BR112020024477B1 - Método e dispositivo para unir peças moldadas por soldagem eletromagnética - Google Patents

Abstract

MÉTODO E DISPOSITIVO PARA UNIR PEÇAS MOLDADAS POR SOLDAGEM ELETROMAGNÉTICA Um método para unir peças moldadas por soldagem eletromagnética é descrito. Um indutor de junção é movido ao longo das superfícies de contato das peças moldadas, gerando um campo eletromagnético em um componente sensível à indução da(s) peça(s) moldada(s) para aquecer um meio de acoplamento ativado termicamente da(s) peça(s) moldada(s) acima de uma temperatura de fusão dos meios de acoplamento. A intensidade do campo eletromagnético adequada para junção é determinada movendo previamente um indutor de detecção ao longo do plano de contato, gerando um campo eletromagnético relativamente fraco para aquecer ligeiramente os meios de acoplamento ativado termicamente para uma temperatura de detecção, medindo a intensidade de campo gerado pelo indutor de detecção na(s) peça(s) moldada(s), determinando uma discrepância entre a intensidade de campo medida do indutor de detecção e a intensidade de campo adequada para junção e ajustando a intensidade de campo adequada para junção para fechar a discrepância. Um dispositivo para realizar o método também é descrito.

Description

Campo técnico da invenção

[001] A invenção se refere a um método para unir peças moldadas por soldagem eletromagnética. A invenção também se refere a um dispositivo para soldagem eletromagnética que é configurado para realizar o método.

Antecedentes da invenção

[002] Um número de tecnologias para unir peças moldadas, por exemplo, termoplástico reforçado com fibra ou peças compósitas termofixas. A fixação mecânica e a união adesiva são tradicionalmente usadas para unir duas superfícies de contato das peças moldadas. No entanto, tanto a fixação mecânica quanto a união adesiva parecem ser caras e demoradas. A fixação mecânica, por exemplo, requer dispendiosos localização de orifícios, perfuração, calço e instalação de fixação, enquanto a união adesiva requer complicados pré- tratamentos de superfície que podem envolver substâncias químicas.

[003] A soldagem eletromagnética pode eliminar o uso de fixadores separados e potencialmente oferece a capacidade de unir superfícies de contato de peças compósitas moldadas a velocidades relativamente altas e poucos, se houver, pré-tratamentos. A soldagem eletromagnética gera um campo eletromagnético em um componente sensível à indução de uma ou mais peças moldadas para aquecer um meio de acoplamento ativados termicamente da(s) peça(s) moldada(s) acima de uma temperatura de fusão dos meios de acoplamento. As superfícies de contato das peças moldadas são unidas entre si pelos meios de acoplamento fundidos. Os meios de acoplamento podem ser, por exemplo, uma resina termoplástica de uma ou mais das peças a serem unidas ou pode ser uma resina termoplástica aplicada separadamente. Para soldar peças moldadas termoplásticas e termofixas juntas, a resina termoplástica que o componente sensível à indução funde pode funcionar como um adesivo de fusão a quente, por exemplo.

[004] Um número de métodos de soldagem está disponível para criar uma conexão soldada entre peças moldadas, tal como peças moldadas compósitas reforçadas com fibra. Na soldagem por vibração, as fibras de reforço podem ser danificadas pelo movimento e a soldagem ultrassônica é menos adequada para soldagem contínua, por exemplo. Métodos conhecidos de soldagem eletromagnética podem produzir produtos unidos de qualidade inferior, particularmente em aplicações de alto grau nas quais resistência mecânica e capacidade de carga da conexão soldada relativamente altas são desejadas, tal como na indústria de aviação.

[005] Métodos conhecidos, em particular, são baseados na determinação do valor dos parâmetros de soldagem, tais como a intensidade do campo eletromagnético adequada para junção e a potência necessária para gerar tal intensidade de campo e aplicam esses valores de parâmetro de soldagem para unir as peças moldadas ou uma série de tais peças moldadas. Essa abordagem baseia-se na crença de que uma qualidade de soldagem constante é então realizada. A noção de qualidade de soldagem é conhecida por um técnico no assunto e pode, por exemplo, relacionar-se com a resistência da junta ou conexão produzida entre as superfícies de contato das peças moldadas.

