BR112018002605B1

BR112018002605B1 - Método par a soldagem de baixa resistência de folhas de metal com uma elevada taxa de ciclo

Info

Publication number: BR112018002605B1
Application number: BR112018002605-0A
Authority: BR
Inventors: Markus Weigl
Original assignee: Grenzebach Maschinenbau Gmbh
Priority date: 2015-08-17
Filing date: 2016-08-10
Publication date: 2022-02-15
Also published as: CA2994734A1; MX2018001586A; CN107921571B; EP3337635B1; EP3337635A1; WO2017028833A1; CN107921571A; BR112018002605A2; JP6712634B2; CA2994734C; US10792753B2; JP2018523581A; DE102015010734A1; US20180236590A1

Abstract

dispositivo e método para a soldagem de baixa resistência de folhas de metal com uma elevada taxa de ciclo. a presente invenção refere-se a dispositivo e método para a soldagem de baixa resistência de folhas de metal com elevada taxa de ciclo, que tem as características a seguir: corpo principal em formato de u (1), em cujas duas pernas horizontalmente montadas são arranjados elementos de impulsão de elevação inferior e superior (2, 7), os quais são colocados em oposição um ao outro, onde o elemento de impulsão de elevação inferior (2) é seguido na direção da ação de força por dispositivo de retenção de eletrodo inferior (3) e o dispositivo de impulsão de elevação superior (7) é seguido na direção da ação de força por dispositivo de retenção de eletrodo superior (6); eletrodo de soldagem inferior (11) que é retido pelo dispositivo de retenção de eletrodo inferior (3) e eletrodo de soldagem superior (5) que é retido pelo dispositivo de retenção de eletrodo superior (6), em que o eletrodo de soldagem inferior (11) contém em cada caso uma cabeça de estampagem inferior arranjada centralmente (10) que afunila até um ponto, e o eletrodo de soldagem superior (5) contém uma cabeça de estampagem superior (8); dispositivo de alimentação de parceiros de união (4) que conduz os parceiros de união (9) a serem soldados ao espaço intermediário entre as duas cabeças de estampagem (10, 8); fonte de corrente que é adaptada aos parceiros de união (9) e que provê a corrente de soldagem.

Description

[001] A presente invenção refere-se a um dispositivo e um método para a soldagem de baixa resistência de folhas de metal com uma elevada taxa de ciclo.

[002] Com respeito à técnica anterior, um método para a soldagem com resistência e a soldadura com resistência ou a soldagem a arco de folhas revestidas de metal e máquinas para as mesmas são conhecidos a partir da literatura de patente do relatório descritivo aberto à inspeção pública alemão 19 02 569.

[003] De acordo com o preâmbulo da reivindicação 1, o ditto documento prossegue a partir de um método para a soldagem com resistência ou para a soldagem com resistência elétrica de folhas de metal e corpos de metal.

[004] De acordo com a parte caracterizante da reivindicação 1, o dito método é caracterizado pelo fato que são formadas extensões pontiagudas (por exemplo, por meio de perfuração, gravação em relevo, fresagem, e outros ainda) na folha de metal a ser soldada, na direção da folha decorativa que, por exemplo, é revestida completamente em ambos os lados, em que as ditas extensões são tão aquecidas por uma corrente de pré-aquecimento que ela é passada inicialmente através da folha de metal (superior) a ser soldada que, em consequência disto, o revestimento interno da folha decorativa se funde ou é destruído, as extensões pontiagudas entram em contato metálico com a folha decorativa e uma corrente de soldagem é passada para a folha decorativa, por meio de controle automático ou outros circuitos e meios de controle, com dados de soldagem excelentes, que controlam os danos à camada decorativa, através dos pontos de contato, soldando desse modo as folhas de metal.

[005] Além disso, um dispositivo de soldagem que tem uma parte de soldagem é conhecido a partir da patente DE 20 2004 020 166 U1 mais recente. Esse documento prossegue a partir da técnica anterior em que a soldagem com pulsação com uma força de compressão que age nos componentes a serem soldados é conhecida. A este respeito, por exemplo, métodos de soldagem com descarga de capacitor convencionais em conjunto com dispositivos de soldagem associados são considerados. Em tais métodos de soldagem com pulsação, as peças a serem trabalhadas prensadas umas às outras têm uma corrente de pulsação que flui através das mesmas, em que passam a um estado pastoso na região de contato e são unidas umas às outras. A fim de atingir uma concentração de corrente suficientemente elevada, também é indicado na mesma que os pontos de contato das peças a serem trabalhadas são mantidos tão pequenos quanto possível, em que há contato de ponto ou contato linear, por exemplo. No caso de folhas de metal, para essa finalidade saliências são aplicadas a ou formadas integralmente em uma ou ambas as folhas de metal durante a preparação dos componentes. Isto requer um esforço adicional.

