BRPI0710823A2

BRPI0710823A2 - processo de soldagem por atrito por malaxagem com um dispositivo com peão retrátil com retração, o peão retrátil em fim de trajetória

Info

Publication number: BRPI0710823A2
Application number: BRPI0710823-0A
Authority: BR
Inventors: Francois Marie
Original assignee: Eads Europ Aeronautic Defence; Eads Ccr
Priority date: 2006-04-20
Filing date: 2007-04-03
Publication date: 2011-08-23
Also published as: CN101495264B; JP5222283B2; WO2007122338A1; FR2900082A1; RU2008145773A; US7766215B2; CN101495264A; JP2009534192A; FR2900082B1; ES2404289T3; US20090188968A1; CA2649767A1; EP2007544B1; WO2007122338A8; CA2649767C; RU2445196C2; EP2007544A1

Abstract

PROCESSO DE SOLDAGEM POR ATRITO POR MALAXAGEM COM UM DISPOSITIVO COM PEAO RETRATIL COM RETRAçAO, O PEAO RETRATIL EM FIM DE TRAJETóRIA A invenção se refere a um processo de soldagem por atrito por malaxagem de dois painéis (20, 21), utilizando um dispositivo de soldagem (25) com peão retrátil (29), comportando as seguintes etapas:- posicionar e manter os dois painéis (20, 21) em contato, segundo uma zona de recobrimento (24) na posição relativa desejada após soldagem; - levar o dispositivo de soldagem (25) em contato com o painel superior (21) no começo da junta soldada; - soldar longitudinalmente os dois painéis (20, 21), deslocando-se o dispositivo de soldagem (25) até a extremidade de fim da junta soldada; - prosseguir no deslocamento do dispositivo de soldagem (25), segundo uma trajetória que se estende além da extremidade de fim da junta soldada; - retrair o peão retrátil (29), de maneira a evitar o aparecimento de um orifício de soldadura em uma porção de trajetória do dispositivo de soldagem (25) que se estende além da extremidade de fim da junta soldada.

Description

PROCESSO DE SOLDAGEM POR ATRITO POR MALAXAGEM COM UMDISPOSITIVO COM PEÃO RETRÁTIL COM RETRAÇÃO, O PEÃO RETRÃTIL

EM FIM DE TRAJETÓRIA

A invenção se refere a um processo de soldagem poratrito malaxagem. Mais precisamente, a invenção se refere aesse processo de soldagem, permitindo soldar dois painéiscolados um contra o outro no total ou em parte de suasuperfície de contato. A invenção encontra aplicaçõesnotadamente na indústria aeronáutica para a soldagem dechapas, de enrijecedores, etc.

A soldagem por atrito é um processo de soldagemmecânica no qual o calor necessário para a soldagem éfornecido atritando ou colocando em rotação uma contra aoutra as peças a ligar sob uma pressão axial.

A fim de poder soldar uma na outra peças relativamentevolumosas, que não podem ser facilmente colocadas emrotação, é conhecida a utilização de soldagem por atritomalaxagem. A soldagem por atrito por malaxagem utiliza umdispositivo rotativo, comportando um peão perfilado e umrebordo. O peão é introduzido na matéria das peças a soldaraté que o rebordo toque a superfície do material a soldar.A matéria é aquecida por atrito a temperaturas nas quaisela é facilmente deformável. Quando o dispositivo desoldagem avança, a matéria escoa da frente para trás datrajetória do peão para formar uma junta soldada. Por parafrente e para trás, entende-se em relação ao sentido deavanço do dispositivo de soldagem durante essa operação desoldagem. Por junta soldada, entende-se o material dassuperfícies a soldar, deslocado, quando está no estadopastoso pelo avanço do peão do dispositivo de soldagem.O processo de soldagem por atrito por malaxagempossui, por sua natureza, numerosas vantagens. Notadamente,o processo não necessita do fornecimento de nenhum materialadicional, tal como o gás ou o metal. Por outro lado, àmedida que esse processo opera em fase pastosa, não háfusão da matéria das peças a soldar. Também as deformaçõessão pequenas e os riscos de sopro, fissuração a quente,inclusão etc são consideravelmente diminuídos. Além disso,à medida que as temperaturas atingidas continuam inferioresao ponto de fusão dos materiais a soldar, ascaracterísticas mecânicas da ligação final são elevadas e,na maior parte dos casos, superiores àquelas obtidas comprocessos de soldagem tradicionais.

Todavia, o acabamento da junta soldada obtida,aplicando-se o processo de soldagem por atrito pormalaxagem tal qual é conhecido atualmente pode não sersatisfatório.

Com efeito, conforme representado na figura 1 doestado da técnica, a junta soldada não pode percorrer deuma borda à outra a zona de recobrimento dos painéis asoldar, respectivamente inferior 1 e superior 2, pois amatéria no estado pastoso poderia escoar na borda do painelsuperior 2, caso a junta seja iniciada ou terminada sobreou aquém ou além de uma borda desse painel superior. Porpainel, entende-se qualquer peça munida de uma superfícieextensa e de espessura estreita diante das outras dimensõesdo painel.

O painel superior 2 recobre, portanto, pelo menosparcialmente o painel inferior 1, de modo que pelo menosuma parte de uma superfície do painel inferior 1 érecoberta nas proximidades de cada extremidade da juntasoldada por uma parte de uma superfície do painel superior2, sem junta soldada.