[006] A abordagem conhecida só funciona se as peças compósitas moldadas mostrarem uma resposta consistente ao campo de indução eletromagnética imposto. Acontece que esse pode não ser o caso de muitas peças moldadas. Foi constatado, por exemplo, que peças compósitas moldadas com base em polímeros semicristalinos e fibras de reforço, tais como fibras de carbono, apresentam uma variação relativamente grande em resposta ao campo de indução eletromagnética imposto. Essa variação pode ser causada por fatores tal como a arquitetura de fibras de reforço. Essa arquitetura em uma peça compósita feita de fitas de fibra unidirecional oferece caminhos menos definidos através dos quais correntes parasitas podem ser geradas do que em, por exemplo, uma arquitetura de tecido. Isso significa que a resposta parece estar relacionada a fatores tais como teor de volume de fibra, orientação de fibra, distribuição local de resina e fibras e qualidade de consolidação, entre outros. Além disso, polímeros semicristalinos podem apresentar uma mudança no ponto de fusão com mudanças de grau de cristalinidade. Dependendo do histórico de temperatura das peças moldadas, o ponto de fusão pode variar, portanto. As fibras de reforço também podem variar em rigidez, por exemplo, o que também afeta suas propriedades de condução elétrica. Aplicar etapas de espessura localmente ou usar endurecedores, por exemplo, também pode afetar a resposta de indução que cruza uma peça moldada. Moldar as peças antes da junção também pode influenciar a resposta de indução eletromagnética, por exemplo, devido a variações locais no teor de volume de fibra ou devido à pré-tensão induzida nas fibras de reforço.

[007] As variações observadas acima nas peças compósitas moldadas podem levar a uma resposta ao campo de indução eletromagnética imposto que é inconsistente ao longo das superfícies de contato a serem unidas. Isso influencia diretamente a qualidade de junção produzida e a variação da qualidade de junta pode ser indesejável.

Resumo da invenção

[008] É um objetivo da presente invenção fornecer um método aprimorado para unir peças moldadas por soldagem eletromagnética, em particular um método que pode produzir uma qualidade de junção mais consistente entre as peças moldadas. Outro objetivo refere-se a fornecer um dispositivo com o qual o método pode ser realizado.

[009] A invenção fornece para este propósito um método para unir peças moldadas por soldagem eletromagnética de acordo com a reivindicação 1. O método compreende mover um indutor de junção ao longo de superfícies de contato das peças moldadas, gerando um campo eletromagnético em um componente sensível à indução da(s) peça(s) moldada(s) para aquecer um meio de acoplamento ativados termicamente da(s) peça(s) moldada(s) acima de uma temperatura de fusão dos meios de acoplamento e unir as peças moldadas entre si nas superfícies de contato pelos meios de acoplamento fundidos, em que a intensidade do campo eletromagnético adequada para junção é determinada movendo previamente um indutor de detecção ao longo do plano de contato, gerando um campo eletromagnético relativamente fraco, a intensidade de campo induzido na(s) peça(s) moldada(s) gerado pelo indutor de detecção, determinando uma discrepância entre a de intensidade de campo medida do indutor de detecção e a intensidade de campo adequada para junção e ajustar a intensidade de campo adequada para junção para diminuir a discrepância.

[010] O campo eletromagnético relativamente fraco pode aquecer ligeiramente os meios de acoplamento ativados termicamente a uma temperatura de detecção.

[011] Em uma concretização na qual os meios de acoplamento ativados termicamente compreendem uma resina termoplástica, a temperatura de detecção pode estar bem abaixo da temperatura de transição vítrea Tg e/ou da temperatura de recristalização da resina. A intensidade de campo medida do indutor de detecção permite prever os parâmetros de soldagem mais adequados para unir as peças moldadas e auxilia na obtenção de uma qualidade de junta soldada consistente.

[012] Uma concretização do método inventado compreende determinar a discrepância continuamente ao longo das superfícies de contato. A intensidade de campo adequada para junção pode ser mantida constante ao longo da solda ou pode ser ajustada localmente quando necessário. Quando a (valor da) discrepância é zero ou cerca de zero em uma posição, a intensidade de campo nessa posição pode não ser ajustada de forma alguma ou apenas ligeiramente.

[013] Em uma concretização efetiva do método de acordo com a invenção, o ajuste da intensidade de campo adequada para junção - a fim de minimizar a discrepância - é realizado continuamente ao longo das superfícies de contato e, mais preferencialmente, nas várias posições de movimento ao longo das superfícies de contato nas quais o valor da discrepância foi determinado para ser diferente de zero.

[014] Outra concretização da invenção refere-se a um método em que o indutor de detecção é movido ao longo das superfícies de contato à frente do indutor de junção. Nesta concretização, o indutor de detecção e o indutor de junção são indutores separados e a informação obtida a partir do indutor de detecção é usada para controlar o indutor de junção, em particular, a intensidade do campo eletromagnético adequada para junção.