[006] Além disso, no que diz respeito à técnica anterior, as patentes DE 40 38 016 A1 e DE 19 44 614 A1 são mencionadas. Na patente DE 20 2004 020 166 U1, o objetivo mencionado é aquele de indicar uma técnica de soldagem melhorada à luz da técnica anterior descrita acima.

[007] A fim de atingir o dito objetivo, a reivindicação 1 prossegue a partir de um dispositivo de soldagem para a soldagem com pulsação de peças a serem trabalhadas 3, 4 com uma fonte de corrente de soldagem 10, pelo menos dois eletrodos 12, 13 e um dispositivo de pressão de contato de eletrodo 11.

[008] O dito dispositivo de soldagem é caracterizado pelo fato de que pelo menos um eletrodo 12 tem um perfurador 14, que se projeta da parede da parte dianteira do eletrodo na direção de avanço 15, para deformar uma peça a ser trabalhada 3 sujeitada ao mesmo no ponto de soldagem 7.

[009] A presente invenção é baseada no objetivo de especificar um dispositivo e um método com os quais a soldagem segura de folhas de metal a uma elevada taxa de ciclo é permitida. Neste caso, a resistência de contato no ponto de soldagem deve ser tão baixa quanto possível, isto é, de baixa resistência. A vida em serviço das ferramentas e a confiabilidade de todo o processo devem satisfazer demandas elevadas neste caso.

[0010] Esse objetivo é atingido pelo dispositivo de acordo com a reivindicação 1:

[0011] Dispositivo para a soldagem de baixa resistência de folhas de metal com uma elevada taxa de ciclo, o qual tem as características a seguir: um corpo principal 1 formado de uma maneira em formato de U, em cujas duas pernas horizontalmente montadas são arranjados um elemento de impulsão de elevação inferior 2 e um elemento de impulsão de elevação superior 7, os quais são posicionados um oposto ao outro, em que um dispositivo de retenção de eletrodo inferior 3 segue o elemento de impulsão de elevação inferior 2 e um dispositivo de retenção de eletrodo superior 6 segue o dispositivo de impulsão de elevação superior 7 na direção da força ativa, um eletrodo de soldagem inferior 11 retido pelo dispositivo de retenção de eletrodo inferior 3 e um eletrodo de soldagem superior 5 retido pelo dispositivo de retenção de eletrodo superior 6, em que o eletrodo de soldagem inferior 11 contém uma cabeça de gravação em relevo inferior 10 que é arranjada centralmente em cada caso e afunila até um ponto, e o eletrodo de soldagem superior 5 contém uma cabeça de gravação em relevo superior 8, um dispositivo de alimentação de parceiros de união 4 que conduz os parceiros de união 9 a serem soldados ao espaço intermediário entre as duas cabeças de gravação em relevo 10, 8, uma fonte de alimentação que fornece a corrente de soldagem adaptada aos parceiros de união 9.

[0012] Além disso, é reivindicado que cada uma das duas cabeças de gravação em relevo 10, 8 tem um elemento de pré-carregamento 15, cuja pré-carga pode ser ajustada por meio de pelo menos um elemento de ajuste 12, em que a pré-carga pode ser medida por meio de um sensor de medição de força 13, e é reivindicado que a força da pressão exercida em cada dispositivo de retenção de eletrodo particular 3, 6 em cada caso por um elemento de impulsão de elevação 2, 7 pode ser medida com um sensor de medição de força 14. Além disso é reivindicado que uma cabeça de gravação em relevo 10, 8 é feita de cerâmica ou algum outro material não condutor duro e pelo método de acordo com a reivindicação 5:

[0013] Método para a soldagem de baixa resistência de folhas de metal com uma elevada taxa de ciclo, o qual tem as características a seguir: os parceiros de união a serem soldados são conduzidos por um dispositivo de alimentação de parceiros de união 4 até entre um eletrodo de soldagem inferior 11 e um eletrodo de soldagem superior 5, onde são fixados por uma e/ou duas cabeças de gravação em relevo 10, 8 com uma pré-carga ajustável particular, o eletrodo de soldagem inferior 11 e o eletrodo de soldagem superior 5 são pressionados nos dois parceiros de união em ambos os lados, em que a pressão dos eletrodos é medida em cada caso, a corrente de soldagem apropriada para os r3espectivos parceiros de união flui e solda os parceiros de união, os dois eletrodos de soldagem com suas respectivas cabeças de gravação em relevo 19, 8 são retraídos por meio de um elemento de impulsão de elevação correspondente 2, 7 e o dispositivo de alimentação de parceiros de união 4 entrega o resultado da soldagem em uma área de armazenagem temporária, e em que uma cabeça de gravação em relevo 10, 8 pode ser ajustada com respeito ao parceiro de união por meio de um elemento de ajuste 12 durante o processo, independentemente do eletrodo de soldagem particular 11, 5 e da pressão do eletrodo.

