de retención 60 se acopla a la cara 62 del disco 59 para que estos dos componentes no giren uno con respecto al otro. Preferiblemente, este acoplamiento se forma mediante soldadura, aunque también se pueden usar otras formas de acoplamiento.

[0136]Preferiblemente, la barra de retención 60 se extiende en una dirección que es sustancialmente paralela al eje de rotación del disco 59, es decir, perpendicular o sustancialmente perpendicular al plano del disco 59.

[0137]En un segundo extremo 62 de la misma, la barra de retención 60 se acopla a un brazo 63. El brazo 63 es generalmente alargado y, en este ejemplo, se dispone generalmente verticalmente. El segundo extremo 62 de la barra de retención 60 se acopla de forma no giratoria al brazo 63. En el ejemplo mostrado, la barra de retención 60 se acopla al brazo 63 más cercano a su extremo superior, aunque esto no es esencial y la barra de retención 60 puede acoplarse a cualquier punto del brazo 63.

[0138]El brazo 63 se acopla a un componente de conexión intermedio 64 por medio de unos primeros y segundos enlaces 65 paralelos sustancialmente paralelos. En la disposición mostrada, el componente de conexión intermedio 64 se posiciona al lado del brazo 63, es decir, generalmente separado horizontalmente del mismo. Cada uno de los primeros enlaces 65 es preferiblemente alargada y se acopla en un primer extremo 66 de las mismas al brazo 63 por medio de una conexión giratoria 67 que permite la rotación relativa entre el enlace 65 y el brazo 63. Las conexiones giratorias 67 se separan verticalmente o sustancialmente verticalmente entre sí. En el segundo extremo 67 de cada primer enlace 65, el enlace 65 se acopla al componente de conexión intermedio 64 por medio de una conexión giratoria adicional 69, que una vez más permite la rotación relativa entre el enlace 65 y el componente de enlace intermedio 64. Las conexiones giratorias adicionales 69 también se separan verticalmente o sustancialmente verticalmente entre sí.

[0139]Los primeros enlaces 65 se separan entre sí. El lector experto entenderá que la conexión entre el brazo 63 y el componente de conexión intermedio 64 formado por los primeros enlaces 65 comprende un enlace paralelo, que permite el desplazamiento entre el brazo 63 y el componente de conexión intermedio 64 (en la orientación mostrada en la figura 12, desplazamiento vertical o sustancial), pero conserva la orientación rotacional relativa del brazo 63 en el componente de conexión intermedio 64 entre sí.

[0140]El componente de conexión intermedio 64 se conecta a su vez a un componente base 70, de nuevo por medio de un par de segundos enlaces 71 paralelos o sustancialmente paralelos. El componente base 70 se, en el ejemplo mostrado, posiciona por debajo del componente de conexión intermedio 64. Cada segundo enlace 71 se acopla en un primer extremo 72 al componente de conexión intermedio 64 por medio de una conexión giratoria 73. Estas conexiones giratorias 73 se separan horizontalmente o sustancialmente horizontalmente entre sí. En los segundos extremos 74 de los mismos, cada segunda conexión 71 se acopla al componente base 70 por medio de una conexión giratoria adicional 75 y, una vez más, estas conexiones giratorias adicionales 75 se separan horizontalmente o sustancialmente horizontalmente entre sí.

[0141]El lector experto volverá a reconocer que el componente de conexión intermedio 64 se acopla al componente base 70 por medio de un enlace paralelo adicional, formado a partir de los dos segundos enlaces 71 separados. Esto permitirá un movimiento de traslación relativo (en el ejemplo mostrado en la figura 12, un movimiento horizontal o sustancialmente horizontal), mientras se mantiene la orientación rotacional relativa del componente base 70 y del componente de conexión intermedio 64.

[0142]Preferiblemente, el componente base 70 se mantiene sustancialmente estacionario con respecto a la(s) pieza(s) de trabajo a las que se soldará el disco 59. En el ejemplo mostrado en la figura 12, el componente base 70 se acopla al suelo 76, aunque el componente de base 70 puede acoplarse (o, de hecho, estar acoplado) cualquier otro componente adecuado del aparato de soldadura (o de otra estructura) que no gire hacia la(s) pieza(s) de trabajo.

[0143]El efecto general de los enlaces primeros y paralelos, tal como se describió anteriormente, es que el brazo 63 puede moverse tanto verticalmente como horizontalmente dentro de un plano que generalmente es paralelo al plano del disco 59, mientras permanece fijo rotacionalmente. El primer enlace paralelo permite un movimiento sustancialmente vertical del brazo 63, y el segundo enlace paralelo permite un movimiento sustancialmente horizontal del brazo 63.