[015] Em outra concretização do método de acordo com a invenção, o indutor de detecção e o indutor de junção são um e o mesmo. Em tal concretização, um indutor é primeiro usado como indutor de detecção para 'sentir' as superfícies de contato a serem unidas das peças moldadas, para onde é movido ao longo de um caminho dentro das superfícies de contato. O mesmo indutor é então usado para soldagem real como um indutor de junção, pelo qual a intensidade de campo é adaptada dependendo das discrepâncias determinadas pelo indutor de detecção.

[016] Outra concretização da invenção refere-se a um método em que o indutor de detecção e o indutor de junção são separados e são movidos simultaneamente ao longo das superfícies de contato. Essa concretização permite ajustar a intensidade de campo adequada para junção instantaneamente, pelo que se entende ser em resposta direta à discrepância medida pelo indutor de detecção.

[017] A distância entre os indutores de detecção e junção ao longo do caminho de soldagem pode ser escolhida de acordo com as circunstâncias. No caso dos indutores de junção e detecção estejam relativamente próximos um do outro, os campos eletromagnéticos gerados por ambos os indutores podem influenciar um ao outro. Em uma concretização preferida, a influência do indutor de junção no sinal do indutor de detecção é corrigida pela quantificação do efeito com uma medição de linha de base descarregada, após a qual o valor de off-set obtido na medição de linha de base é deduzido da medição de resposta durante a soldagem de junção real. Isso permite quantificar a resposta de indução em qualquer posição, após a qual as configurações de soldagem ideais podem ser determinadas via uma relação predeterminada.

[018] Uma concretização da invenção fornece um método em que o indutor de detecção compreende um indutor de emissão gerando o campo eletromagnético e um indutor de recepção medindo a intensidade de campo gerado pelo indutor de detecção na(s) peça(s) moldada(s). O indutor de emissão gera o campo eletromagnético relativamente fraco, o que fará com que as correntes parasitas ocorram nas peças moldadas. O indutor de recepção, por outro lado, quantifica as correntes parasitas geradas nas peças moldadas. Os indutores de emissores e de recepção podem ser alojados separadamente ou podem ser alojados em uma mesmo compartimento. No caso dos indutores de emissão e de recepção estejam relativamente próximos um do outro, o campo eletromagnético gerado pelo indutor de emissão pode influenciar a medição do indutor de recepção. Em uma concretização preferida, a influência do indutor de emissão no sinal recebido pelo indutor de recepção é corrigida pela quantificação do efeito com uma medição de linha de base descarregada, após a qual o valor de off-set obtido na medição de linha de base é deduzido da medição de resposta do emissor recebendo durante a detecção.

[019] O método inventado compreende quantificar a resposta da corrente parasita antes da soldagem eletromagnética real das peças moldadas para uni- las ao longo das superfícies de contato usando campos de indução relativamente fracos. Com a ajuda dessa resposta, pode-se prever quais são os parâmetros corretos de soldagem para qualquer peça moldada (compósita) para obter potencialmente uma boa qualidade de solda. O método é realizado executando um indutor de detecção, tal como uma bobina de detecção antes de executar a bobina de soldagem real para junção, pelo qual a bobina de detecção quantifica a resposta.

[020] A intensidade de campo gerada pelo indutor de detecção pode ser medida diretamente ou pode ser medida através de outro parâmetro. É possível, por exemplo, medir o aumento de temperatura causado pelo campo eletromagnético imposto. A temperatura gerada pode ser determinada diretamente na solda e/ou indiretamente na parte externa das peças a serem soldadas. Essa abordagem pode precisar de melhorias, uma vez que o aumento de temperatura gerado, por definição, fica atrás de mudanças nos parâmetros de soldagem.

[021] Outra concretização do método inventado compreende medir a intensidade de campo gerada pelo indutor de detecção na(s) peça(s) moldada(s), medindo as correntes elétricas causadas por um curto-circuito nas bordas da(s) peça(s) moldada(s). Esse assim chamado efeito de borda é conhecido per se e, durante a soldagem, as correntes parasitas geradas seriam diretamente quantificáveis medindo esse efeito de borda. O efeito de borda pode ser minimizado fornecendo um material eletricamente condutor ao redor ou ao longo da área de soldagem, opcionalmente em combinação com susceptores, conhecidos per se.

[022] A medição da intensidade do campo eletromagnético gerado na forma de correntes parasitas é realizada pelo indutor de detecção. Outra concretização, no entanto, compreende ainda medir a intensidade do campo gerado pelo indutor de junção na(s) peça(s) moldada(s) e determinar uma discrepância entre a intensidade de campo medida do indutor de junção e a intensidade de campo adequada para junção. Esta concretização permite um controle de qualidade naquelas peças unidas para as quais a discrepância entre a intensidade de campo medida do indutor de junção e a intensidade de campo adequada para junção está acima de um certo valor limiar pré-determinado é descartada ou permite um ajuste em linha da intensidade de campo para garantir a intensidade de campo adequada para junção seja sempre garantido.

