ES2211209T3 - Material compuesto de dos chapas cobertoras de acero soldables entre si por resistencia y una capa intermedia, procedimiento para su fabricacion e instalacion para la realizacion del procedimiento. - Google Patents
Material compuesto de dos chapas cobertoras de acero soldables entre si por resistencia y una capa intermedia, procedimiento para su fabricacion e instalacion para la realizacion del procedimiento.Info
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Abstract
Material compuesto en forma de banda o tabla de dos chapas cobertoras (1, 2) de acero soldables por resistencia entre sí por medio de piezas distanciadoras (4, 4¿) conductoras de electricidad y de una capa intermedia (3) de un material de relleno (3¿) en el que están insertadas las piezas conductoras de electricidad (4), caracterizado porque las piezas distanciadoras (4, 4¿) conductoras de electricidad conformadas como vidrios de ojo de buey arqueados se encuentran aplastadas entre las chapas cobertoras (1, 2) y están soldadas por resistencia con las chapas cobertoras (1, 2).
Description
Material compuesto de dos chapas cobertoras de
acero soldables entre sí por resistencia y una capa intermedia,
procedimiento para su fabricación e instalación para la realización
del procedimiento.
La invención se refiere a un material compuesto
en forma de banda o tabla de dos chapas cobertoras de acero
soldables entre sí por resistencia por medio de piezas
distanciadoras conductoras de electricidad y una capa intermedia de
un material de relleno en el que las piezas distanciadoras están
insertadas.
La invención se refiere además a un procedimiento
para la fabricación del material compuesto con forma de banda así
como una instalación para la realización del procedimiento.
Ya son conocidos materiales compuestos del tipo
mencionado así como el procedimiento para su fabricación.
Semejantes materiales compuestos se utilizan, por ejemplo, como
elemento de moldeo con embutición profunda en la construcción de
automóviles, debido a que, en relación con su peso, ofrecen un alto
momento de inercia de la superficie transversal y con ello una alta
resistencia contra abolladuras y son capaces elevadas propiedades
de amortiguación de vibración y del ruido de las piezas.
Los materiales compuestos se pueden suministrar
como productos semiacabados en forma de rollo o en forma de tabla.
En parte, los materiales compuestos seguirán siendo tratados
también por los fabricantes y encargados del acabado, por ejemplo,
transformándose en elementos de moldeo mediante embutición
profunda, y después sometiéndolos a lacado catódico por inmersión
con lacado al horno. Este tratamiento subsiguiente para obtener
elementos de moldeo acabados puede, claro está, ser llevado a cabo
también por un fabricante de coches.
En un material compuesto conocido del tipo
anteriormente mencionado (documento
DE-3834829-C2), las piezas
conductoras de electricidad se componen de polvo de ferrosilicio,
polvo de acero inoxidable o polvo de níquel, que está adicionado al
material de relleno de plástico que forma la capa intermedia. En
este material compuesto, el polvo con tamaño de grano desde el 70
hasta el 130% del espesor de la capa intermedia sirve para hacer
que el material compuesto sea soldable por resistencia, de manera
que éste pueda, en una posterior soldadura de costura con rodillo, o
en una soldadura por puntos con chapa pura o una chapa compuesta
del mismo tipo, producir la conexión eléctrica entre los electrodos
de soldadura. La resistencia al cizallamiento entre las chapas
cobertoras, por su parte, se consigue mediante la capa intermedia
de plástico que está pegada a las chapas cobertoras. Por eso el
espesor de la capa intermedia es de hasta aproximadamente 1 mm. En
capas intermedias de este tipo fino debería ser también posible
aplicar una mezcla de plástico y polvo cuyo tamaño de grano suponga
hasta el 130% del espesor de la capa interna.
La invención se basa en el objetivo de
desarrollar un material compuesto del tipo anteriormente
mencionado, un procedimiento para su fabricación y una instalación
para la realización del procedimiento. El material compuesto deber
tener una capa intermedia muy gruesa en comparación con las chapas
cobertoras y ser transformable especialmente mediante embutición
profunda. Con ello las chapas cobertoras básicamente deben darle al
material compuesto una rigidez y una resistencia al cizallamiento
suficiente.
Según la invención, el material compuesto de la
técnica anteriormente mencionada está caracterizado porque las
piezas distanciadoras conductoras de electricidad conformadas como
vidrio de ojo de buey arqueados están aplastadas entre las chapas
cobertoras y están soldadas por resistencia con éstas.
