ES2187600T5 - Procedimiento de soldadura por haz con redondeamiento de cantos. - Google Patents
Procedimiento de soldadura por haz con redondeamiento de cantos.Info
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Abstract
PARA PERMITIR UN DESARROLLO DE PINTADO REGULAR SOBRE LA SUPERFICIE DE DOS CHAPAS DELGADAS A SER SOLDADAS UNA CON OTRA, SE PROPONE UN PROCEDIMIENTO DE SOLDADURA CON RAYO LASER, DONDE UN PRIMER RAYO SE DIRIGE SOBRE UN CANAL CONFIGURADO ENTRE UNA SUPERFICIE DE UNA PRIMERA CHAPA Y UNA SUPERFICIE FRONTAL DE UNA SEGUNDA CHAPA, MIENTRAS QUE UN SEGUNDO RAYO SE DIRIGE SOBRE EL CANTO LIBRE DE LA SEGUNDA CHAPA, PARA SU REDONDEO.
Description
Procedimiento de soldadura por haz con
redondeamiento de cantos.
La invención concierne a un procedimiento de
soldadura por haz en el que se dirige un primer haz sobre una
garganta formada entre una superficie de una primera chapa y una
superficie frontal de una segunda chapa.
En procedimientos de soldadura por haz se dirige
un haz de radiación rica en energía sobre las piezas de trabajo que
han de soldarse una con otra. En particular, para soldar chapas de
acero delgadas se emplean rayos láser como haz de soldadura. Por
ejemplo, en la construcción de carrocerías se sueldan entre sí
chapas de acero delgadas mediante rayos láser, para lo cual se
dirige el rayo láser sobre una garganta formada entre ambas chapas.
La garganta se forma en general entre la superficie de una primera
chapa y la superficie frontal de una segunda chapa situada sobre
ésta. La junta de soldadura puede ser una junta paralela o solapada,
pero las chapas a unir entre sí pueden formar también una junta
oblicua, es decir que los planos de las dos chapas no discurren
paralelos, sino formando un ángulo agudo uno con otro.
Las chapas soldadas entre sí se protegen
frecuentemente contra la corrosión por medio de una capa de barniz
aplicada.
En el procedimiento de soldadura conocido por el
estado de la técnica, en el que se sueldan entre sí dos chapas 1/2
colocadas una sobre otra según la figura 6 a lo largo de la garganta
3, se obtiene una costura de soldadura como la que se representa en
la figura 3. Si se recubre ésta mediante procedimientos de barnizado
conocidos, se obtiene una capa de barniz de espesor diferente, tal
como se representa en la figura 5. En el procedimiento conocido es
especialmente molesto el hecho de que se conserva el canto afilado
descubierto de la segunda chapa que queda después de soldar las dos
chapas una con otra y que conduce a la llamada "fuga de
barniz". Como muestra la figura 5, la capa de barniz es netamente
más delgada en la zona del canto 4, de modo que no queda
garantizada la deseada protección contra la corrosión en esta zona.
En ejemplos realizados se ha verificado que una capa de barniz de
aproximadamente 30 \mum de espesor en estado regular tiene en la
zona del canto únicamente un grueso de 3 \mum o menos.
Por tanto, la invención se basa en el problema de
mejorar procedimientos de soldadura por haz conocidos, especialmente
procedimientos de soldadura por láser, de modo que se supriman las
desventajas mencionadas del estado de la técnica y se cree una forma
de costura de soldadura que se pueda proteger sin problemas contra
corrosiones por medio de una capa de barniz.
La solución de este problema se caracteriza en un
procedimiento de soldadura por haz del género expuesto por las
características de la reivindicación 1.
Para la puesta en práctica del procedimiento
según la invención sería en principio adecuado un dispositivo como
el conocido por la patente DE 33 46 144 C1. Sin embargo, el empleo
de espejos para distribuir un único haz es problemático cuando el
haz tiene dimensiones pequeñas y cuando los dos haces parciales
deben ser enfocados uno cerca de otro, tal como es deseable en el
presente procedimiento de soldadura según la invención.