[0014] Além disso, é reivindicado que uma cabeça de gravação em relevo 10, 8 pode, dependendo do par de materiais, aumentar ou reduzir a pressão no parceiro de união particular, ou pode ser extraída completamente da zona de soldagem, independentemente da posição de um eletrodo após a operação de gravação em relevo. Também é reivindicado um programa de computador que tem um código de programa para realizar as etapas do método quando o programa for rodado em um computador, e um portador que pode ser lido por máquina que tem o código de programa de um programa de computador para realizar o método quando o programa for rodado em um computador.

[0015] O dispositivo de acordo com a invenção é descrito em mais detalhes no texto a seguir.

[0016] Especificamente: a Figura 1 mostra uma seção transversal através do dispositivo de acordo com a invenção, a Figura 2 mostra uma ilustração em seção na região das cabeças de gravação em relevo, a Figura 3 mostra duas ilustrações em seção na região da operação de soldagem, a Figura 4 mostra uma ilustração em seção direta da solda.

[0017] A Figura 1 mostra uma seção transversal através do dispositivo de acordo com a invenção. O corpo principal em formato de tenaz 1 do dispositivo de soldagem tem substancialmente um elemento de impulsão de elevação inferior 2 e um elemento de impulsão de elevação superior 7, entre os quais dois parceiros de união 9 para que uma operação de soldagem seja realizada são alimentados de uma maneira exatamente posicionada por meio de um dispositivo de alimentação de parceiros de união 4. Os dois parceiros de união 9 a serem soldados que são aqui mostrados consistem, por exemplo, em uma tira de metal em folha alongada, mostrada em seção, que se pretende soldar a uma outra tira de metal em folha diferente, que é dobrada em um formato de U e prende a tira de metal em folha alongada.

[0018] São envolvidas diretamente nesta operação de soldagem duas cabeças de gravação em relevo, aqui descritas como pontos de pressão, especificamente a cabeça de gravação em relevo inferior 10 e a cabeça de gravação em relevo superior 8. Essas duas cabeças de gravação em relevo 10 e 8 são conectadas diretamente ao eletrodo de soldagem inferior 11 e ao eletrodo de soldagem superior 5 correspondentes.

[0019] Cada um dos dois eletrodos de soldagem 11 e 5 é por sua vez preso pelo dispositivo de retenção de eletrodo inferior 3 e pelo dispositivo de retenção de eletrodo superior 6 correspondentes.

[0020] Neste caso, cada um dentre o dispositivo de retenção de eletrodo inferior 3 e o dispositivo de retenção de eletrodo superior 6 tem dispositivos de medição de força separados que agem independentemente um do outro.

[0021] Os dois dispositivos de retenção de eletrodos são acionados pelo elemento de impulsão de elevação inferior 2 e pelo elemento de impulsão de elevação superior 7.

[0022] A Figura 2 mostra uma ilustração em seção na região das cabeças de gravação em relevo. Prosseguindo a partir do eletrodo de soldagem superior 5 conhecido a partir da Figura 1 e do dispositivo de retenção de eletrodo superior 6 com seu dispositivo de medição de força, além da cabeça de gravação em relevo superior 8, a haste 16 da cabeça de gravação em relevo superior 8 com seu elemento de pré-carregamento 15 pode ser vista aqui a título de exemplo. Através da haste 16 da cabeça de gravação em relevo superior, dois elementos de ajuste 12 que são conectados em série em termos de força são ilustrados, com o auxílio dos quais a pré-carga do elemento de pré-carregamento 15 pode ser ajustada, por exemplo, como pré- carga de mola. Como elementos de ajuste 12, pode ser feito uso, por exemplo, de elementos piezelétricos. A fim de medir essa pré-carga, é feito uso de um sensor de medição de força 13. Por meio de um sensor de medição de força 14 adicional, a pressão do eletrodo que é exercida no eletrodo de soldagem superior 6 pelo elemento de impulsão de elevação superior 7 pode ser medida. Na parte inferior da Figura 2, a haste correspondente da matriz de gravação em relevo inferior é denotada por 17. Os outros componentes não mostrados, tais como os elementos de ajuste 12, o sensor de medição de força 13, o elemento de pré-carregamento 15 e o sensor de medição de força 14 para a pressão do eletrodo também correspondem ao arranjo descrito na parte superior da Figura 2.