Um dispositivo de soldagem 3 por atrito por malaxagemé utilizado para soldar os dois painéis If 2. O dispositivode soldagem 3 é munido de um peão 4 em ressalto sobre umrebordo 8 do corpo 7 desse dispositivo de soldagem 3. Opeão 4 é uma excrescência fixa em relação ao corpo 7 dodispositivo de soldagem 3. O dispositivo de soldagem 3 écolocado em rotação rápida e vem se atritar sobre os doispainéis 1 e 2 posicionados e mantidos na posição de ligaçãodesejada por aparelhagens não representadas. O atrito dodispositivo de soldagem 3 sobre os painéis 1, 2 setransforma em calor e provoca um amolecimento da matériadesses painéis 1 e 2, que entra, então, localmente em umestado pastoso. O peão 4 tem um comprimento adaptado parapenetrar no plano de junta, na interface entre os painéissuperiores 2 e inferior 1 a soldar. O peão 4 no decorrer deseu movimento de rotação e de sua translação misturaintimamente as matérias dos dois painéis 1, 2, por umaoperação combinada de forjadura e de extrusão dessasmatérias. A ligação é feita gradualmente.

Devido aos riscos de escoamento da matéria amolecidada frente para trás do peão 4, não é possível fazer começara soldagem por atrito por malaxagem no nível da extremidadetraseira 5 do painel superior 2, nem terminar essa soldagemexatamente no nível da extremidade dianteira 6.

Por outro lado, em fim de soldagem, é necessárioretirar o dispositivo de soldagem 3. Assim, quando daretirada, o peão 4, no nível da extremidade dianteira dajunta soldada obtida, deixa uma impressão, ou orifício desoldadura, nos painéis 1, 2 soldados. A presença desseorifício de soldadura fragiliza a ligação entre os doispainéis 1 e 2. Além disso, os riscos de corrosão e defissuração no local do orifício de soldadura sãoaumentados.

Para suprimir o orifício de soldadura em fim de juntasoldada, os painéis soldados são geralmente realizados comdimensões superiores às dimensões desejadas, depois essespainéis são cortados, após sua ligação, tendo tomadocuidado de concluir a soldadura em uma das zonas que seráeliminada com o orifício de soldadura.

No caso de uma soldadura borda a borda, e quando ajunta soldada segue uma trajetória que se fecha sobre elamesma, não é possível suprimir o orifício de soldadura poreliminação da zona dos painéis onde se forma o orifício desoldadura. Nesse caso, é conhecida a utilização de umdispositivo de soldagem 10 por atrito malaxagem, do qual umdetalhe está representado na figura 2 do estado da técnica,que é munido de um peão 12 retrátil.

0 dispositivo de soldagem 10 comporta pelo menos duaspartes. Uma primeira parte 11 forma o rebordo destinado agerar por atrito o calor necessário à soldagem. A segundaparte é constituída pelo peão retrátil que é montado móvelsegundo o eixo de rotação do dispositivo de soldagem 10 nointerior do rebordo 11. 0 peão retrátil 12 pode assim,sobre comando, ser mais ou menos introduzido no plano dejunta, isto é, penetrar mais ou menos profundamente naespessura dos painéis adjacentes borda a borda. Quando atrajetória do instrumento de soldagem 10 volta a seu pontode partida, após ter percorrido uma trajetória que se fechasobre ela mesma, o usuário do dispositivo de soldagem poratrito por malaxagem 10 provoca a retração progressiva dopeão retrátil 12, de maneira que o peão retrátil 12 sejainteiramente retraído, antes que o rebordo 11 não estejamais em contato com a superfície do painel.

É certamente possível utilizar um dispositivo desoldagem 10 provido de um peão retrátil 12 para realizaruma junta soldada segundo uma linha aberta, mas, nesse

caso, a junta soldada é de pior qualidade no nível daextremidade soldada, no nível da qual o peão foi retraído,as características da junta soldada estando degradadas,desde que o peão penetre menos profundamente na espessurados painéis.

Com efeito, e conforme visível na figura 2, à medidaque ocorre a retração do peão 12, a profundidade depenetração do peão retrátil 12 na espessura do painel 13 écada vez menor, depois se torna nula, de modo que aquantidade de matéria do painel 13 malaxada e misturada à

matéria do painel adjacente borda a borda é cada vez mais

reduzida. A solidez da junta soldada obtida é, portanto,também cada vez mais reduzida. A extremidade referida dajunta soldada e dos painéis fica enfraquecida e o problemaencontrado com o processo de soldagem que utiliza um

dispositivo de soldagem 3 que comporta um peão fixo 4 não éresolvido. Quando as peças a soldar têm suas dimensõesdefinitivas, antes da operação de soldagem e que elas nãopossam ser recortadas no nível da junta soldada obtida,segue-se um enfraquecimento das peças soldadas obtidas.

Na invenção, procura-se melhorar o processo desoldagem por atrito por malaxagem do estado da técnica.Notadamente, procura-se fornecer um processo de soldagempor atrito por malaxagem de dois painéis, permitindosuprimir o orifício de soldadura em fim de junta soldada,garantindo uma boa qualidade da junta soldada em todo o seucomprimento. Por comprimento da junta soldada, entende-se adimensão dessa junta que se estende a partir da extremidadetraseira dita de começo até a extremidade dianteira, ditade fim da junta soldada. Por extremidade dianteira ou fimde junta soldada, entende-se a parte de junta soldadaobtida no fim do processo de soldagem.