El procedimiento según la invención prevé que se
funda parcialmente el canto libre de la segunda chapa por medio de
un segundo haz de soldadura y se redondee así dicho canto bajo la
influencia de la fuerza de la gravedad y las fuerzas
intermoleculares, conduciéndose el segundo haz en sincronismo
delante o detrás del primer haz con una distancia constante y
generándose dicho segundo haz como haz parcial de la fuente de
radiación que genera el primer haz.
El procedimiento de soldadura según la invención
es especialmente adecuado para su empleo con rayos láser generados
preferiblemente por un láser de Nd:YAG. Otras formas de ejecución
preferidas de la invención se describen en las reivindicaciones
subordinadas.
Se describe seguidamente la invención con más
detalle haciendo referencia a ejemplos de ejecución representados en
los dibujos. Muestran en el dibujo:
la figura 1, una representación esquemática en
perspectiva del procedimiento de soldadura según la invención,
la figura 2, una costura de soldadura realizada
según el procedimiento de acuerdo con la invención,
la figura 3, una costura de soldadura producida
según el estado de la técnica,
la figura 4, chapas y costura de soldadura según
la figura 2 en estado barnizado,
la figura 5, chapas y costura de soldadura según
la figura 3 en estado barnizado,
la figura 6, dos chapas a soldar entre sí antes
del proceso de soldadura y
la figura 7, un croquis de principio de un
dispositivo de soldadura adecuado para la puesta en práctica del
procedimiento según la invención.
La figura 6 muestra dos chapas 1 y 2 que forman
una junta paralela o una junta de solape. Entre la superficie 11 de
una primera chapa 1 y la superficie frontal 12 de una segunda chapa
2 está formada una garganta 3 hacia la cual debe dirigirse un haz
de soldadura en la dirección de la flecha. Un canto descubierto de
la chapa superior, es decir, la segunda chapa 2, lleva el símbolo de
referencia 4.
Si se produce una costura de soldadura dirigiendo
un rayo láser individual hacia la garganta 3 en la dirección de la
flecha dibujada en la figura 6, se obtiene una costura de soldadura
como la que se ha designado en la figura 1 con el símbolo de
referencia 5. Como muestra la representación esquemática según la
figura 3, se conserva el canto descubierto 4.
Si se recubre esta costura de soldadura según la
figura 3 con una capa de barniz, se forma entonces, bajo la
influencia de fuerzas superficiales del barniz e influencias
similares, una capa de barniz 15 de espesor diferente, tal como se
representa en la figura 5. En la zona del canto descubierto 4 se ha
reducido netamente el espesor de la capa de barniz, con lo que
resultan problemas de corrosión.
Como muestra también la figura 1, se ha previsto
según la invención conducir en sincronismo un segundo rayo láser a
corta distancia por detrás del primer rayo láser para dirigir este
segundo haz parcial hacia el canto 4. Se produce así una segunda
capa de costura de soldadura 6 que conduce a un redondeamiento del
canto 4.
La figura 2 muestra esquemáticamente el modo en
que aparece el contorno de la pieza de trabajo terminada. Si se
recubre una pieza de trabajo de esta clase o una costura de
soldadura así formada según la figura 4 con una capa de barniz, se
obtiene una evolución sustancialmente uniforme del espesor de la
capa de barniz, de modo que, con costes reducidos, queda
garantizada una protección mejorada contra la corrosión.
Como muestra la figura 1, el rayo láser que
genera la capa de costura de soldadura 5 se ha adelantado en la
dirección de soldadura 7 al segundo haz parcial que genera la capa
de costura de soldadura 6. Es aquí insignificante el que los dos
rayos láser sean conducidos en sincronismo a través de la pieza de
trabajo o que, recíprocamente, la pieza de trabajo sea hecha avanzar
en contra de la dirección de soldadura indicada por la flecha 7.