En este material compuesto según la invención,
las chapas cobertoras están unidas entre sí por los vidrios de ojo
de buey unidos por soldadura, de manera que ya el material
compuesto como producto semiacabado, es decir, antes de su
tratamiento subsiguiente mediante transformación, tiene una alta
resistencia al cizallamiento de las chapas cobertoras opuestas.
Otra ventaja del material compuesto según la invención radica en el
hecho de que las dos chapas cobertoras permanecen prácticamente
lisas.
Según una configuración de la invención, el
material de relleno se compone de resina epoxi especialmente
reticulante, que no polimeriza hasta que no se alcanzan las
temperaturas del lacado al horno. El empleo de un material de
relleno semejante tiene la ventaja de que un recorte del material
compuesto en un elemento de moldeo, especialmente a través de
embutición profunda, se deja transformar sin problemas, porque la
capa intermedia, debido a la resina epoxi aún no reticulada, ayuda
a la deformación y las chapas cobertoras no se cargan más de lo
admisible y/o la chapa cobertora se desprende de la capa
intermedia. Al mismo tiempo se asegura también que la capa
intermedia, debido a su condición resistente, no será empujada
hacia afuera entre las dos chapas cobertoras durante la
transformación. Finalmente se cuenta con un lacado por inmersión
catódica al que tiene que ser sometido el elemento de moldeo, que
no funde ni derrama la resina epoxi con las altas temperaturas que
son comunes de un lacado al horno y que actúan durante un largo
tiempo, sino que se polimeriza, con lo cual se produce la adhesión
definitiva de la chapa cobertora con la capa intermedia y el
elemento de moldeo mantiene una resistencia óptima contra
abolladuras.
Como resina epoxi está indicada una mezcla de
resina sólida y resina líquida en una proporción de 100 : 20 hasta
de 100 : 10 y un endurecedor. A la resina epoxi se le debe
adicionar un material reductor de la tendencia del material de
relleno a fluir a altas temperaturas, como ácido silícico altamente
dispersado. También se ha probado la transformación mediante
embutición profunda cuando a la resina epoxi se le han adicionado
microesferas huecas de vidrio, arcilla expansiva o aluminio.
Semejantes esferas huecas se desplazan o se quiebran con facilidad,
sin impedir el contacto de los vidrios de ojo de buey con las
chapas cobertoras, porque los fragmentos son presionados contra la
capa de cinc comúnmente prevista de la chapa cobertora o contra la
propia chapa cobertora. Semejantes microesferas huecas deberían
tener un diámetro de 70-130 \mum, especialmente de
aproximadamente 100 \mum con un espesor de pared de < 10
\mum, es decir, tener una dimensión que sea en más de una décima
menor que el espesor de la capa intermedia.
Además se ha mostrado ser ventajoso adivinar a la
resina epoxi un material que mejore la adherencia adhesiva, como
talco y/o un material que mejore la adherencia cohesiva, como
volastonita. También resulta ventajoso adicionar a la resina epoxi
al menos un inhibidor de la corrosión.
La parte del procedimiento del objetivo
anteriormente citado se consigue aplicando en movimiento sobre una
banda que sirve como primera chapa cobertora el material de relleno
para la capa intermedia en estado pastoso y los vidrios de ojo de
buey se presionan después de colocar el material de relleno en una
hendidura de soldadura formada por dos electrodos en forma de
rodillo sobre una banda introducida como segunda chapa cobertora al
menos hasta que se produce el contacto con las chapas cobertoras y
al soldarse con las chapas cobertoras son totalmente
aplastados.
Un procedimiento semejante tiene la ventaja de la
producción continuada de un producto semiacabado, en el que las
chapas cobertoras están unidas entre sí en partes concretas
concluyentemente mediante los vidrios de ojo de buey. El material
de relleno puede plegarse o enrollarse después. Naturalmente, la
condición para que pueda enrollarse es que el material de relleno
sea propicio a la deformación en rollo. En tanto que el material de
relleno correspondiente a una configuración de la invención, se
compone de resina epoxi, polimerizada a temperaturas de lacado al
horno, esto es posible sin problemas.
Para el proceso de fabricación se ha mostrado
ventajoso que la soldadura de los vidrios de ojo de buey con las
chapas cobertoras en la hendidura de soldadura termine antes de que
se alcance la distancia mínima de la hendidura de soldadura. La
siguiente compresión del material compuesto hasta alcanzar el
tamaño menor sirve después para el postmodelado y permite la
expulsión de eventuales gases originados durante la soldadura.
La aplicación de material de relleno para la capa
intermedia se realiza preferentemente mediante extrusionado sobre la
primera chapa cobertora, especialmente sobre una banda previamente
calentada. En un material de relleno semejante es posible presionar
los vidrios de ojo de buey sobre la segunda chapa cobertora hasta
que se produce el contacto sin tener que gastar energía.