Para isso, na invenção, utiliza-se um dispositivo desoldagem por atrito por malaxagem munido de um peãoretrátil, cuja trajetória é extensa além da extremidadedianteira da junta soldada e cujo peão retrátil é retraídoem uma porção de trajetória que começa ou não na zona dajunta soldada e se estende além da extremidade dianteira dajunta soldada. 0 processo pode ser associado à fabricaçãoprévia sobre um painel superior, painel esse cuja facelivre é percorrida pelo dispositivo de soldagem, de umaborda progressivamente afilada de sua extremidadedianteira, no nível da qual deve terminar a junta soldada.Por afilamento progressivo, entende-se que a extremidadedianteira apresenta variações de espessura, de maneira adiminuir progressivamente a espessura do painel, a partirda espessura inicial até uma espessura nula. Por exemplo, aextremidade dianteira do painel superior é munida de umachanfradura, formando um bisel. A extremidade dianteirapode em outros termos ser munida de uma sucessão de mancaisligados ou não por chanfraduras. À medida que ocorre oavanço do dispositivo de soldagem por atrito por malaxagemsobre o painel superior, no nível da extremidade dianteiraafilada, faz-se retrair o peão retrátil, mantendo, porexemplo, uma profundidade de introdução sensivelmenteconstante no painel inferior. Obtém-se assim, gerando oressalto e a retração do peão retrátil do dispositivo desoldagem, uma penetração sensivelmente constante naespessura do painel inferior. A espessura de matéria dopainel inferior, participando da formação da junta soldadaé, então, a mesma em todo o comprimento da junta soldada.As características mecânicas da junta soldada são,portanto, homogêneas e os painéis soldados não sãodegradados.

A fim de realizar uma junta soldada em todo ocomprimento desejado, sem que um orifício de soldadurapersista em fim de soldagem, a invenção tem, portanto, porobjeto um processo de fabricação de uma junta soldada poratrito por malaxagem de dois painéis, respectivamentepainel superior e painel inferior, essa junta soldada sendorealizada entre uma primeira extremidade dita de começo euma segunda extremidade dita de fim, distinta da primeiraextremidade, utilizando um dispositivo de soldagem com peãoretrátil, esse processo comportando as seguintes etapas:

- posicionar e manter os dois painéis em contato,segundo uma zona de recobrimento na posição relativadesejada após soldagem;

- levar o dispositivo de soldagem em contato com um ouuns painéis em uma zona nas proximidades do começo da juntasoldada;

- soldar longitudinalmente os dois painéis,deslocando-se o dispositivo de soldagem até a extremidadede fim da junta soldada;

prosseguir no deslocamento do dispositivo desoldagem, segundo uma trajetória que se estende além daextremidade de fim da junta soldada;

retrair o peão retrátil, de maneira a evitar oaparecimento de um orifício de soldadura em uma porção detrajetória do dispositivo de soldagem que se estende alémda extremidade de fim da junta soldada.

Para melhorar as características da junta soldadasobre as bordas do painel superior, o painel superiorcomporta vantajosamente uma borda dianteira situada sobre aborda desse painel do lado da extremidade de fim de juntasoldada, progressivamente afilada.

Nesse caso, o peão retrátil é retraído em função daposição do dispositivo de soldagem sobre a borda dianteiraafilada para conservar uma profundidade desejada depenetração no painel inferior.

Em particular, é retraído para manter uma profundidade sensivelmente constante de malaxagem na espessura do painelinferior entre a extremidade de começo e a extremidade defim de junta soldada.

Em um modo particular de aplicação do processo, aborda dianteira é afilada por meio de um bisel, que tem um comprimento, de preferência, compreendido entre 5 e 15vezes a espessura do painel superior, a fim de limitar osriscos de escoamento da matéria levada ao estado pastosopela operação de soldagem.

Para assegurar o fornecimento correto de energia por atrito, o eixo do dispositivo de soldagem é orientado paraser mantido sensivelmente perpendicular à superfície decontato com a ligação dos painéis em qualquer ponto datrajetória desse dispositivo de soldagem, em particularsobre a borda afilada.

Em particular, a porção de trajetória seguida pelodispositivo de soldagem, que se estende além da extremidadede fim da junta soldada, é realizada em uma zona descobertadianteira do painel e essa porção de trajetória é orientadasensivelmente no prolongamento da junta soldada ou, aocontrário, direção sensivelmente diferente da direção dajunta soldada, por exemplo seguindo uma direçãosensivelmente paralela à borda do painel inferior situadodo lado da zona descoberta dianteira.

De maneira alternativa, o sentido de deslocamento dodispositivo de soldagem é modificado, de tal forma que aporção de trajetória seguida pelo dispositivo de soldagemque se estende além da extremidade de fim da junta soldadase situa na região da zona de recobrimento dos dois painéisa soldar.

Nesse caso, o peão retrátil é vantajosamente retraído,a partir de sua posição no fim da junta soldada, nodecorrer da porção de trajetória seguida pelo dispositivode soldagem, após o fim da junta soldada. 0 peão retrátilpode também ser tirado para o exterior para assegurar amalaxagem dos materiais dos painéis, por exemplo em umaparte da junta soldada já realizada, em pelo menos umaparte da porção de trajetória seguida pelo dispositivo desoldagem, a partir da extremidade de fim de junta soldada,antes de retrair o peão retrátil para evitar a formação deum orifício de soldadura.Para melhorar a qualidade da junta soldada em suaextremidade pela a qual a junta é começada e, em particularpara reduzir ao máximo o comprimento não soldado ou cujascaracterísticas da soldadura não seriam ótimas, o processocomporta, além disso, uma etapa, no decorrer da qual atrajetória do dispositivo de soldagem entre a extremidadede começo de junta soldada e a extremidade de fim de juntasoldada é precedida por uma porção de trajetória que temorigem em um ponto de contato desse dispositivo de soldagemcom um ou os painéis em curso de ligação e chegando àextremidade de começo de junta soldada.