[0023] A Figura 3 mostra duas ilustrações em seção na região da operação de soldagem. No lado esquerdo da Figura 3a são ilustrados como exemplos das folhas de metal a serem soldadas uma folha feita de material de estrutura de metal 19, como um primeiro parceiro de união, e um contorno de metal 18 que prende a dita folha 19 de uma maneira em formato de U, como um outro segundo parceiro de união. Esta ilustração corresponde às condições mostradas na Figura 1, apenas invertida lateralmente.

[0024] No lado direito da Figura 3b, os parceiros de união mostrados na Figura 3a são mostrados em seção após a ação mecânica pelas cabeças de gravação em relevo.

[0025] A folha de metal feita de material de estrutura de metal 19 que é mostrada aqui a título de exemplo é caracterizada, tal como já foi sugerido por seu nome, pelo fato que consiste substancialmente em uma estrutura de metal do tipo grade com espaços vazios intermediários. Tal folha de metal é por sua natureza menos resistente a uma carga de pressão exercida por meio de uma cabeça de gravação em relevo pontiaguda do que uma folha de metal correspondente feita de metal normal. Isto pode ser visto na Figura 3b em que o material de estrutura de metal 19 é altamente deformado no meio pela ação da força das hastes 17 e 16 das duas cabeças de gravação em relevo 10 e 8, ao passo que o contorno de metal 18 apresenta mais de um comportamento de deformação normal. O eletrodo de soldagem inferior 11 e o eletrodo de soldagem superior 5 ainda estão sem corrente nesta ilustração.

[0026] A Figura 4 mostra uma ilustração em seção direta da solda. Esta ilustração difere da Figura 3b uma vez que, depois do fluxo de uma corrente de soldagem, uma solda íntima 20 se formou nas superfícies de conexão mecânica do material de estrutura de metal 19 e do contorno de metal 18.

[0027] O processo de soldagem descrito é controlado uma vez por meio dos elementos de ajuste 12 que determinam a pré-carga com a qual a cabeça de gravação em relevo particular age no parceiro de união correspondente, em que a pré-carga é medida por meio do sensor de medição de força 13 correspondente.

[0028] Além disso, a pressão dos eletrodos de soldagem nos parceiros de união é exercida por meio dos elementos de impulsão de elevação correspondentes e medida por meio dos sensores de medição de força 14 correspondentes.

[0029] O controle e o tipo de corrente de soldagem dependem do tipo e da configuração dos respectivos parceiros de união, em que a taxa de ciclo do dispositivo de alimentação para os parceiros de união determina a taxa de ciclo do dispositivo de soldagem. Neste caso, uma taxa de ciclo de pelo menos 1.200 operações soldagem por hora é atingida.

[0030] O nível da corrente de soldagem é mantido baixo, em que é tomado cuidado para assegurar que os eletrodos de soldagem não sejam revestidos com o material dos parceiros de união, a fim de evitar qualquer aderência dos parceiros de união aos eletrodos de soldagem. Desse modo, uma alta confiabilidade e uma elevada taxa de ciclo podem ser obtidas.

[0031] A pressão de uma cabeça de gravação em relevo pode ser ajustada, durante o processo de processamento, por um elemento de ajuste independentemente do eletrodo de soldagem e da pressão do eletrodo no parceiro de união.

[0032] Cada cabeça de gravação em relevo particular produz, no parceiro de união, uma ponta da ignição ao longo da qual a emenda subsequente da solda se estende. Desta maneira, uma boa condutividade de soldagem é obtida. Uma cabeça de gravação em relevo pode ser feita de cerâmica ou algum outro material fracamente condutor duro. As pontas de gravação em relevo impedem qualquer deslocamento dos parceiros de união durante a soldagem, e isso é importante à elevada taxa de ciclo atingível. Dependendo do par de materiais, uma cabeça de gravação em relevo pode aumentar ou reduzir a pressão no parceiro de união ou pode ser extraída completamente da zona de soldagem, independentemente do eletrodo após a operação de gravação em relevo.

[0033] Ambos os eletrodos de soldagem com suas cabeças de gravação em relevo e o elemento de impulsão de elevação correspondente podem estar envolvidos em uma operação de soldagem, mas também é possível que um eletrodo de soldagem com sua cabeça de gravação em relevo permaneça virtualmente estático e não seja envolvido na operação de soldagem com a sua cabeça de gravação em relevo e o elemento de impulsão de elevação em questão. Isto, naturalmente, não afeta a função elétrica dos eletrodos de soldagem.