[023] Todas as medidas de intensidades de campo gerado preferencialmente também se aplicam à potência necessária para gerar tais intensidades de campo.

[024] A soldagem eletromagnética de peças moldadas de acordo com a invenção pode compreender fornecer um molde, colocando pelo menos duas peças moldadas para acoplamento no molde, em que as superfícies de contato entre as peças moldadas compreendem meios de acoplamento ativados termicamente e um componente sensível à indução, ativando os meios de acoplamento aquecendo o componente sensível à indução por meio de um indutor, em que o indutor pode estar situado fora do molde e pressionando as peças moldadas juntas na configuração definida pelo molde, em que as peças moldadas são acopladas pelos meios de acoplamento ativados termicamente.

[025] Um indutor tipicamente compreende um condutor elétrico que, sob tensão alternada, gera um campo eletromagnético. A forma do campo eletromagnético pode ser qualquer forma conhecida, tal como enrolada ou substancialmente cilíndrica em uma direção de soldagem. O uso de um campo eletromagnético substancialmente cilíndrico na direção de soldagem permite um aquecimento muito controlado, uniforme e direcionado, de modo que o superaquecimento seja evitado tanto quanto possível. O superaquecimento pode resultar em degradação do material e, assim, causar um enfraquecimento indesejável da construção. Outros indutores compreendem uma pluralidade de enrolamentos, o que produz um campo eletromagnético em forma de toro. Ao usar indutor tão conhecido com a direção perpendicular ao indutor como direção de indução, um padrão de aquecimento é criado no qual uma zona relativamente fria ocorre no centro. O campo eletromagnético cilíndrico, por outro lado, produz um perfil de aquecimento muito mais favorável que permite o aquecimento uniforme. Um campo eletromagnético cilíndrico pode, além disso, ser feito muito estreito, até uma largura de 10-20 mm. Em campos em forma de toro, tal largura não pode ser realizada em combinação com a potência de calor induzido e penetração necessárias.

[026] O campo eletromagnético do indutor pode atingir as superfícies de contato entre as peças moldadas diretamente, através de seções da(s) peça(s) moldada(s) e/ou através de uma parede do molde. O método inventado torna possível realizar uma conexão ou junta soldada de boa qualidade entre as peças moldadas de uma maneira rápida e eficiente, o produto unido obtido tendo uma capacidade de carga mecânica particularmente boa.

[027] Uma ou mais peças moldadas são preferencialmente fabricadas a partir de um material termoplástico que pode ser soldado por fusão, embora também seja possível prever a disposição de um material termoplástico ou um adesivo ativado termicamente apenas na superfície de contato entre as peças moldadas como meios de acoplamento térmico.

[028] Os componentes sensíveis à indução geralmente compreendem um componente eletricamente condutor, tais como um metal e/ou fibra de carbono. O molde e outros componentes na vizinhança do indutor que não precisam ser aquecidos são preferencialmente substancialmente livres de componentes sensíveis à indução ou são protegidos do campo de indução com um material de blindagem adequado, em que componentes eletricamente isolantes, mas termicamente condutores, tal como material cerâmico, são recomendados para extrair calor da superfície de contato da peça moldada adjacente durante a soldagem. Em tal molde, o campo eletromagnético pode então ser aplicado na posição desejada através da parede do molde.

[029] No método, as peças moldadas preferencialmente termoplásticas são geralmente fornecidas com um componente eletricamente condutor, por exemplo, tela de metal, ou este componente é disposto entre as peças moldadas. As correntes Foucault ou correntes parasitas são induzidas no componente eletricamente condutor por um campo eletromagnético flutuante que é gerado por um indutor alimentado com corrente alternada por um gerador. Devido a vários mecanismos de aquecimento, como o efeito Joule, o aquecimento de junção de fibra e a histerese dielétrica, essas correntes Foucault geram o calor necessário para fundir o material termoplástico e/ou ativar os meios de acoplamento. Ao mover o indutor ao longo das superfícies de contato, as peças moldadas termoplásticas são mutuamente conectadas sobre sua superfície de contato. O indutor pode ser guiado sobre a superfície de contato, por exemplo, por meio de um braço robô ou guia linear, a fim de realizar a conexão.

[030] Para fins de aquecimento, o componente sensível à indução deve estar em contato térmico com os meios de acoplamento ativados termicamente. Isso é possível, por exemplo, misturando o componente sensível à indução e os meios de acoplamento.

[031] Uma concretização em que o indutor de junção está situado fora do molde e o campo eletromagnético do indutor atinge a superfície de contato entre as peças moldadas através de uma parede do molde, permite juntar as peças moldadas sob pressão do molde durante a soldagem. Outras concretizações podem aplicar pressão após o aquecimento indutivo das peças moldadas para que o acoplamento ocorra.