Esse ponto de contato do dispositivo de soldagem éescolhido, por exemplo, na região da zona de recobrimentodos dois painéis ou, ao contrário, em uma zona descoberta,antes do painel inferior.

Vantajosamente, o painel superior comporta uma bordatraseira, situada sobre a borda desse painel do lado daextremidade de começo da junta soldada, progressivamenteafilado, por exemplo por meio de um bisel, cujo comprimentoestá vantajosamente compreendido entre 5 e 15 vezes aespessura do painel superior.

Nesses casos, o peão retrátil é tirado em função daposição do dispositivo de soldagem sobre a borda traseiraafilada para conservar uma profundidade desejada depenetração no painel inferior.

Além disso, o eixo do dispositivo de soldagem éorientado para ser mantido sensivelmente perpendicular àsuperfície de contato com a ligação dos painéis em qualquerponto da trajetória desse dispositivo de soldagem sobre aporção de trajetória entre o ponto de contato dessedispositivo de soldagem com um ou os painéis e a zona datrajetória ou a espessura do painel superior ésensivelmente constante.

0 processo de soldagem, de acordo com a invenção, évantajosamente aplicado para a soldagem de um painelalongado, por exemplo cuja relação entre o comprimento e alargura é pelo menos igual a 10, tal como um enrijecedorestrutural sobre um painel de grandes dimensões, cujalargura é da mesma ordem de grandeza que o comprimento, talcomo, por exemplo, um painel de revestimento de umaestrutura tal como uma fuselagem de aeronave.

A invenção será melhor compreendida com a leitura dadescrição que se segue e com o exame das figuras que oacompanham. Estas são apresentadas a titulo indicativo e demodo nenhum limitativo da invenção. As figuras representam:figura 1: uma representação esquemática de umdispositivo de soldagem por atrito por malaxagem com peãofixo do estado da técnica, descrito anteriormente;

figura 2: uma representação esquemática de umdispositivo de soldagem por atrito por malaxagem com peãoretrátil do estado da técnica, descrito anteriormente;

- figura 3a e 3b: duas representações esquemãticas deum dispositivo de soldagem por atrito por malaxagem parasoldar dois painéis, de acordo com a invenção, nas quais aretração final do peão retrátil se situa no nível de umaextremidade soldada;

- figura 4a e 4b: duas representações esquemáticas deum dispositivo de soldagem por atrito por malaxagem parasoldar dois painéis, de acordo com a invenção, nas quais aretração final do peão retrátil fica situada no nível dazona de recobrimento dos painéis;

- figura 5: uma outra representação esquemática de um

dispositivo de soldagem por atrito por malaxagem parasoldar dois painéis, de acordo com a invenção, na qual aretração final do peão retrâtil fica situada no nível dazona de recobrimento dos painéis.

Na figura 3a está representado um painel inferior 20recoberto pelo menos parcialmente por um painel superior21. Por painel superior, entende-se o painel que ésubmetido diretamente à ação de um dispositivo de soldagempor atrito por malaxagem sobre uma de suas faces, dita facesuperior. Por painel inferior, entende-se o painel situadosob a face inferior do painel superior, oposta à face dopainel superior diretamente submetida à ação do dispositivode soldagem.

O painel inferior 20 corresponde, por exemplo, aopainel que constitui o revestimento externo de umaestrutura, tal como uma fuselagem de aeronave e o painelsuperior 21 no calço de um enrijecedor que deve ser fixadonesse revestimento. 0 painel inferior 20 sendo de dimensõesestritamente superiores às dimensões do painel superior 21,o painel inferior 20 comporta uma zona descoberta traseira22, situada a montante da zona de recobrimento 24 e umazona descoberta dianteira 23, situada a jusante da zona derecobrimento 24 e uma zona descoberta dianteira 23, situadaa jusante da zona de recobrimento 24. Por zona derecobrimento, entende-se a zona na qual o painel superior21 recobre o painel inferior 20. Por a montante e ajusante, entende-se, respectivamente, na traseira e nadianteira do dispositivo de soldagem 25, em relação àposição e ao sentido de avanço desse dispositivo desoldagem 25, quando da fabricação da junta soldada, apartir de uma borda traseira 26 até uma borda dianteira 27do painel superior 21.

Um processo de soldagem por atrito malaxagem, deacordo com a invenção, consiste em conferir ao dispositivode soldagem 25, que comporta um peão retrátil 29, umatrajetória de contato com os painéis a soldar que, pelomenos do lado da extremidade a jusante da junta soldada, éparada em um ponto que não corresponde estritamente àextremidade da junta soldada.

Em um primeiro modo de aplicação do processo dedispositivo de soldagem efetua a soldadura, segundo oprocesso convencional, até à borda dianteira 27 do painelsuperior 21, o peão 29 estando em posição em saída, depoisa partir desse ponto, contrariamente ao processoconvencional, no qual o dispositivo de soldagem é retirado,deixando um orifício de soldadura, a trajetória dodispositivo de soldagem é invertida para voltar em direçãoà borda traseira 26, ao mesmo tempo que o peão 29 éretraído no dispositivo de soldagem 25.

Por esse processo, a soldadura pode ser realizada tãopróxima da borda 27, quanto possível com a profundidaderequerida para serem obtidas as qualidades desejadas dajunta soldada e o peão pode ser retraído, sem que nenhumorifício de soldadura subsista.