La figura 7 muestra esquemáticamente un
dispositivo de soldadura adecuado para la puesta en práctica del
procedimiento según la invención. Una fuente de radiación en forma
de un láser 20 genera un haz de radiación 21 (haz principal) que se
ensancha en forma divergente y que se orienta en dirección
aproximadamente paralela por medio de una primera lente convergente
22. Los haces paralelos 25' inciden en un espejo de inversión 23 y
son enfocados en un primer foco 25 por una segunda lente
convergente 24. Se genera así un primer rayo láser 25''. Las lentes
pueden estar compuestas de varias de ellas.
Una cuña óptica 19 prevista desvía una parte del
haz de radiación que atraviesa la primera lente convergente 22 de
modo que el haz de radiación parcial producido 26', después de su
reflexión en el espejo de inversión 23, es enfocado en un segundo
foco 26 por la segunda lente convergente 24. Se genera así un
segundo rayo láser 26''.
De esta manera, se crean dos focos 25 y 26, de
los que uno está en la garganta para la generación de la costura de
soldadura propiamente dicha (primer foco 25) y el otro se posiciona,
para el redondeamiento, sobre el canto descubierto 4 de la chapa
superior 2 (segundo foco 26). Una distancia preferida entre los dos
focos es de hasta 10 mm.
Como muestra también esquemáticamente la figura
7, la cuña óptica 19 puede ser movida en dirección radial para
aumentar o reducir la proporción del haz principal 21 que se
transforma en un segundo haz parcial 26', la segunda chapa 2, lleva
el símbolo de referencia 4.
Si se produce una costura de soldadura dirigiendo
para ello en la dirección de la flecha dibujada en la figura 6 un
rayo láser individual hacia la garganta 3, se obtiene una costura de
soldadura como la que se ha designado con el símbolo de referencia
5 en la figura 1. Como muestra esquemáticamente la representación
según la figura 3, se conserva entonces el canto descubierto 4.
Si se reviste una costura de soldadura de esta
clase según la figura 3 con una capa de barniz, se forma, bajo la
influencia de las fuerzas superficiales del barniz e influencias
semejantes, una capa de barniz 15 de espesor diferente, tal como la
que se representa en la figura 5. En la zona del canto descubierto 4
se encuentra netamente reducido el espesor de la capa de barniz,
por lo que se plantean problemas de corrosión.
Claims (7)
1. Procedimiento de soldadura por haz en el que
se dirige un primer haz (25'') hacia una garganta (3) formada entre
una superficie (11) de una primera chapa (1) y una superficie
frontal (12) de una segunda chapa (2), caracterizado porque
se dirige un segundo haz (26'') hacia el canto libre (4) de la
segunda chapa (2), siendo conducido el segundo haz (26'') en
sincronismo por delante o por detrás del primer haz (25'') con una
distancia constante y siendo generado dicho segundo haz como haz
parcial por la fuente de radiación (20) que genera el primer
haz.
2. Procedimiento de soldadura por haz según la
reivindicación 1, caracterizado porque los haces primero y
segundo son rayos láser.
3. Procedimiento de soldadura por haz según la
reivindicación 2, caracterizado porque los rayos
láser son generados por un láser de Nd:YAG.
láser son generados por un láser de Nd:YAG.
4. Procedimiento de soldadura por haz según una
de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque
las dos chapas (1, 2) que han de unirse una con otra forman entre sí
una junta paralela.
5. Procedimiento de soldadura por haz según una
de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque las dos
chapas (1, 2) que han de unirse una con otra forman entre sí una
junta de solape.
6. Procedimiento de soldadura por haz según una
de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque las dos
chapas (1, 2) que han de unirse una con otra forman entre sí una
junta oblicua.
7. Procedimiento de soldadura por haz según las
reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque la distancia
entre los rayos láser primero y segundo es de hasta 10 mm.
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