[032] A compressão das peças moldadas pode ocorrer usando meios conhecidos da técnica anterior, tais como prensas pneumáticas ou hidráulicas e rolos. A pressão é preferencialmente aplicada no molde no lado não indutor do molde, ou seja, naquele lado do molde onde o indutor não está situado. A parede do molde é preferencialmente fornecida com um recesso na posição da superfície de contato, ou seja, acima da posição de soldagem. Tal recesso torna possível mover o indutor mais perto da superfície de contato, pelo que o aquecimento pode ocorrer com maior precisão e pelo qual menos energia também é necessária. A fim de fazer a pressão sobre as peças moldadas para acoplamento o mais alto possível na localização da posição de soldagem, é vantajoso tornar a largura do recesso o menor possível e, preferencialmente, tal que dificilmente exceda a largura do indutor. A fim de obter a maior pressão possível, a parede é fabricada na posição do recesso a partir de um material com alta rigidez.

[033] Dependendo dos materiais usados, em particular o componente sensível à indução e a distância do indutor deste componente, uma potência e frequência adequadas pode ser determinada, como resultado da resposta do indutor de detecção. A frequência determina, entre outros, o poder de penetração do campo eletromagnético; a potência elétrica do indutor determina a intensidade do campo eletromagnético flutuante e, assim, o grau de calor gerado no componente sensível à indução.

[034] É vantajoso se os meios de acoplamento ativado termicamente compreendem um plástico termoplástico. Os plásticos termoplásticos podem ser acoplados de maneira simples por fusão. Além disso, é fácil misturar um plástico termoplástico com um componente sensível à indução, tais como tela de metal ou fibras de carbono. Exemplos de plásticos termoplásticos particularmente adequados são polipropileno, poliamida, polieterimida, poli-eter-cetono-cetona, poli-eter-eter-cetona e poli-sulfeto de fenileno, embora o método seja, em princípio, adequado para qualquer termoplástico.

[035] O componente aquecível por indução compreende preferencialmente fibras de carbono e/ou um metal. Esses materiais podem ser prontamente aquecidos por indução e possuem também, além da condução elétrica, uma boa condução térmica, pela qual o calor gerado é bem distribuído. As fibras de carbono incorporadas em um plástico termoplástico são recomendadas porque as fibras de carbono também melhoram a resistência do material. Em outra concretização preferida do método, o componente aquecível por indução compreende nanopartículas ferromagnéticas ou de carbono.

[036] No método de acordo com a invenção, é possível que o molde e o indutor sejam estacionários. Isso pode, por exemplo, ser apropriado para o acoplamento de uma porção relativamente pequena das superfícies de contato das peças moldadas. Em uma concretização preferida, o indutor é movido ao longo de um caminho em relação às superfícies de contato tal que os meios de acoplamento sejam ativados em uma peça predeterminada das superfícies de contato. Também é possível manter o indutor estacionário e mover o molde com as peças moldadas.

[037] Para aplicação no método de acordo com a invenção, o indutor é conectado a um gerador de corrente alternada, em que o gerador de corrente alternada está eletricamente conectado aos meios de conexão elétrica do indutor. As frequências utilizáveis geralmente ficam entre 0,1-10 MHz.

[038] Em uma outra concretização preferida, a parte de indução é fornecida com pelo menos um canal de alimentação adaptado para a passagem de um meio de resfriamento. A temperatura da parte de indução pode ser mantida constante durante o uso, sendo isso também favorável para a resistência elétrica do indutor. O meio de resfriamento é preferencialmente um líquido tal como a água, com alta capacidade térmica. A parte de indução pode, por exemplo, ser um tubo de metal dobrado na forma desejada, através do qual o meio de resfriamento é bombeado enquanto um campo eletromagnético é causado através do metal do próprio tubo com uma tensão alternada.

[039] A invenção também fornece um dispositivo para unir peças moldadas por soldagem eletromagnética. O dispositivo inventado compreende meios para mover um indutor de junção ao longo de superfícies de contato das peças moldadas, meios para gerar um campo eletromagnético em um componente sensível à indução da(s) peça(s) moldada(s) para aquecer meios de acoplamento ativados termicamente da(s) peça(s) moldada(s) acima de uma temperatura de fusão dos meios de acoplamento e meios para unir as peças moldadas entre si nas superfícies de contato pelos meios de acoplamento fundidos, compreendendo ainda um indutor de detecção configurado para determinar a intensidade do campo eletromagnético adequada para junção e compreendendo meios para gerar um campo eletromagnético relativamente fraco para aquecer ligeiramente os meios de acoplamento ativados termicamente para uma temperatura de detecção, medindo a intensidade de campo gerado pelo indutor de detecção na(s) peça(s) moldada(s), determinando uma discrepância entre a intensidade de campo medida do indutor de detecção e a intensidade de campo adequada para junção e meios para ajustar a intensidade de campo adequada para junção para diminuir a discrepância. O método de acordo com a invenção pode ser realizado de maneira vantajosa com um tal dispositivo.