[0144]Por lo tanto, se entenderá que, dado que el disco 59 describe un movimiento circular con respecto a la(s) pieza(s) de trabajo, el brazo 63 también puede moverse en un movimiento circular que generalmente sigue al del disco 59, y la conexión del disco 59 al brazo 63, por medio de la barra de enlace 60, ayudará a garantizar que el disco 59 no gire con respecto a la(s) pieza(s) de trabajo.

[0145]En las realizaciones preferidas, el brazo 63, el componente de conexión intermedio 64 y el componente base 70 se encuentran todos en un plano que se desplaza con respecto al plano del disco 59. En la práctica, es probable que esta sea la forma más efectiva de disponer este tipo de disposición inhibidora de la rotación, pero también permite que los componentes de la disposición inhibidora de la rotación se coloquen lejos de la región en la que tendrá lugar la operación de soldadura.

[0146]El material del que está elaborada la barra de conexión 60 puede necesitar tener un alto nivel de rigidez para impedir que la rotación del disco 59 sea imposible debido a la torsión torsional de la barra de conexión 60. La barra de conexión 60 puede, por ejemplo, estar elaborada de acero EN8. Además, la barra de conexión 60 puede tener una forma que tenga una alta resistencia a la torsión torsional y, por ejemplo, puede adoptar la forma de una varilla generalmente circular.

[0147]Se entenderá que, durante una operación de soldadura, es importante que la barra de soporte 60 no entre en contacto ni interfiera con la(s) pieza(s) de trabajo que se están soldando al disco 59. Por lo tanto, la barra de soporte 60 debe acoplarse al disco 59 en una ubicación que esté fuera de la órbita esperada de la(s) pieza(s) de trabajo en la cara del disco 59. En algunas realizaciones, puede ser necesario hacer que el disco 59 sea más grande de lo que sería el caso de cualquier otra manera, para permitir el acoplamiento de la barra de soporte 60 al mismo en una ubicación que no interfiera con la operación de soldadura.

[0148]En las realizaciones en las que solo una pieza de trabajo se acopla a una cara del disco 59, se prefiere que la barra de soporte 60 se acople a la cara opuesta del disco 59.

[0149]La figura 13 muestra otra disposición inhibidora de la rotación. En esta realización, un disco 77 tiene cuatro protuberancias unidas al mismo. Una primera protuberancia 78 se acopla a una cara 79 del disco 77 en una ubicación cerca del borde del mismo. En la orientación mostrada en la figura 13 (que no es esencial para la invención), la primera protuberancia 78 se proporciona cerca de la parte superior del disco 77, sustancialmente directamente por encima del centro de rotación 81 del mismo. La primera protuberancia 78 tiene caras opuestas 80 paralelas o sustancialmente paralelas. Estas caras 80 están dispuestas ambas sustancialmente verticalmente, en la orientación mostrada en la figura 13. En otras palabras, las caras 80 miran en una dirección que es perpendicular o sustancialmente perpendicular a una línea que une la primera protuberancia 78 con el centro de rotación 81 del disco 77.

[0150]La forma de sección transversal de la primera protuberancia 78 es preferiblemente generalmente rectangular, con las dos caras 80 que comprenden los lados largos de un rectángulo. La primera protuberancia 78 sobresale de la cara 79 del disco 77 y, por lo tanto, la totalidad o la mayoría de la misma se separa del plano del disco 77.

[0151]La profundidad de la primera protuberancia 78 es preferiblemente de alrededor de 2,5 cm (es decir, alrededor de 1 pulgada), pero esto puede variar según la aplicación particular, y las dimensiones generales del aparato.

[0152]Un par de primeras placas deslizantes 82 se posicionan a cada lado de la primera protuberancia 78, cada una de las primeras placas deslizantes 82 es paralela, o sustancialmente paralela, a las caras 80 de la primera protuberancia 78. Cada una de las placas deslizantes 82 se dispone de modo que pueda moverse en una dirección horizontal (es decir, en una dirección sustancialmente perpendicular a las caras 80 de la primera proyección 78), como se representa mediante los resortes 83 mostrados en la figura 13. Sin embargo, el uso de resortes no es necesario y se puede usar cualquier disposición adecuada para permitir el movimiento de las placas deslizantes 82.

[0153]En las realizaciones preferidas, las placas deslizantes 82 se fijan una con respecto a la otra y definen un espacio entre ellas que es del mismo ancho o ligeramente más ancho que la distancia entre las caras 80 de la primera proyección 78. Sin embargo, esto no es imprescindible.

[0154]La primera proyección 78 puede deslizarse con respecto a las placas deslizantes 82, en una dirección que es sustancialmente paralela a las placas 82 (y a las caras 80 de la primera protuberancia 78). Este movimiento se representa mediante flechas que aparecen en la figura 13.