A distância na qual a trajetória da ferramenta desoldagem 25 é invertida deve ser suficiente para permitirretrair o peão 29 em boas condições, na prática de 0,5 a 5vezes o diâmetro do rebordo da ferramenta de soldagem 25. 0valor mínimo dessa distância depende das espessuras demateriais considerados e do tipo de materiais queconstituem os painéis, e é vantajoso verificá-la, demaneira experimental caso por caso.

Embora a penetração da ferramenta de soldagem nocomeço da junta soldada seja menos crítica, já que oproblema do orifício de soldadura não se apresenta, umprocesso análogo pode vantajosamente ser utilizado noacionamento da operação de soldagem. Assim, a ferramenta desoldagem é colocada em contato com o painel superior 21 emum ponto situado a jusante da extremidade 26 desse painel ecomeça por seguir uma trajetória em direção a essaextremidade 26, antes de se deslocar para a extremidade 27do painel 21 para realizar a junta soldada em todo o seucomprimento. Seguindo esse processo no início da trajetóriada ferramenta de soldagem 25, é possível levar a ferramentao mais próximo possível da borda 26 do painel superior 21 econseguir uma junta soldada de qualidade homogênea a partirde sua extremidade de partida.

Quando das fases durante as quais a trajetória daferramenta de soldagem 25 é invertida, a ferramenta desoldagem pode vantajosamente seguir uma trajetória que sesuperpõe àquela correspondente à junta soldada.

Em um outro modo de aplicação, o dispositivo desoldagem 25 permite soldar o painel superior 21 sobre opainel inferior 20, a partir da extremidade traseira 26 atéà extremidade dianteira 27 do painel superior 21.

De acordo com esse processo, a extremidade dianteira27 do painel superior 21 é preparada para formar uma bordaque se afila progressivamente, por exemplo uma borda queapresenta um bisel, conforme ilustrado na figura 3a. Nessecaso, chegando ao nível da borda biselada dianteira 27, odispositivo de soldagem 25 é inclinado de tal modo que oeixo de rotação desse dispositivo de soldagem seja mantidosensivelmente perpendicular à superfície livre dos painéisligados 20 e 21, de maneira a seguir a inclinação dessaborda biselada dianteira 27 ou as variações de espessura dopainel superior 21 e a manter o rebordo 28 dessa ferramentade soldagem 25 em contato com a superfície do painelsuperior 21. A inclinação desejada do eixo do dispositivode soldagem é realizada sem dificuldade particular,montando o dispositivo de soldagem sobre um pinoorientável, cujo uso é comum no domínio da usinagem porcomando numérico em particular. Contrariamente aosprocessos de soldagem convencionais, no presente processo atrajetória dada à ferramenta de soldagem não é limitada àzona na qual os dois painéis 20 e 21 se recobre, mas seprossegue sobre a superfície livre do painel 20 o maior. Àmedida que ocorre a progressão do dispositivo de soldagem25 sobre a borda 27 de espessura variável do painelsuperior 21, o deslocamento do dispositivo de 25 eacompanhado de uma retração progressiva do peão retrátil29, de tal maneira que o peão retrátil 29 continua apenetrar no painel para assegurar uma malaxagem correta dosmateriais dos dois painéis 20 e 21. Em uma última fase,quando a junta de soldadura é totalmente realizada até olimite da parte a jusante da zona de recobrimento 24, opeão é progressivamente retraído completamente no decorrerde um deslocamento do dispositivo de soldagem.

Quando o painel superior (21) é afilado por meio de umbisel, o ângulo do bisel deve ser escolhido com um valorsuficientemente pequeno para que o material, no estadopastoso, quando da operação de soldagem, não escoe emvirtude da inclinação. A fluidez do material nessa fase é,portanto, um parâmetro essencial que depende dascaracterísticas desse material considerado. Em geral, ocomprimento do bisel estará compreendido entre 5 e 15 vezesa espessura do painel superior 21. Um comprimento superiorpode ser utilizado, mas é geralmente desejável limitá-lopara utilizar ao máximo o espaço efetivamente disponível.

No exemplo representado na figura 3a, o peão retrátil2 9 é inteiramente retraído, quando o dispositivo desoldagem 25 fica situado na zona descoberta dianteira 23 dopainel inferior 20. O peão retrátil 29 continua, portanto,a ser introduzido na matéria do painel inferior 20, além dazona de recobrimento 24, de modo que a zona malaxadatermina na zona descoberta dianteira 23. Em um outroexemplo de fabricação, é possível prever uma cinemática deretração do peão retrátil 29 tal, que o peão retrátil 29 éinteiramente retraído, quando o dispositivo de soldagem 25chega na extremidade do rebordo biselada dianteira 27.Assim, a junta soldada termina na junção entre a zona derecobrimento 24 e a zona descoberta dianteira 23 do painelinferior 20. Esse último modo de utilização se aplica, emparticular, quando o painel inferior 20 não dispõe sobre azona descoberta 23 de um espaço suficiente para terminar ajunta soldada sobre esse painel inferior.

Preferencialmente, a retração progressiva do peãoretrátil 29 é realizada, de maneira a manter a profundidadede introdução do peão retrátil 29 no painel inferior 20sensivelmente constante, e sensivelmente igual àquelapesquisada durante a fabricação da junta soldada, em todo ocomprimento da junta soldada situada na superfície derecobrimento 24 entre o painel superior 21 e o painelinferior 20. Assim, garante-se uma qualidade da juntasoldada constante por todo o comprimento dessa juntasoldada e a integridade das características dos painéis 20,21.