[040] As concretizações da invenção descritas neste pedido de patente podem ser combinadas em qualquer combinação possível dessas concretizações e cada concretização pode formar individualmente o assunto de um pedido de patente divisionário.

Breve descrição das figuras

[041] A invenção será agora elucidada com referência às seguintes figuras, sem, no entanto, estar limitada a ela. Nas figuras:

[042] A Figura 1 mostra esquematicamente um método para unir duas peças moldadas por soldagem eletromagnética de acordo com o estado da técnica;

[043] A Figura 2 mostra esquematicamente um dispositivo de soldagem de acordo com uma concretização da invenção;

[044] A Figura 3 ilustra esquematicamente um método para unir duas peças moldadas por soldagem eletromagnética de acordo com uma concretização da invenção;

[045] A Figura 4 ilustra esquematicamente um método para unir duas peças moldadas por soldagem eletromagnética de acordo com outra concretização da invenção; e

[046] As Figuras 5 e 6 ilustram esquematicamente um método para unir duas peças moldadas por soldagem eletromagnética de acordo com ainda outras concretizações da invenção.

Descrição de concretizações exemplares

[047] A Figura 1 mostra um indutor linear 1 que causa um campo eletromagnético circular 2 ao aplicar uma corrente alternada de uma frequência adequada para soldagem eletromagnética a uma potência adequada. Uma primeira peça moldada 3 e uma segunda peça moldada 4 são colocadas em contato mútuo ao longo de superfícies de contato nesse campo eletromagnético 2. As peças moldadas são fabricadas a partir de uma resina termoplástica reforçada com fibras de carbono. O calor se desenvolve localmente nas fibras de carbono sob a influência do campo eletromagnético 2, pelo qual a resina termoplástica é aquecida acima de sua temperatura de fusão. Ao pressionar com meios de prensagem (não mostrados), é possível acoplar, assim, as peças moldadas termoplásticas ativadas termicamente 3, 4 na superfície de contato 5, em que o acoplamento na superfície de contato 5 torna-se permanente após o resfriamento das peças moldadas 3, 4. A figura mostra ainda o diagrama de temperatura na superfície de contato durante o aquecimento, no qual a temperatura relativa T é traçada contra a posição na superfície de contato 5. Uma terceira direção 6 define a direção na qual a bobina indutora 1 é movida durante a soldagem. O diagrama de temperatura mostra que o campo eletromagnético 2 de intensidade constante pode causar um aquecimento irregular na superfície de contato 5, em que uma variação mais ou menos parabólica da temperatura é observada na superfície de contato 5. A variação mostrada também pode ser causada pela variação de propriedades nas peças moldadas (3, 4). Mais importante, o diagrama de temperatura também mostra uma variação na direção 6, que corresponde à direção de movimento da bobina indutora 1, ou seja, a direção de soldagem A. Devido a esse aquecimento relativamente não uniforme das peças moldadas (3, 4), a junção das duas peças também pode estar sujeita a variação, o que pode implicar uma capacidade de carga mecânica reduzida da montagem ligada ou unida das peças 3 e 4. A variação no aquecimento pode resultar em seções das peças moldadas que são termicamente degradadas por superaquecimento local e/ou adesão local mútua incompleta das peças moldadas (3, 4). Isso é geralmente indesejável e o método de acordo com a invenção fornece uma solução para esse problema.

[048] Referindo-se à Figura 3, uma concretização de acordo com o método inventado é mostrada. Com o método, as peças moldadas (3, 4) podem ser unidas por soldagem eletromagnética. Na concretização mostrada na Figura 3, um indutor de detecção 10 é movido ao longo da superfície de contato entre duas peças moldadas (3, 4) que são pressionadas uma contra a outra pela pressão 16. Por favor, note que as figuras representam uma vista explodida. Um dissipador de calor 17 pode ser fornecido para evitar superaquecimento. O indutor de detecção 10 compreende um indutor de emissão 11, a bobina indutora 12 a qual gera um campo eletromagnético 13 relativamente fraco. Esse campo 13 faz com que correntes parasitas 14 ocorram nas peças moldadas (3, 4), em particular em sua superfície de contato 5. Um indutor de recepção 15 do indutor de detecção 10 mede a intensidade de campo gerado pelo indutor de emissão 11 nas peças moldadas (3, 4) na forma de uma leitura de tensão diferente de zero 150. Para cada posição ao longo de uma direção ou linha de soldagem A, uma discrepância é determinada entre a intensidade de campo medida pelo indutor de recepção 15 do indutor de detecção 10 e a intensidade de campo adequada para junção. A intensidade de campo adequada para junção é a intensidade de campo que induz um perfil de temperatura ótimo na superfície de contato 5 das peças moldadas (3, 4) a serem unidas. Um perfil de temperatura ótimo é um perfil com um mínimo de variação em torno de uma temperatura constante desejada de soldagem. A temperatura constante desejada de soldagem depende de um número de variáveis que se relacionam com as propriedades dos materiais de peças moldadas.