[0155]Una segunda proyección 84 se proyecta desde la cara 79 del disco 77 cerca de parte inferior de la misma. La forma y la configuración de la segunda proyección 84 son las mismas o sustancialmente las mismas que las de la primera proyección 78. Una vez más, la segunda proyección 84 tiene placas deslizantes 85 a cada lado de la misma, que pueden moverse horizontalmente. La segunda proyección 84 puede deslizarse una vez más con respecto a las placas deslizantes 85 en una dirección que es generalmente paralela al plano de las placas deslizantes 85, es decir, en una dirección que está sustancialmente directamente hacia, o lejos, del centro de rotación 81 del disco 77.

[0156]Las protuberancias tercera y cuarta 86, 87 se proporcionan cerca de los lados izquierdo y derecho del disco 77. Estas terceras y cuartas proyecciones 86, 87 giran 90° con respecto a las primeras y segundas proyecciones 78, 84 y, por lo tanto, tienen caras 88 que son sustancialmente horizontales, en la orientación mostrada en la figura 13. Una vez más, las placas deslizantes 89 se disponen cada lado de cada una de las proyecciones tercera y cuarta 86, 87, y las placas deslizantes 89 pueden moverse verticalmente (es decir, en una dirección sustancialmente perpendicular a los planos de las placas deslizantes 89). Las proyecciones tercera y cuarta 86, 87 también pueden deslizarse horizontalmente (es decir, en una dirección que generalmente se acerca o se aleja del centro de rotación 81 del disco 77) con respecto a las placas deslizantes 89.

[0157]En la figura 13, como en la figura 12, el disco 77 se muestra sin el rotor circundante y otros componentes. Sin embargo, se debe entender que el disco 77 se proporcionará como parte de un aparato de soldadura completo y, en el transcurso de una operación de soldadura, se describirá un movimiento circular, como se describió anteriormente.

[0158]Las placas deslizantes 82, 85, 89 se soportan con respecto a la carcasa del aparato de soldadura, o a otro componente que está sustancialmente fijo en su lugar con respecto a la(s) pieza(s) de trabajo que se van a soldar durante la operación.

[0159]Como el disco 77 describe su movimiento circular, la capacidad de las placas deslizantes 82, 85, 89 para moverse (en direcciones que son sustancialmente perpendiculares a sus planos) permitirá que el movimiento circular del disco 77 tenga lugar sin que la presencia de las placas deslizantes 82, 85, 89 lo impida sustancialmente.

[0160]También, el hecho de que cada proyección 78, 84, 86, 87 pueda deslizarse dentro de sus respectivas placas deslizantes 82, 85, 89 permitirá que el movimiento circular del disco 77 se desarrolle sustancialmente sin inhibición. Sin embargo, el hecho de que las proyecciones 78, 84, 89 se posicionen cada una entre las placas deslizantes 82, 85, 89 que tienen una orientación fija significa que se impedirá, o se impedirá sustancialmente, que el disco 77 gire durante el movimiento circular.

[0161]Una vez más, esta disposición inhibidora de la rotación permitirá el movimiento circular del disco durante una operación de soldadura, pero impedirá la rotación del disco si esto ocurre. Al igual que la realización descrita anteriormente (y mostrada en la figura 12), es importante que las proyecciones de la cara del disco no entren en contacto ni interfieran con la(s) pieza(s) de trabajo durante una operación de soldadura. Una vez más, es posible que el disco tenga que ser un poco más grande de cualquier otra manera, de modo que las proyecciones (y las placas deslizantes asociadas) no entren en contacto con la(s) pieza(s) de trabajo a medida que avanza la operación de soldadura.

[0162]En la disposición mostrada en la figura 13, se proporcionan cuatro proyecciones 78, 84, 86, 87, separadas uniformemente entre sí alrededor del perímetro de una cara del disco 77. Sin embargo, esta disposición no es esencial, y también se puede usar cualquier número adecuado de proyecciones y cualquier disposición adecuada de proyecciones. Tampoco es esencial que todas las proyecciones se dispongan en la misma cara del disco. Sin embargo, se espera que se necesiten como mínimo dos proyecciones, y si solo se proporcionan dos proyecciones, deben disponerse en ángulos rectos o sustancialmente en ángulos rectos entre sí.

[0163]Como una alternativa, se prevé que una o más varillas de soporte u otros miembros alargados puedan acoplarse (por ejemplo, mediante soldadura) a una cara del disco en ubicaciones separadas. En sus otros extremos, la(s) varilla(s) de soporte pueden acoplarse a una estructura que no se mueva ni gire con respecto a la(s) pieza(s) de trabajo. La varilla de soporte, o cada una de ellas, se acopla a esta estructura en una ubicación fija, pero mediante una conexión flexible, que permite cierto movimiento angular de la varilla con respecto a la estructura. Se prevé que esto también proporcionará una disposición inhibidora de la rotación que permitirá el movimiento circular del disco durante una operación de soldadura, pero que impedirá su rotación a medida que avanza la operación de soldadura.

[0164]Otras disposiciones para impedir o inhibir la rotación del disco durante una operación de soldadura serán evidentes para los expertos en la técnica y entran dentro del alcance de la presente invención.