Una distribución regular de los vidrios de ojo de
buey sobre la banda puede lograrse fácilmente colocando sobre la
capa intermedia varios vidrios de ojo de buey simultáneamente en
una o más hileras en sentido transversal al sentido de la marcha de
la banda.
Al procedimiento de fabricación de un material
compuesto como producto semiacabado se puede añadir, tras una
configuración subsiguiente, el tratamiento subsiguiente para
obtener un producto acabado. Esto sucede de la siguiente manera: el
material compuesto se recorta, los recortes se transforman en
elementos de moldeo, concretamente son sometidos a embutición
profunda y después a un tratamiento térmico, concretamente a un
lacado por inmersión con lacado al horno. Antes del lacado al
horno, el material compuesto se puede transformar sin consecuencias
negativas para la resina epoxi y su ligadura a las chapas
cobertoras. Después de someter a lacado con lacado al horno
polimeriza, concretamente retícula, de manera que el elemento de
moldeo adquiere su resistencia contra abolladuras definitiva.
Preferiblemente los recortes se cortan con un
rayo láser o la capa intermedia se endurece en los cantos de corte
con el rayo de un láser o con una lámpara de vapor de mercurio. Con
esto se evita, además del efecto de las adiciones tixotrópicas
sobre el material de relleno, que en el tratamiento subsiguiente se
expulse hacia afuera resina epoxi de entre las chapas
cobertoras.
La instalación para la realización del
procedimiento descrito está caracterizado por dos bobinadoras con
las bandas para la chapa cobertora y con un dispositivo de
soldadura por resistencia formado por dos electrodos en forma de
listón o preferiblemente por dos electrodos en forma de rodillo,
cuya corriente para soldadura se puede conectar y desconectar a
intervalos; así como por un dispositivo de aplicación dispuesto
sobre la inferior de las dos bandas alimentadas a distancia mutua
la una sobre la otra debe la hendidura por soldadura formada por
los electrodos en forma de rodillo y un alimentador dispuesto a
continuación de él en el sentido de marcha de la banda para los
vidrios de ojo de buey, cuyo ritmo para la entrega de estos vidrios
de ojo de buey está sincronizado con los intervalos de
soldadura.
El dispositivo de aplicación es preferiblemente
un extrusionador con boquilla de ranura lineal. El alimentador para
los vidrios de ojo de buey puede ser una punzonadora con varios
punzones de troquelado y estar dispuesta de manera paralela junto a
los tubos de alimentación acoplados paralelamente unos junto a
otros en sentido transversal al sentido de marcha de la banda, que
cada vez en cada elevación de la punzonadora arrojan un vidrio de
ojo de buey.
A continuación se expone detalladamente la
invención de un equipo para la fabricación de un material compuesto
en forma de banda, representado esquemáticamente en un dibujo,
gracias a un ejemplo de realización. En particular muestran:
Figura 1 el equipo para la fabricación de un
material compuesto en forma de banda en vista lateral y
Figura 2 el equipo según la figura 1 en
representación y vista lateral ampliadas en la zona un dispositivo
de soldadura.
El material compuesto en forma de banda fabricado
en la instalación se compone de una chapa cobertora inferior 1 de
acero preferiblemente galvanizada, una chapa cobertora superior 2
de acero preferiblemente galvanizada, una capa intermedia 3 de
resina epoxi y un conjunto de vidrios de ojo de buey 4 de acero
repartidos regularmente sobre el ancho en serie y a lo largo y
dispuestos de manera plana entre las chapas cobertoras 1, 2. Tal y
como se puede deducir sobre todo de la figura 2, las chapas
cobertoras 1, 2 tienen un espesor mucho menor que la capa intermedia
3. Los vidrios de ojo de buey 4 tienen el mismo espesor que la capa
intermedia 3. Las medidas típicas para un material compuesto
semejante son un espesor de 0,3mm para cada una de las chapas
cobertoras 1, 2, un espesor de 1,4 mm para la capa intermedia 3 y
un diámetro de 5 mm para los vidrios de ojo de buey 4.
Las chapas cobertoras 1, 2 se extraen como bandas
1' y 2' desde el rollo 5, en las que en la figura 1 sólo se
representa el rollo 5 para la banda inferior 1'. La banda 1' será
introducida en situación horizontal en una hendidura de soldadura 8
formada por uno de los dos electrodos en forma de rodillo 6, 7 de
un dispositivo de soldadura por resistencia. Los electrodos en
forma de rodillo 6, 7 están conectados a un suministro de corriente
y tensión. El dispositivo de soldadura permite suministrar a
intervalos a las chapas cobertoras 1, 2 o a las bandas 1', 2'
corriente para soldadura.