[049] A Figura 4 ilustra uma concretização em que a soldagem real para junção é realizada separadamente, ou seja, após o indutor de detecção ter realizado sua ação apropriada. O método mostrado compreende mover um indutor de junção 20 ao longo da superfície de contato 5 das peças moldadas (3, 4) e ao longo do mesmo caminho na direção da soldagem A ao longo do qual o indutor de detecção 10 foi movido anteriormente. As peças moldadas (3, 4) são pressionadas uma contra a outra pela pressão 16. O indutor de junção 20 tem uma bobina indutora 22 que gera um campo eletromagnético 23. Esse campo 23 faz com que as correntes parasitas 24 ocorram nas peças moldadas (3, 4), em particular em sua superfície de contato 5. As correntes parasitas 24 causam um aquecimento da resina termoplástica presente nas peças moldadas (3, 4), pelo menos na e ao redor da superfície de contato 5. Esse aquecimento causa um aumento de temperatura dentro das peças moldadas (3, 4), pelo menos, na e ao redor da superfície de contato 5, a uma temperatura de junção que está acima da temperatura de fusão da resina termoplástica da peça ou peças moldadas. Para cada posição ao longo de uma direção ou linha de soldagem A, a intensidade de campo adequada para junção é ajustada para diminuir a discrepância previamente determinada entre a intensidade de campo como havia sido medida pelo indutor de recepção 15 do indutor de detecção 10 e a intensidade de campo adequada para junção. Isso pode ser feito adaptando a potência ou tensão 25 fornecidas à bobina 22 do indutor de junção 20. Esse constante ajuste da intensidade de campo das ondas eletromagnéticas geradas pelo indutor de junção 20 ao longo do caminho de soldagem causa um aumento de temperatura mais constante nas peças moldadas (3, 4), pelo menos, em e ao redor de sua superfície de contato 5. Isso leva a uma solda com uma qualidade melhor e mais consistente.

[050] A concretização da Figura 3 compreende ainda medir o efeito de borda durante a soldagem das peças moldadas (3, 4). A medição do efeito de borda pode ser realizada por um sensor 18 que mede as correntes elétricas nas bordas da peça moldada 4. Isso permite um ajuste fino da intensidade de campo eletromagnético gerada pelo indutor de junção 20 ao se mover ao longo da linha de soldagem A, a fim de diminuir ainda mais a discrepância e evitar variações na intensidade e temperatura do campo.

[051] A Figura 5 mostra outra concretização do método inventado no qual o indutor de detecção 10 é novamente movido sobre as peças moldadas (3, 4) que foram unidas por soldagem eletromagnética, por exemplo, como descrito acima. O indutor de detecção 10 é preferencialmente movido ao longo do caminho de soldagem, ou seja, ao longo da linha de soldagem A. O indutor de recepção 15 do indutor de detecção 10 mede novamente a intensidade de campo gerado pelo indutor de emissão 11 na montagem de peças moldadas unidas (3, 4) na forma de uma leitura de tensão diferente de zero 151. Essa leitura 151 provavelmente será diferente da leitura 150 obtida para as peças moldadas não unidas (3, 4). A série de leituras 151 pode ser usada como um meio para um controle adicional de qualidade.

[052] Como mostrado na Figura 6, outra concretização envolve mover o indutor de detecção 10 simultaneamente com, mas ligeiramente à frente, o indutor de junção 20 ao longo da linha de soldagem A. Ambos os indutores (10, 20) são movidos de acordo com as setas (100, 200) ao longo da linha de soldagem A, mas a uma distância 40 um do outro. Por favor, note que a linha de soldagem A não está confinada a uma linha reta e a linha de soldagem pode compreender qualquer caminho, mesmo caminhos tortuosos ou interrompidos.