[0165]La figura 14 muestra otro aparato de soldadura 100 que incorpora la presente invención. El aparato de soldadura adicional 100 es adecuado para acoplar una pieza de trabajo alargada a una superficie relativamente ancha.

[0166]La figura 14 muestra una vista en sección transversal a través del aparato de soldadura adicional 100, que generalmente tiene una forma general cilíndrica.

[0167]El aparato de soldadura adicional 100 comprende una carcasa 101 que tiene una sección exterior 102 que es generalmente cilíndrica, y tiene un primer extremo 103 que se adapta para acoplarse a una superficie frontal 104 de una pieza de trabajo grande 105. En el ejemplo mostrado, la superficie frontal 104 de la pieza de trabajo grande tiene un área que es al menos tan grande como el área de la sección transversal de la carcasa 101. En el primer extremo 103, la primera sección 102 puede tener una o más características de conexión, tales como una brida 104 que sobresale hacia fuera, para ayudar a la conexión de la carcasa 101 a la pieza de trabajo 105. La carcasa 101 se puede unir a la pieza de trabajo 105 mediante abrazaderas u otros medios adecuados.

[0168]En su segundo extremo 106, la carcasa 101 se forma para girar hacia dentro y hacia atrás sobre sí misma para formar una sección interior 107, que una vez más es generalmente cilíndrica y se encuentra dentro de la sección exterior 102. La sección interior 107 es más corta que la sección exterior 102 y no se extiende hasta el primer extremo 103 de la misma.

[0169]Existe un espacio 108 generalmente con forma cilíndrica entre las secciones interior y exterior 102, 107 de la carcasa 101.

[0170]Posicionado dentro del espacio 108 hay un rotor 109, que tiene una forma generalmente cilíndrica. El rotor 109 se soporta de forma giratoria con respecto a la carcasa 101 por una serie de cojinetes 110, que pueden adoptar cualquier forma adecuada.

[0171]El rotor 109 sobresale más allá del segundo extremo 103 de la sección interior 107 de la carcasa 102. Un elemento consumible o disco 112, generalmente en forma de disco, se soporta de forma giratoria por el rotor 109 y se mantiene en una posición que generalmente se nivela con el primer extremo 103 de la carcasa 102. Se entenderá que, cuando el primer extremo 103 de la carcasa 101 se sujeta contra la pieza de trabajo 105, el disco 112 también reposará contra la cara 104 de la pieza de trabajo 105.

[0172]El disco 112 se sostiene giratoriamente con respecto al rotor 109 mediante cojinetes 113, que pueden adoptar cualquier forma adecuada.

[0173]El disco 112 se sostiene de una manera que está descentrado con respecto al rotor 109, como se ha descrito anteriormente en relación con otras realizaciones. En el ejemplo mostrado en la figura 14, esto se logra al incluir una protuberancia interior 114 en un lado del rotor 119, de modo que el disco 112 se mantenga más cerca de un lado del rotor 109 que del otro. Sin embargo, se puede usar cualquier técnica adecuada para sostener el disco 112 de manera descentrada.

[0174]Se forma un engranaje de accionamiento 115 en la superficie exterior del rotor 109, y encaja dentro del espacio 108 entre las secciones interior y exterior 102, 107 de la carcasa 101. La sección exterior 102 de la carcasa 101 incluye una rotura 116 en la misma, y un engranaje de accionamiento 117 sobresale a través de la brecha 116 para acoplarse con el engranaje de accionamiento 115 del rotor 109. Por lo tanto, se entenderá que el rotor 109 puede accionarse para girar dentro de la carcasa 101.

[0175]La sección interior 107 de la carcasa 101 es, como se describió anteriormente, generalmente cilíndrica y define el espacio central 118 a través de la misma. Una pieza 119 generalmente alargada pasa a través del espacio central 118 y se mantiene en posición mediante un par de placas de guía 120 espaciadas que se mantienen dentro del espacio central 118. Las placas de guía 120 tienen aberturas formadas a través de las mismas que generalmente corresponden al perfil exterior de la pieza de trabajo 119 y, por lo tanto, permiten que la pieza de trabajo 119 se deslice longitudinalmente con respecto a la carcasa 101, pero no gire con respecto a la carcasa 101. Sin embargo, se puede usar cualquier disposición de guía para mantener la pieza de trabajo 119 en una alineación adecuada (incluidas las disposiciones de guía que permiten que la pieza de trabajo gire), y la invención no se limita a las placas de guía 120 de este tipo.

[0176]Para unir la pieza de trabajo relativamente grande 105 a la pieza de trabajo alargada 119, el rotor 109 gira para hacer que el disco 112 describa un movimiento circular con respecto a la superficie 104 de la pieza de trabajo grande 105. La pieza de trabajo alargada 119 avanza entonces a través de las placas de guía 120 para ser accionada contra la otra superficie del disco 112. Como se ha descrito anteriormente en relación con otras realizaciones, se formará una soldadura entre las dos piezas de trabajo 105, 119, y el disco 112 formará parte de esta unión soldada.