[0034] Além disso, em um desenho especial (não mostrado), a função de medir a resistência ôhmica também pode ser provida antes que a operação de soldagem real seja realizada. Desta maneira, em consequência das pontas das cabeças de gravação em relevo que entram em contato com os parceiros de união antes da operação de soldagem real, é possível estimar a resistência ôhmica que a solda terminada irá ter. Se essa medição da resistência não corresponder ao valor desejado, o resultado da soldagem ainda pode ser influenciado antes da operação de soldagem por meio de um aumento adicional da pressão nos parceiros de união. Os valores de referência para uma estimativa correspondente são obtidos em casos específicos por meio das séries de medições correspondentes. Em consequência disto, a confiabilidade de toda a instalação pode ser aumentada substancialmente.

[0035] Os parceiros de união são de preferência materiais tais como metais de estrutura que têm espaços vazios no interior (por exemplo, espumas de metal). No entanto, naturalmente também é possível usar outros materiais como parceiros de união.

[0036] O controle complexo das sequências de movimento descritas requer um programa de controle especial. Listagem de referência 1 Corpo principal do dispositivo de soldagem 2 Elemento de impulsão de elevação inferior 3 Dispositivo de retenção de eletrodo inferior com dispositivo de medição de força 4 Dispositivo de alimentação de parceiros de união 5 Eletrodo de soldagem superior 6 Dispositivo de retenção de eletrodo superior com dispositivo de medição de força 7 Elemento de impulsão de elevação superior 8 Cabeça de gravação em relevo superior 9 Parceiro de união 10 Cabeça de gravação em relevo inferior 11 Eletrodo de soldagem inferior 12 Elementos de ajuste para a matriz de gravação em relevo superior 13 Sensor de medição de força para a matriz de gravação em relevo 14 Sensor de medição de força para a pressão do eletrodo 15 Elemento de pré-carregamento (elemento de mola) 16 Haste da matriz de gravação em relevo superior 17 Haste da matriz de gravação em relevo inferior 18 Contorno de metal (folha de contato) 19 Material de estrutura de metal 20 Solda

Claims

1. Método para a soldagem de baixa resistência de folhas de metal com uma elevada taxa de ciclo caracterizado por: conduzir os parceiros de união a serem soldados por um dispositivo de alimentação de parceiros de união (4) entre um eletrodo de soldagem inferior (11) e um eletrodo de soldagem superior (5), onde são fixados por uma e/ou duas cabeças de gravação em relevo (10, 8) com uma prétensão ajustável particular, pressionar o eletrodo de soldagem inferior (11) e o eletrodo de soldagem superior (5) sobre os dois parceiros de união em ambos os lados, em que a pressão dos eletrodos é medida em cada caso, fluir a corrente de soldagem, apropriada para os respectivos parceiros de união, e solda os parceiros de união, retrair os dois eletrodos de soldagem com suas respectivas cabeças de gravação em relevo (10, 8) por meio de um elemento de impulsão de elevação correspondente (2, 7) e entregar os parceiros de união (4) o resultado da soldagem em uma área de armazenagem, sendo que uma cabeça de gravação em relevo (10, 8) poder ser ajustada durante o processo por meio de um elemento de ajuste (12) independentemente do respectivo eletrodo de soldagem (11, 5) e da pressão do eletrodo sobre o parceiro de união.

2. Método para a soldagem de baixa resistência de folhas de metal com uma elevada taxa de ciclo caracterizado por: conduzir os parceiros de união a serem soldados por um dispositivo de alimentação de parceiros de união (4) entre um eletrodo de soldagem inferior (11) e um eletrodo de soldagem superior (5), onde são fixados por uma e/ou duas cabeças de gravação em relevo (10, 8) com uma prétensão ajustável particular,pressionar o eletrodo de soldagem inferior (11) e o eletrodo de soldagem superior (5) sobre os dois parceiros de união em ambos os lados, em que a pressão dos eletrodos é medida em cada caso,fluir a corrente de soldagem, apropriada para os respectivos parceiros de união, e solda os parceiros de união,retrair os dois eletrodos de soldagem com suas respectivas cabeças de gravação em relevo (10, 8) por meio de um elemento de impulsão de elevação correspondente (2, 7) e os parceiros de união (4) entregam o resultado da soldagem em uma área de armazenagem [PA 5], em que uma cabeça de gravação em relevo (10, 8),independentemente da posição de um eletrodo após a operação de gravação em relevo, pode, dependendo do par de materiais, aumentar ou reduzir a pressão no respectivo parceiro de união ou pode ser extraída completamente da zona de soldagem.