[053] A Figura 2 finalmente mostra um dispositivo de soldagem 30 fornecido com um indutor de junção 15. O indutor 15 pode ser guiado ao longo de uma linha de soldagem que pode ser um caminho pré-programado por meio de um robô industrial de seis eixos 32, a fim de alcançar uma solda desejada. Nesse caso, as peças moldadas para soldagem (como mostrado nas figuras 3-6) podem ser fixadas e pressionadas juntas em um molde 33, fabricado para esse propósito. O molde 33 pode ser fornecido com um recesso 34 através do qual o indutor 15 pode ser movido perto das peças moldadas para soldagem. O indutor 15 pode ser conectado a um gerador de corrente alternada 35 disposto no robô 32 com o propósito de gerar o campo eletromagnético. A intensidade do campo eletromagnético é variada ao longo da linha de soldagem para, pelo menos parcialmente, compensar quaisquer variações de temperatura que possam ocorrer no plano de contato das peças moldadas ao longo da linha de soldagem e que foram determinadas pelo indutor de detecção de acordo com qualquer uma das concretizações divulgadas na presente pedido.

Claims (13)

1. Método para unir peças moldadas por soldagem eletromagnética, caracterizadopelo fato de que compreende mover um indutor de junção ao longo de superfícies de contato das peças moldadas, gerando um campo eletromagnético em um componente sensível à indução da(s) peça(s) moldada(s) para aquecer um meio de acoplamento ativados termicamente da(s) peça(s) moldada(s) acima de uma temperatura de fusão dos meios de acoplamento e unindo as peças moldadas entre si nas superfícies de contato pelos meios de acoplamento fundidos, em que a intensidade do campo eletromagnético adequada para junção é determinada movendo previamente um indutor de detecção ao longo do plano de contato, gerando um campo eletromagnético relativamente fraco, medindo a intensidade do campo gerado pelo indutor de detecção na(s) peça(s) moldada(s), determinando uma discrepância entre a intensidade de campo medida do indutor de detecção e a intensidade de campo adequada para junção e ajustando a intensidade de campo adequada para junção para diminuir a discrepância.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que a discrepância é determinada em várias posições de movimento ao longo das superfícies de contato.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizadopelo fato de que o ajuste a intensidade de campo adequada para junção para diminuir a discrepância é realizado continuamente ao longo das superfícies de contato.

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizadopelo fato de que o indutor de detecção é movido ao longo das superfícies de contato à frente do indutor de junção.

5. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizadopelo fato de que o indutor de detecção e o indutor de junção são um e o mesmo.

6. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizadopelo fato de que o indutor de detecção e o indutor de junção são separados e são simultaneamente movidos ao longo das superfícies de contato.

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizadopelo fato de que o indutor de detecção compreende um indutor de emissão gerando o campo eletromagnético e um indutor de recepção medindo a intensidade de campo gerado pelo indutor de detecção na(s) peça(s) moldada(s).

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizadopelo fato de que a influência do indutor de emissão sobre o indutor de recepção medido intensidade de campo gerado pelo indutor de detecção na(s) peça(s) moldada(s) é considerada.

9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizadopelo fato de que a medição a intensidade de campo gerado pelo indutor de detecção na(s) peça(s) moldada(s) é realizado medindo as correntes elétricas causadas por um curto-circuito nas bordas da(s) peça(s) moldada(s).

10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizadopelo fato de que o indutor compreende um segmento de indução linear que gera um campo eletromagnético substancialmente cilíndrico.

11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizadopelo fato de que os meios de acoplamento ativados termicamente compreendem um plástico termoplástico.

12. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizadopelo fato de que o componente sensível à indução é selecionado a partir de fibras de carbono, partículas metálicas ou ferromagnéticas ou combinações destes.

13. Dispositivo para unir peças moldadas por soldagem eletromagnética, caracterizadopelo fato de que compreende meios para mover um indutor de junção ao longo de superfícies de contato das peças moldadas, meios para gerar um campo eletromagnético em um componente sensível à indução da(s) peça(s) moldada(s) para aquecer um meio de acoplamento ativados termicamente da(s) peça(s) moldada(s) acima de uma temperatura de fusão dos meios de acoplamento e meios para unir as peças moldadas entre si nas superfícies de contato pelos meios de acoplamento fundidos, compreendendo ainda um indutor de detecção configurado para determinar a intensidade do campo eletromagnético adequada para junção e compreendendo meios para gerar um campo eletromagnético relativamente fraco para aquecer ligeiramente os meios de acoplamento ativados termicamente para uma temperatura de detecção, medindo a intensidade de campo gerado pelo indutor de detecção na(s) peça(s) moldada(s), meios para determinar uma discrepância entre a intensidade de campo medida do indutor de detecção e a intensidade de campo adequada para junção e meios para ajustar a intensidade de campo adequada para junção para diminuir a discrepância.