[0177]Una vez que se completa la soldadura, la carcasa 101 puede soltarse de la pieza de trabajo grande 105 y retirarse, junto con el rotor 109, dejando las piezas de trabajo 105 soldadas entre sí.

[0178]Se pueden usar realizaciones de este tipo, por ejemplo, en la soldadura de una paleta (tal como una paleta de turbina) a un concentrador.

[0179]Una aplicación adicional de técnicas que no incorporan la presente invención está en el campo de las superficies por fricción. Una superficie por fricción es un proceso en el que el extremo libre de una varilla compuesta de un material de recubrimiento se presiona contra una superficie y se hace girar. En la interfaz entre la superficie y el extremo libre de la varilla, se genera una capa plastificada (como se describió anteriormente). Si la varilla se mueve con respecto a la superficie (o la superficie se mueve con respecto a la varilla) cuando esto ocurre, se deposita una capa del material de recubrimiento sobre la superficie. La varilla generalmente se consume a medida que se produce este proceso.

[0180]En los ejemplos que no incorporan la invención, se proporciona una disposición en la que una varilla alargada se soporta con respecto a una superficie, dentro de un rotor que tiene una abertura descentrada a través del mismo, que puede accionarse para girar con respecto a la superficie. Cuando esto ocurra, la varilla describirá un movimiento circular, tal como se ha descrito. El rotor gira, y la varilla se acciona simultáneamente hacia la superficie, para iniciar una operación de superficie por fricción. La varilla y la superficie se mueven de manera traslacional una con respecto a la otra, de modo que el punto de interfaz entre la varilla y la superficie se mueve con respecto a la superficie, por lo tanto se deposita un recubrimiento por fricción.

[0181]Un ejemplo de este tipo se muestra esquemáticamente en la figura 15. La figura 15 muestra una varilla 90 de un material consumible, tal como se describió anteriormente. En la orientación mostrada en la figura 15, la varilla 90 se dispone de manera sustancialmente vertical, y parte del material de la varilla 90 debe depositarse sobre una superficie 91 que es sustancialmente horizontal. Sin embargo, estas orientaciones no son necesarias y, de hecho, no es esencial que la varilla se oriente en ángulo recto con la superficie.

[0182]La varilla 90 se mantiene dentro de una manga 92 que, preferiblemente, se ajusta perfectamente alrededor de la varilla 90. La varilla 90 puede deslizarse axialmente con respecto a la manga 92, de modo que pueda accionarse hacia abajo sobre una superficie 91 a medida que avanza la operación de soldadura.

[0183]En o cerca de un extremo de la manga 92 que está cerca de la superficie 91, la manga 92 se recibe dentro de un cojinete esférico 93, que tiene una abertura circular general formada a través de su centro y una superficie exterior parcialmente esférica 94.

[0184]El cojinete esférico 93 se monta de forma giratoria dentro de un rotor 95, que tiene una abertura 97 formada a través del mismo en la que se recibe el cojinete esférico 93. La abertura 97 se desplaza con respecto al centro del rotor 95. El grado de desplazamiento se exagera en la figura 15 por motivos de claridad.

[0185]Las superficies interiores 96 de la abertura 97 se curvan para que coincidan o coincidan sustancialmente con el perfil exterior del cojinete esférico 93.

[0186]Se entenderá que el cojinete esférico 93 puede girar alrededor del eje de la varilla 90 con respecto al rotor 95. Además, el hecho de que la varilla 90 y su carcasa 92 se monten dentro de un cojinete esférico 93 significa que puede producirse cierto “juego” angular de la varilla 90 con respecto al rotor 95. Sin embargo, en otros ejemplos, se puede prescindir del cojinete esférico 93 y la carcasa 92 se puede montar directamente de forma giratoria dentro de una abertura del rotor 95, sin que se proporcionen superficies esféricas.

[0187]El rotor 95 se monta dentro de una carcasa 98 y puede girar con respecto a la misma alrededor de un eje que es preferiblemente paralelo o sustancialmente paralelo al eje de la varilla 90.

[0188]El rotor 95 puede accionarse para girar con respecto a la carcasa 98.

[0189]En el ejemplo mostrado, el cojinete esférico 93, el rotor 95 y la carcasa 98 se disponen generalmente en una configuración plana, que se separa de la superficie 91. En la figura 16 se muestra una vista desde arriba de la disposición de la figura 15.

[0190]Se entenderá que, a medida que el rotor 95 se acciona para girar con respecto a la carcasa 98, la varilla

90 (junto con la carcasa 92 y el cojinete esférico 93) se accionará para describir un movimiento circular, similar a los movimientos descritos anteriormente. Cuando esto ocurra, se producirá un proceso de soldadura en la interfaz del extremo libre 99 de la varilla 90 y la superficie 91.