No exemplo representado na figura 3b, o painelsuperior 21 é munido de um rebordo traseiro 26 que se afilatambém progressivamente, tal como um rebordo biselado.Então, é possível fazer começar a malaxagem no nível dazona descoberta traseira 22 do painel inferior 20. 0 peãoretrátil 29 do dispositivo de soldagem 25 penetrainicialmente apenas no painel inferior 20, no nível da zonadescoberta traseira 22. Depois, o dispositivo de soldagem25 segue as variações de espessura do painel superior 21,tais como aquelas da borda biselada traseira 26 dessepainel superior, respeitando uma inclinação dessedispositivo 25 para manter o eixo do dispositivo desoldagem 25 sensivelmente perpendicular à superfície livredas peças ligadas 20 e 21. Em uma primeira etapa, o peãoretrátil 29 é colocado em uma posição tal que ultrapassa aferramenta de soldagem do comprimento correspondente àprofundidade de penetração desejada no painel inferior 20,depois, à medida que o dispositivo de soldagem 25 sobe ainclinação da borda biselada traseira 26, o peão retrátil29 é tirado do rebordo do dispositivo de soldagem 25, emdireção aos painéis 20, 21, de maneira a atravessar opainel superior 21 e a continuar a penetrar no painelinferior 20.

Vantajosamente, o peão retrátil 29 é tirado em direçãoaos painéis 20, 21 em função da velocidade de avanço dodispositivo de soldagem 25 e das variações de espessura do painel superior 21, a fim de conservar uma profundidade deintrodução constante do peão retrátil 29 na espessura dopainel inferior 20. Essa profundidade de introduçãoconstante no painel 20 é vantajosamente aquela escolhidapara a fabricação da junta soldada em todo o comprimento dessa junta soldada.

Também é possível fazer começar a junta soldadaexatamente no nível da extremidade traseira da zona derecobrimento 24, isto é, no nível da extremidade traseirada borda biselada traseira 26 do painel superior 21, em particular, caso as dimensões do painel inferior 20 limitema possibilidade de começar a malaxagem mais a montante.

De acordo com o processo de soldagem da invenção,portanto, é possível por meio de um painel superior 21,cujos dois rebordos, traseiro 26 e dianteiro 27, são biselados, conseguir uma junta soldada que vai a partir daextremidade traseira até a extremidade dianteira dessepainel superior 21. Isto garante uma boa ligação entre osdois painéis 20, 21 por todo o comprimento de recobrimentodesse painéis 20, 21.

Na figura 4a está representado um outro modo defabricação do processo de soldagem por atrito malaxagem, deacordo com a invenção. De acordo com esse modo particular,a trajetória do dispositivo de soldagem termina no nível dazona de recobrimento 24, após ter realizado a junta soldada, passando pela zona descoberta dianteira 23 dopainel inferior 20, cujo rebordo dianteiro 27 apresenta umafilamento progressivo, como, por exemplo, um bisel.

Para isto, em uma primeira etapa, o dispositivo desoldagem 25 é deslocado, seguindo as mesmas etapas que nomodo precedente de aplicação do processo, a partir de amontante da junta soldada até a zona descoberta dianteira23 do painel inferior 20, passando pela borda afiladadianteira 27 do painel superior 21. Todavia, contrariamenteao modo precedente, o peão retrátil 29 não é retraído,enquanto que o dispositivo de soldagem 25 está na zona dedescoberta dianteira 23, mas o deslocamento do dispositivode soldagem 25 é invertido para levar esse dispositivo desoldagem para a zona de recobrimento 24.

No decorrer desse deslocamento, segundo uma direçãoinvertida, o dispositivo de soldagem segue, de preferência,a trajetória seguida durante a fabricação da junta soldadapara aumentar a malaxagem da matéria na junta soldada.

Vantajosamente, quando do deslocamento do dispositivode soldagem 25 em uma direção invertida, faz-se passar ocomando desse dispositivo 25, a partir de uma convenção deesforço sobre o rebordo, para uma convenção de posiçãosobre esse rebordo. Com efeito, devido ao fato de odispositivo de soldagem 25 passar na trajetória seguidadurante a fabricação da junta soldada, há um risco deintrodução do rebordo do dispositivo de soldagem 25 namatéria malaxada. Também, de maneira a se livrar dasmodificações das características dos materiais, comanda-seo rebordo em posição mais do que em esforço. Impõe-se assimuma certa profundidade de penetração do rebordo nomaterial, evitando uma imersão excessiva desse rebordo nomaterial.

O peão retrátil 29 é retraído uma primeira vez, quandoo dispositivo de soldagem 25 desce a inclinação da bordaafilada dianteira 27 do painel superior 21, mantendo umcomprimento suficiente para que esse peão penetresuficientemente na espessura do painel inferior 20. Quandoa trajetória seguida pelo dispositivo de soldagem éinvertida e que esse dispositivo sobe a inclinação formadapela borda afilada dianteira 27, o peão retrátil pode serprogressivamente retraído por completo, para evitar aformação do orifício de soldadura.

De maneira alternativa, o peão retrátil 29 é de novotirado do rebordo do dispositivo de soldagem 25, em direçãodos painéis 20, 21 à medida que sobe a inclinação formadapela borda afilada dianteira 27, de tal modo que o peãocontinue a exercer a malaxagem em uma profundidadeimportante, sem, todavia, penetrar no painel inferior 20sensivelmente além da profundidade malaxada para afabricação da junta soldada. A retração final do peãoretrátil 29 é, então, realizada no nível da zona derecobrimento 24. A operação de soldagem é, portanto,terminada na zona de recobrimento 24.