Además, se puede realizar una conexión y
desconexión de la corriente para soldadura de distintas maneras: o
bien a través de un dispositivo de puesta en posición
correspondiente o bien a través de zonas conductoras de
electricidad y zonas eléctricamente aisladas alternantes alrededor
de al menos, uno de los electrodos en forma de rodillo 6, 7.
Un dispositivo de aplicación 9 para un material
de relleno 3', a saber, resina epoxi aún no reticulada, se conforma
como extrusionador que aplica mediante una boquilla de ranura
lineal 10 el material de relleno (resina epoxi) 3' para la capa
intermedia 3 en forma pastosa. La resina epoxi 3' debería tener
aquí una de temperatura de aproximadamente 100ºC. Preferiblemente
será distribuido sobre la banda 1', precalentada a aproximadamente
la misma temperatura. El precalentamiento de la banda 1' puede
conseguirse puesto que el rollo 5 se precalentó previamente a esta
temperatura.
El extrusionador 9 está dispuesto en la dirección
de transporte de la banda 1' a continuación de un alimentador 11
para vidrios de ojo de buey arqueados 4'. Este alimentador 11
presenta, distribuidos a lo ancho de la banda 1', varios tubos de
alimentación 12, mediante los que se depositan los vidrios de ojo
de buey arqueados 4' de manera rítmica y sincronizadas con los
intervalos de soldadura de los electrodos en forma de rodillo 6, 7.
El alimentador 11 puede equiparse como punzonadora con varios
punzones de troquelado con incisión,de modo tal que en la acción de
punzonar los vidrios de ojo de buey a partir de una tira de chapa,
los vidrios de ojo de buey 4' adquieren una forma arqueada, tal y
como se representa sobre todo en la figura 2.
El alimentador 11 puede estar configurado de tal
modo que con cada proceso de punzonado, con el que un vidrio de ojo
de buey 4' es introducido por un extremo en los tubos de
alimentación 12, se arroja un vidrio de ojo de buey 4' por el otro
extremo.
La banda inferior 1' con la resina epoxi 3'
extrusionada por encima y el vidrio de ojo de buey 4' depositado
por encima, se alimenta en la hendidura de soldadura 8. En esta
hendidura de soldadura 8, el electrodo en forma de rodillo superior
7 presiona sobre la banda superior 2' el vidrio de ojo de buey
arqueado 4' en la resina epoxi 3' y lo hace tan profundamente que
ésta entra en contacto con su canto inferior afilado con la banda
inferior 1' y casi se produce un contacto de las líneas. Debido a
su forma convexa en la parte superior, tiene lugar también en la
banda superior 2' prácticamente un contacto de las líneas. Si en
este momento se conecta la corriente para soldadura, entonces se
producen en estos puntos de contacto altas resistencias de
contacto, de manera que se produce la soldadura de los vidrios de
ojo de buey 4' con las bandas 1', 2'. Al mismo tiempo el vidrio de
ojo de buey 4' siguen siendo aplastado. Aún antes de que el vidrio
de ojo de buey 4' haya alcanzado la distancia mínima entre los
electrodos en forma de rodillo 6, 7, se desconecta la corriente
para soldadura y lo único que sucede todavía, es la presión
posterior del material compuesto. El resultado se puede observar en
la figura 2 a la salida de la hendidura de soldadura 8, es decir,
que el vidrio de ojo de buey 4 es esencialmente aplastado y en la
zona del contacto de líneas se han formado zonas de soldadura 4a,
4b, 4c.
El material compuesto en forma de banda fabricado
de esta manera, puede después ser tableado o enrollado. A
continuación, se lleva a cabo por el fabricante de la banda o por
los encargados del acabado, el recorte, la transformación y el
lacado por inmersión catódico con lacado al horno. Como resultado
se obtiene un elemento de moldeo que en relación con su estabilidad
inherente tiene un peso reducido y actúa como reductor del ruido y
de la vibración.
Claims (17)
1. Material compuesto en forma de banda o tabla
de dos chapas cobertoras (1, 2) de acero soldables por resistencia
entre sí por medio de piezas distanciadoras (4, 4') conductoras de
electricidad y de una capa intermedia (3) de un material de relleno
(3') en el que están insertadas las piezas conductoras de
electricidad (4), caracterizado porque las piezas
distanciadoras (4, 4') conductoras de electricidad conformadas como
vidrios de ojo de buey arqueados se encuentran aplastadas entre las
chapas cobertoras (1, 2) y están soldadas por resistencia con las
chapas cobertoras
(1, 2).