[0191]Para llevar a cabo una operación de superficie por fricción, se puede ejercer una fuerza continua hacia abajo sobre la varilla 90, y la carcasa 98, el rotor 95, el cojinete esférico 93, la carcasa 92 y la varilla 90 pueden trasladarse con respecto a la superficie 91 como una sola unidad, por lo tanto se deposita una capa, sobre la superficie 91, del material de la varilla 90. Alternativamente, la carcasa 98, el rotor 95, el cojinete esférico 93, la carcasa 92 y la varilla 90 pueden permanecer estacionarios mientras la superficie se traslada.

[0192]Para que se lleve a cabo la operación de superficie por fricción, será necesario proporcionar una disposición de alineación para mantener una posición relativa adecuada entre la superficie y los componentes del aparato de soldadura.

[0193]También se puede usar una disposición similar a la mostrada en las figuras 15 y 16 para unir dos elementos, por ejemplo, elementos generalmente en forma de placa, entre sí. En una operación de unión de placas, se proporcionan dos placas o elementos similares (o elementos que tienen al menos una parte similar a una placa), donde los elementos tienen bordes que tienen una forma correspondiente o complementaria, de modo que los bordes se puedan colocar juntos con poco o ninguna brecha entre ellos. Un ejemplo sencillo son dos placas con bordes rectos, que pueden apoyarse una contra la otra. Esta situación se muestra esquemáticamente en la figura 17a, donde dos placas 121, 122 que tienen los correspondientes bordes rectos 123, 124 hacen tope entre sí. El tamaño de la brecha entre los bordes 123, 124 se exagera en la figura 17a por motivos de claridad.

[0194]Un aparato como el mostrado en las figuras 15 y 16 puede usarse entonces para aplicar una operación de soldadura a la región en la que los dos bordes 123, 124 se encuentran. La varilla 90 se muestra en la figura

17a, aunque los componentes restantes del aparato de soldadura se omiten por motivos de claridad. Se puede observar que el extremo libre 99 de la varilla 90 se extiende a ambos lados de los bordes 123, 124 de las dos placas 121, 122, y cubre la región en la que se encuentran los bordes 123, 124.

[0195]A medida que avanza la operación de soldadura, la varilla 90 y/o las placas 121, 122 pueden moverse de modo que el punto en el que el extremo 99 de la varilla 90 se encuentra con las placas 121, 122 se desplaza a lo largo de al menos parte de la longitud de la línea en la que los dos bordes 123, 124 se encuentran.

[0196]Como entenderá el lector experto, esta operación puede dar como resultado una unión soldada entre los dos bordes.

[0197]Como alternativa, cada placa 121, 122 puede tener una sección de ancho reducida en su borde 123,

124, para formar una cavidad 125 en la que se puede insertar el extremo libre 99 de la varilla 90 durante la operación de soldadura. Esto se muestra en la figura 17b. Se espera que esto dé lugar a una unión soldada más ordenada, que encaje dentro o sustancialmente dentro del perfil de la profundidad de las placas 121, 122.

[0198]En los ejemplos mostrados en las figuras 17a y 17b, la varilla 90 se orienta exactamente o sustancialmente en ángulo recto con respecto a los planos de las placas 121, 122. Sin embargo, en cualquiera de estos ejemplos, la varilla 90 se puede colocar formando un ángulo con respecto a los planos de las placas 121,

122.

[0199]La figura 17c muestra un ejemplo adicional, en el que la varilla 90 se coloca en un ángulo de alrededor de 45° con respecto a los planos de las placas 121, 122. En este ejemplo, cada placa 121, 122 tiene una porción angular 126 en su borde 123, 124, que se establece en un ángulo de aproximadamente 45° con respecto a los planos de las placas 121, 122, de modo que cada placa 121, 122 se estrecha hacia su borde 123, 124. Estas porciones angulares 126 encajan entre sí para formar una cavidad angular en la región en la que las dos placas 121, 122 se encuentran entre sí, siendo el ángulo en la parte inferior de la inmersión de alrededor de 90°.

[0200]El extremo libre 99 de la varilla 90 es (al menos inicialmente) generalmente plano, de modo que el extremo libre 99 tiene un perfil generalmente cuadrado, visto desde un lado. Por lo tanto, el extremo libre 99 de la varilla 90 encajará en la cavidad.

[0201]En un proceso de soldadura de este ejemplo, el extremo libre 99 de la varilla 90 se inserta en la cavidad y, después, el proceso de soldadura se lleva a cabo de manera similar al proceso descrito anteriormente en relación con las figuras 17a y 17b.