Vantajosamente, esse modo de aplicação do processo desoldagem por atrito por malaxagem é associado, no nível dapartida da junta soldada, a um dos modos descritosconsistindo seja em fazer realizar no dispositivo desoldagem uma trajetória sobre a face superior do painel 21e comportando um primeiro deslocamento em direção à bordatraseira 26, antes de realizar o deslocamento em direção àborda dianteira 27, seja em utilizar um painel superior 21com uma borda traseira 26 afilada e em começar a malaxagemna zona descoberta traseira 22. Dessa forma, a extremidadedianteira do painel superior 21 é perfeitamente soldadasobre o painel inferior 20.

Conforme representado esquematicamente na figura 4b, étambém possível começar a fabricação de uma junta soldada,combinando os dois movimentos do dispositivo de soldagem jáapresentados com um painel superior (20) afilado no nívelde suas duas bordas traseira e dianteira 26, 27.

Para isto, faz-se começar a junta soldada na zona derecobrimento 24. O dispositivo de soldagem 25 é dirigido, apartir desse ponto de fixação inicial, em direção à zonadescoberta traseira 22 do painel inferior 20 e segue asvariações de espessura e de inclinação do revestimento

superior 21. A posição do peão retrátil 12 é, conformedescrito anteriormente, modificada no decorrer dodeslocamento para garantir a malaxagem correta da matériados painéis 20 e 21. A partir da zona descoberta traseira22, a trajetória do dispositivo de soldagem 25 é invertida.

O dispositivo de soldagem 25 segue de novo, mas no sentidoda subida, as variações de espessura da borda traseira 26do painel 21 sempre respeitando uma inclinação que mantém oeixo do dispositivo de soldagem 25 sensivelmenteperpendicular à superfície em contato com o rebordo 28 e

sempre regulando a posição do peão retrátil para que estepenetre da profundidade desejada na espessura dos painéis20 e 21, depois esse dispositivo de soldagem é arrastado emdireção à borda biselada dianteira 27, de maneira aprosseguir a formação da junta soldada. Chegada ao nível daborda biselada dianteira 27, a junta soldada é terminadaseguindo um dos processos descritos para evitar a formaçãode um orifício de soldadura.

Em uma forma particular de aplicação da invenção, osmovimentos do dispositivo de soldagem, quando dastrajetórias cujo sentido é invertido em relação ao sentidode fabricação da junta soldada não são realizados, seguindotrajetórias superpostas ã junta soldada, mas seguindotrajetórias diferentes, por exemplo, paralelas ou deorientação qualquer. Por exemplo, a retração final do peão29 em uma zona descoberta 23 do painel inferior 20 érealizada segundo uma trajetória do dispositivo de soldagemsensivelmente paralela à borda do painel 20 notadamente sea distância entre a borda do painel superior 21 e a bordado painel inferior 2 0 não for suficiente para realizar aoperação de retração de forma satisfatória, conservando umdeslocamento no prolongamento da junta soldada.

Um exemplo particular de aplicação do processo dainvenção vai a seguir ser dado mais detalhadamente, comrelação ao exemplo representado na figura 5.

O painel inferior 20 é um revestimento de aeronave, opainel superior 21 sendo um enrijecedor, cada um dospainéis tendo uma espessura de aproximadamente 1,6 mm.Naturalmente, é possível utilizar painéis inferior 20 esuperior 21 de espessuras diferentes.

A liga de alumínio dos dois elementos soldados podeser a mesma ou de natureza diferente. Por exemplo, no casode uma soldagem homogênea, podem ser utilizadas chapaslaminadas em 2024 T3 ou em 2139 T3 ou T8. No caso de umasoldagem heterogênea, pode-se utilizar um revestimento emchapa laminada 213 9 T8, como painel inferior 20 e umenrijecedor em extrudado PA765 T79 (série 7000) como painelsuperior 21. No caso da soldagem heterogênea, os elementossão preferencialmente soldados sobre estado térmico finalde utilização.

Os dois painéis 20, 21 podem ter o mesmo comprimento,ou o enrijecedor 21 pode ser mais curto que o revestimento20.

Extensões de 200 a 1000 mm foram soldadas.

0 modo de comando utilizado é um comando em esforço dorebordo (a 8,25 kN) e um comando em posição do peão emrelação à posição do rebordo.

Procede-se, então, de acordo com as seguintes etapas,durante as quais o dispositivo de soldagem 25 é mantidoperpendicular à superfície dos painéis 20, 21 a soldar:

- faz-se começar a soldagem a 15 mm da borda traseira26 da base de enrijecedor 21 (em relação ao eixo do peão29) , o peão 29 sendo destacado 2 mm em relação à superfíciedo rebordo;

- faz avançar (A) o dispositivo de soldagem 25 de 10mm para trás, isto é, em direção à borda traseira 26 dabase do enrijecedor 21, de tal modo que a borda de ataquedo rebordo 2 8 de diâmetro mm tangente à borda traseira 26da base de enrijecedor 21;

inverte-se então o sentido de avanço (B) dodispositivo de soldagem, em direção da borda dianteira 27da base do enrijecedor 21, e prossegue-se a soldagem (C)por todo o comprimento do enrijecedor 21 até que a borda deataque do rebordo 28 do dispositivo de soldagem 25 tangenteà borda dianteira 27 da base de enrijecedor 21;

- inverte-se então de novo (D) o sentido de avanço dodispositivo de soldagem 25, retraindo progressivamente opeão 29 na base do enrijecedor 21, em um comprimento de 10mm. Ao cabo desse percurso de 10 mm, durante o qual o peão29 é retraído progressivamente, esse peão 29 é inteiramenteretraído e aparece, por exemplo, no nível do rebordo 28 dodispositivo de soldagem 25.