(1, 2).
2. Material compuesto según la reivindicación 1,
caracterizado porque el material de relleno (3') de la capa
intermedia (3) está compuesto de resina epoxi que polimeriza sólo
con temperaturas de lacado al horno.
3. Material compuesto según la reivindicación 2,
caracterizado porque la resina epoxi es una mezcla de resina
sólida y líquida en una relación de 100 : 20 hasta 100 : 10 y un
endurecedor.
4. Material compuesto según la reivindicación 3,
caracterizado porque a la resina epoxi se le ha adicionado
un material reductor de la tendencia del material de relleno a
fluir a altas temperaturas.
5. Material compuesto según la reivindicación 3 ó
4, caracterizado porque a la resina epoxi se le han
adicionado microesferas huecas.
6. Material compuesto según una de las
reivindicaciones 2 a 5, caracterizado porque a la resina
epoxi se le ha adicionado un material que mejora el efecto
adhesivo.
7. Material compuesto según una de las
reivindicaciones 2 a 6, caracterizado porque a la resina
epoxi se le ha adicionado un material que mejora la adherencia
cohesiva.
8. Material compuesto según una de las
reivindicaciones 2 a 7, caracterizado porque a la resina
epoxi se le ha adicionado al menos un inhibidor de la
corrosión.
9. Procedimiento para la fabricación de un
material compuesto en forma de banda según una de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque se aplica en
movimiento el material de relleno (3') sobre la banda (1') que sirve
de primera chapa cobertora (1) para la capa intermedia (3) en
estado pastoso y los vidrios de ojo de buey (4') arqueados son
presionados al menos hasta que se produzca el contacto, después de
la colocación del material de relleno (3') sobre esta banda (2')
alimentada como segunda chapa cobertora (2) en una hendidura de
soldadura (8) formada por dos electrodos en forma de rodillo (6, 7)
de un dispositivo de soldadura por resistencia, y son aplastados
ampliamente durante la soldadura con las bandas (1',2').
10. Procedimiento según la reivindicación 9,
caracterizado porque la soldadura de los vidrios de ojo de
buey (4') arqueados con las bandas (1', 2') en la hendidura de
soldadura (8) se acaba antes de que se alcance su anchura
mínima.
11. Procedimiento según la reivindicación 9 ó 10,
caracterizado porque el material de relleno (3') se
extrusiona en la banda (1') precalentada.
12. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 9 a 11, caracterizado porque varios vidrios
de ojo de buey (4') arqueados se colocan simultáneamente sobre el
material de relleno (4') en una o más hileras en sentido
transversal a la dirección de marcha de la banda (1').
13. Procedimiento para fabricar elementos de
moldeo lacados según una de las reivindicaciones 9 a 12,
caracterizado porque el material compuesto se recorta en el
curso del tratamiento subsiguiente, los recortes se transforman en
elementos de moldeo y después se someten a lacado al horno.
14. Procedimiento según la reivindicación 13,
caracterizado porque los recortes se cortan con rayo láser o
la capa intermedia se endurece en los cantos de corte con el rayo
de un láser o de una lámpara de vapor de mercurio.
15. Instalación para la realización del
procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado por
dos bobinadoras (5) con las bandas (1', 2') para las chapas
cobertoras (1, 2) y un dispositivo de soldadura por resistencia
formado por dos electrodos en forma de listón o electrodos en forma
de rodillo (6, 7), cuya corriente para soldadura puede conectarse y
desconectarse a intervalos, así como con un dispositivo de
aplicación (9) para el material de relleno (3') dispuesto sobre la
inferior de las dos bandas (1', 2') alimentadas a distancia mutua
una sobre otra desde la hendidura de soldadura (8) formada por los
electrodos en forma de rodillo (6, 7); y un alimentador (11)
dispuesto a continuación de él en la dirección de la marcha de la
banda para los vidrios de ojo de buey (4') arqueados, cuyo ritmo
para la entrega de estos vidrios de ojo de buey (4') está
sincronizado con los intervalos de soldadura.
16. Instalación según la reivindicación 15,
caracterizado porque el dispositivo de aplicación (9) es un
extrusionador con boquilla de ranura lineal (10).
17. Instalación según la reivindicación 15 ó 16,
caracterizada porque el alimentador (11) para los vidrios de
ojo de buey (4') arqueados es una punzonadora con varios punzones
de troquelado y con tubos de alimentación (12) dispuestos paralelos
unos junto a otros transversalmente a la dirección de la marcha de
la banda, que en cada elevación de la punzonadora arrojan un vidrio
de ojo de buey (4') arqueado.
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