[0202]En estos ejemplos, se puede considerar que las caras de acoplamiento de las dos placas son las partes de las superficies de las placas que están en contacto con el extremo libre de la varilla, es decir, regiones de las superficies superiores de las placas, en lugar de las superficies de las placas que se apoyan directamente una contra la otra.

[0203]Los ejemplos mostrados en las figuras 17a-17c son ejemplos de soldadura a tope. La figura 17d muestra un ejemplo de soldadura en filete que incorpora la presente invención. En la figura 17d, dos placas 127, 128 se disponen en ángulo recto una con respecto a la otra, y el extremo libre 99 de la varilla 90 se dispone para contactar con las placas 127, 128 donde las placas 127, 128 se encuentran entre sí, es decir, en su ángulo interno. Una vez más, se inicia la operación de soldadura y la varilla 90 y/o las placas 127, 128 se mueven de modo que el extremo libre 99 de la varilla 90 se mueve a lo largo de la línea en la que las placas 127, 128 se encuentran entre sí. El resultado será una unión soldada entre las placas 127, 128, como entenderá el lector experto.

[0204]Si bien el extremo libre 99 de la varilla 90 se muestra plano en la figura 17d, el extremo puede ser (por ejemplo) cónico, con los lados dispuestos a 45° con respecto al eje de la varilla 90, de modo que encaje más completamente contra las placas 127, 128.

[0205]Una vez más, en este ejemplo, se puede considerar que las caras de acoplamiento de las dos placas son las partes de las superficies de las placas que están en contacto con el extremo libre de la varilla, es decir, las regiones expuestas de las superficies de las placas que se unen en ángulo recto, en lugar de las superficies de las placas que se apoyan directamente una contra la otra.

[0206]El lector experto entenderá que se pueden usar otros ejemplos para formar otros tipos de uniones soldadas, tales como uniones solapadas, uniones de borde y uniones entre placas que se encuentran en un ángulo agudo u obtuso.

[0207]Se apreciará que las disposiciones que incorporan la presente invención pueden permitir la formación rápida y eficiente de uniones soldadas fuertes y fiables.

[0208]Cuando se usa en esta descripción y en las reivindicaciones, los términos “ comprende” y “ que comprende” y variaciones de los mismos significan que se incluyen las características, etapas o números enteros especificados. Los términos no deben interpretarse para excluir la presencia de otras características, etapas o características.

[0209]Las características descritas en la descripción anterior, o en las siguientes reivindicaciones, o en las figuras adjuntas, expresadas en sus formas específicas o en términos de un medio para realizar la función descrita, o un método o proceso para lograr el resultado descrito, según corresponda, pueden utilizarse, por separado o en cualquier combinación de tales características, para realizar la invención en diversas formas de la misma, definiéndose el alcance de la invención en las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

i.Un aparato para formar una soldadura por fricción, comprendiendo el aparato:

una disposición (9, 101, 98) de soporte;

un miembro (1, 56, 109, 95) de sujeción, que es soportado por la disposición (9, 101, 98) de soporte, y medios para accionar el miembro de sujeción para que gire con respecto al mismo, o se mueva con respecto al mismo a lo largo de un trayecto arqueado;

un elemento consumible (16, 52, 112, 90) que tiene primeras y segundas caras (99) de unión, estando montado el elemento consumible (16, 52, 112, 90) en una ubicación (3, 118, 97) de montaje en el miembro (1, 56, 109, 95) de sujeción de modo que la primera y segunda caras (99) de unión queden expuestas, en donde el elemento consumible (16, 52, 112, 90) puede girar con respecto al miembro (1, 56, 109, 95) de sujeción alrededor de un primer centro de rotación, y en donde, cuando está en uso, el miembro (1, 56, 109, 95) de sujeción se acciona para girar o moverse con respecto a la disposición (9, 101, 98) de soporte, el primer centro de rotación se desplaza en un movimiento orbital con respecto a la disposición (1, 56, 109, 95) de soporte; y