Claims

1. Processo de fabricação de uma junta soldada poratrito por malaxagem de dois painéis (20, 21),respectivamente painel superior (21) e painel inferior (20) , essa junta soldada sendo realizada entre uma primeiraextremidade dita de começo e uma segunda extremidade ditade fim distinta da primeira extremidade, utilizando umdispositivo de soldagem (25) com peão retrátil (29) ,caracterizado pelo fato de compreender as seguintes etapas: - posicionar e manter os dois painéis (20, 21) emcontato, segundo uma zona de recobrimento (24) na posiçãorelativa desejada após soldagem;- levar o dispositivo de soldagem em contato com um ouuns painéis em uma zona nas proximidades de uma borda dianteira da zona de recobrimento para formar o começo dajunta soldada;soldar longitudinalmente os dois painéis,deslocando-se o dispositivo de soldagem até uma bordatraseira da zona de recobrimento, para formar a extremidade de fim da junta soldada, essa junta soldada estendendo-sede uma borda traseira até uma borda traseira até uma bordadianteira da zona de recobrimento;prosseguir no deslocamento do dispositivo desoldagem (25) segundo uma trajetória que se estende além da extremidade de fim da junta soldada;retrair o peão retrátil (29) , em uma porção detrajetória do dispositivo de soldagem (25) que se estendealém da extremidade de fim da junta soldada, de maneira ater uma qualidade de junta soldada constante por todo ocomprimento da junta soldada e evitar o aparecimento de umorifício de soldadura.

2. Processo de fabricação de uma junta soldada, deacordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato deque a trajetória que se estende além da extremidade de fimde junta soldada é orientada em uma direção sensivelmentediferente da direção da junta soldada.

3. Processo de fabricação de uma junta soldada, deacordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fatode que a porção de trajetória seguida pelo dispositivo desoldagem que se estende além da extremidade de fim da juntasoldada se situa na região na zona de recobrimento dos doispainéis.

4. Processo de fabricação de uma junta soldada, deacordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2 ou 3,caracterizado pelo fato de que o peão retrãtil é mantidodestacado para o exterior em pelo menos uma parte da porçãode trajetória seguida pelo dispositivo de soldagem, apartir da extremidade de fim da junta soldada antes de serretraído.

5. Processo de fabricação de uma junta soldada, deacordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3 ou 4,caracterizado pelo fato de que a trajetória do dispositivode soldagem entre a extremidade de começo de junta soldadae a extremidade de fim de junta soldada é precedida por umaporção de trajetória que tem origem em um ponto de contatodesse dispositivo de soldagem com um ou uns painéis echegando à extremidade de começo de junta soldada.

6. Processo de fabricação de uma junta soldada, deacordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato deque a porção de trajetória que se estende entre o ponto decontato e a extremidade de começo de junta soldada éorientada em uma direção sensivelmente diferente da direçãoda junta soldada.

7. Processo de fabricação de uma junta soldada, deacordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizado pelo fatode que a porção de trajetória fica situada na zona derecobrimento dos painéis.

8. Processo de fabricação de uma junta soldada, deacordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6ou 7, caracterizado pelo fato de que o eixo do dispositivode soldagem é orientado para ser mantido sensivelmenteperpendicular à superfície de contato com a ligação dospainéis em qualquer ponto da trajetória desse dispositivode soldagem.

9. Processo de fabricação de uma junta soldada, deacordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5,-6, 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que a borda dianteirado painel superior é progressivamente afilada, por exemploem bisel.

10. Processo, de acordo com a reivindicação 9,caracterizado pelo fato de que o peão retrátil é retraídoem função da posição do dispositivo de soldagem sobre aborda dianteira afilada para conservar uma profundidadedesejada de penetração no painel inferior, a fim de manteruma profundidade sensivelmente constante de malaxagem naespessura do painel inferior entre a extremidade de começoe a extremidade de fim de junta soldada.

11. Processo, de acordo com reivindicação 9 ou 10,caracterizado pelo fato de que o eixo do dispositivo desoldagem é orientado para ser mantido sensivelmenteperpendicular à superfície de contato com a ligação dospainéis em qualquer ponto da trajetória desse dispositivode soldagem.

12. Processo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 9, 10 ou 11, caracterizado pelo fato de quea porção de trajetória seguida pelo dispositivo desoldagem, que se estende além da extremidade de fim dajunta soldada, se situa sobre uma zona descoberta dianteirado painel.

13. Processo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 9, 10, 11 ou 12, caracterizado pelo fato deque a borda traseira do painel superior é progressivamenteafilado, por exemplo em bisel.

14. Processo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 9, 10, 11, 12 ou 13, caracterizado pelo fatode que o comprimento de uma borda progressivamente afiladaestá compreendido entre 5 e 15 vezes a espessura do painelsuperior.

15. Processo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 ou-14, caracterizado pelo fato de que o painel inferior é umpainel de grandes dimensões, cuja largura é da mesma ordemde grandeza que o comprimento e pelo fato de o painelsuperior ser um painel alongado, cuja relação entre ocomprimento e a largura é pelo menos igual a 10.