la primera y segunda disposición (31, 120) de alineación), posicionadas para sujetar la primera y segunda pieza (39, 119, 91, 121, 122) de trabajo respectivamente en su lugar, de modo que las caras de acoplamiento de la primera y segunda pieza (39, 119, 91, 121, 122) de trabajo se alinean con la primera y segunda caras (99) de unión respectivas del elemento consumible (16, 52, 112, 90).
2. Un aparato según cualquier reivindicación anterior, en donde el miembro (1, 56, 109, 95) de sujeción comprende un rotor que puede girar alrededor de un segundo centro de rotación.
3. Un aparato según la reivindicación 2, en donde la ubicación (3, 118, 97) de montaje comprende una abertura formada a través del rotor, en la que el elemento consumible (16, 52, 112, 90) se monta de forma giratoria, con el segundo centro de rotación desplazado con respecto al primer centro de rotación.
4. Un aparato según la reivindicación 2 o 3, en donde el elemento consumible (16) se monta dentro de un anillo (25) de soporte, que se monta de forma giratoria en la ubicación (3) de montaje.
5. Un aparato según la reivindicación 4, en donde el anillo (25) de soporte tiene una superficie interior (60) que se establece en un primer ángulo con respecto a eje de rotación del mismo, y el elemento consumible (16) tiene una rueda exterior (59) que se desplaza en un segundo ángulo con respecto al eje de rotación del mismo.
6. Un aparato según la reivindicación 5, en donde el primer y segundo ángulo son iguales, o sustancialmente iguales, entre sí.
7. Un aparato según la reivindicación 6, en donde el aparato comprende además un elemento (62) de bloqueo que se acopla de manera extraíble al anillo (25) de soporte de modo que se apoya contra una superficie del elemento consumible (16) para impedir el movimiento del elemento consumible (16) en una dirección paralela al eje de rotación del mismo.
8. Un aparato según cualquier reivindicación anterior, en donde la disposición (9) de soporte comprende un engranaje anular y el miembro (1) de sujeción comprende un engranaje planetario que se acciona para acoplarse al engranaje anular y girar alrededor de una superficie interior del engranaje anular.
9. Un aparato según cualquier reivindicación anterior, en donde las disposiciones de alineación comprenden un elemento (31) de manga que tiene una abertura formada a través del cual se pueden insertar la primera y segunda piezas (39) de trabajo, y en donde el elemento (31) de manga se mantiene en posición con respecto a la disposición (9) de soporte.
10. Un aparato según la reivindicación 9, en donde el elemento (31) de manga se mantiene espacialmente en su posición con respecto a la disposición (9) de soporte de modo que la pieza (39) de trabajo no pueda moverse en una dirección radial con respecto al elemento consumible (16), y preferiblemente en donde el elemento (31) de manga se mantenga en posición de forma rotacional con respecto a la disposición (9) de soporte.
11. Un aparato según cualquier reivindicación anterior, que comprende además disposiciones de tensión que accionan la primera y segunda pieza (39) de trabajo hacia el elemento consumible (16).
12.Un aparato según cualquier reivindicación anterior, que comprende además una disposición inhibidora de la rotación que es operable para impedir o inhibir la rotación del elemento consumible (16) con respecto a la primera pieza (39) de trabajo, y preferiblemente en donde la disposición inhibidora de la rotación comprende un elemento de retención que se acopla a una parte del elemento consumible (16).

Un método para formar una unión soldada para unir dos piezas de trabajo, comprendiendo el método: proporcionar una disposición (9, 101, 98) de soporte;

proporcionar un elemento consumible (16, 52, 112, 90) que tiene una primera y una segunda caras de unión;

montar el elemento consumible (16, 52, 112, 90) en una ubicación (3, 118, 97) de montaje de un miembro (1, 56, 109, 95) de sujeción de modo que la primera y la segunda cara de unión queden expuestas, en donde el elemento consumible (16, 52, 112, 90) puede girar con respecto al miembro (1, 56, 109, 95) de sujeción alrededor de un primer centro de rotación;

soportar el miembro de sujeción mediante la disposición (9, 101, 98) de soporte;

proporcionar la primera y segunda piezas (39, 119, 91, 121, 122) de trabajo, cada una con una cara de acoplamiento;

alinear las caras de acoplamiento de la primera y segunda piezas (39, 119, 91, 121, 122) de trabajo con las respectivas primera y segunda caras de unión del elemento consumible (16, 52, 112, 90); aplicar un movimiento de traslación relativo entre las caras de acoplamiento de la primera y segunda pieza de trabajo y el elemento consumible, de modo que las caras de acoplamiento se presionen contra la primera y segunda caras de unión del elemento consumible; y

girar el miembro de sujeción, o mover el miembro de sujeción a lo largo de una trayecto arqueado, con respecto a la disposición (9, 101, 98) de soporte, de modo que el primer centro de rotación se desplaza en un movimiento orbital, por lo tanto generando fuerzas de fricción entre las caras de acoplamiento de la primera y segunda piezas (39, 119, 91, 121, 122) de trabajo y la primera y segunda caras de unión del elemento consumible (16, 52, 112, 90).

Un método según la reivindicación 13, en donde:

el elemento consumible tiene una primera cara de unión y una segunda cara de refuerzo;

cuando el elemento consumible se monta en la ubicación de montaje del miembro de sujeción, la primera y segunda caras quedan expuestas;

se proporciona un elemento de refuerzo, que tiene una cara de refuerzo;

la etapa de alineación comprende alinear la cara de acoplamiento de la primera pieza de trabajo y la cara de refuerzo del elemento de refuerzo con las respectivas primera y segunda caras del elemento consumible; y durante la etapa de rotación, el elemento de refuerzo se presiona contra la cara de refuerzo, pero no se forma ninguna unión soldada entre el elemento de refuerzo y la cara de refuerzo.