ES2216302T3

ES2216302T3 - Metodo de union termica y aparato correspondiente.

Info

Publication number: ES2216302T3
Application number: ES98941742T
Authority: ES
Inventors: Haruo Japan Brake Industrial Co. Ltd. KOMINE; Akira Japan Brake Industrial Co. Ltd. NISHIMURA
Original assignee: Japan Brake Industrial Co Ltd
Current assignee: Japan Brake Industrial Co Ltd
Priority date: 1997-09-08
Filing date: 1998-09-07
Publication date: 2004-10-16
Anticipated expiration: 2018-09-07
Also published as: DE69822489T2; WO1999012737A1; EP1018425A1; EP1018425A4; AU726042B2; KR100328107B1; KR20010023752A; AU8998798A; DE69822489D1; US6399918B1; JP3592497B2; JPH1177943A; EP1018425B1

Abstract

Método de unión térmica para unir por lo menos dos elementos entre sí con un adhesivo presionando y calentando un laminado formado mediante la laminación de los elementos uno sobre el otro, estando el adhesivo interpuesto entre éstos, que comprende: disponer por lo menos un elemento de laminado en las proximidades de un calefactor radiador de calor, y presionar el laminado, en un estado en que el calor radiante se aplica a porciones de dichos por lo menos dos elementos que deben ser unidos, en el que el calefactor radiador de calor comprende un elemento calentador y un soporte del laminado el cual está en contacto con el elemento calentador, con transferencia de calor desde el elemento calentador al soporte del laminado por conducción térmica, emitiendo el soporte del laminado calor radiante al laminado, poniéndose el soporte del laminado en contacto por puntos o en contacto por líneas con por lo menos un elemento de laminado de tal manera que el laminado esté soportado por el soporte del laminado y es presionado en el estado de aplicación de calor radiante, en el que un elemento de laminado es un cuerpo de zapata de freno, el cual comprende una corona de zapata en forma de banda arqueada curvada en el sentido longitudinal y una nervadura de zapata que sobresale radialmente hacia el interior desde una cara radialmente interior de la corona de zapata, y el otro elemento de laminado es un forro de fricción laminado en una cara radialmente exterior de la corona de zapata del cuerpo de zapata de freno, con el adhesivo interpuesto entre ellos, y en el que el cuerpo de zapata de freno está dispuesto en las proximidades del calefactor radiador de calor.

Description

Método de unión térmica y aparato correspondiente.

Campo de la técnica

La presente invención se refiere a un método de unión térmica y a un aparato para la realización de dicho método. En particular, se refiere a un método de unión térmica y a un aparato para la unión de dos elementos laminados con un adhesivo interpuesto entre ellos dos mediante calentamiento y presión, el cual permite un calentamiento uniforme y eficiente y que una continuamente varios juegos de elementos, siendo por lo tanto excelente en la precisión de unión y en los costes.

Antecedentes de la técnica

Convencionalmente, la unión de dos elementos con un adhesivo se ha llevado a cabo mediante un método de unión térmica en el que dos elementos son laminados con un adhesivo interpuesto entre ellos dos dentro de un cuerpo el cual es después presionado con una plantilla y pasado a través de un túnel como un horno de calentamiento mientras que está presionado continuamente para fundir térmicamente o curar térmicamente el adhesivo en el horno de calentamiento.

Por ejemplo, en la producción de conjuntos de zapatas de freno para frenos de tambor, la unión de los cuerpos de zapatas y de los forros de fricción con adhesivos se ha llevado a cabo mediante el revestimiento de un cuerpo de zapata de freno y de un forro de fricción con un adhesivo de fijado por calor, el secado y la subsiguiente fijación en una plantilla de presión, y el ulterior calentamiento en un horno de curado térmico con chorro de aire caliente para curar el adhesivo fijado por calor.

Sin embargo, el curado térmico de adhesivos de fijado por calor con chorro caliente implica los problemas de que el curado rápido resulta dificultado debido a la baja transferencia de calor, y a que no se pueden calentar con eficiencia las partes revestidas con adhesivo, debido a que otras partes, tal y como las plantillas, instrumentos de transferencia y las paredes del horno, también son inevitablemente calentadas. Para resolver tales problemas y lograr la disminución del tamaño del equipamiento y un calentamiento más rápido, en la publicación de la solicitud de patente japonesa no examinada nº 61-153 026 se propone el uso de calentamiento por inducción de alta frecuencia. El método permite un calentamiento más rápido, pero tiene una eficiencia de calentamiento reducida porque tiene lugar un calentamiento indirecto utilizando una corriente parásita ("eddy current"). Otra deficiencia se deriva de que el método necesita bobinas y equipamiento de estructuras complicadas para calentar uniformemente los cuerpos de zapata de freno de formas complicadas.

En la publicación de la solicitud de patente japonesa no examinada nº 9-48 953 se da a conocer otro método de unión en el que mientras está siendo aplicada la presión, uno de los elementos a ser unido se dispone en contacto con un soporte calentado para calentarlo mediante conducción de calor desde el soporte. En este método, la unión por calor y presión se lleva a cabo rápidamente y eficientemente. Sin embargo, en casos en que la superficie del elemento a ser unido por el método está revestida con un revestimiento, tal como una imprimación para el revestimiento de las superficies de zapatas de freno, allí surge el problema de que se transfiere el revestimiento al soporte durante el curado térmico y se desprende del producto.

En la publicación de la solicitud de patente japonesa no examinada nº 9-144 793 se describe otro método de unión de un cuerpo de zapata de freno con un forro de fricción mediante la laminación de ellos con un adhesivo interpuesto entre ellos dos y a continuación la unión por calor y presión, en el que el calor para la unión se genera mediante el propio cuerpo de zapata de freno cargando eléctricamente el cuerpo de zapata de freno a través de electrodos apretados a ambos extremos del cuerpo de zapata de freno. Sin embargo, para calentar la zapata de freno uniformemente por este método se requiere un complicado control, por ejemplo, enfriando los electrodos y las partes que no apoyan los forros de fricción, o ajustando la presión sobre los electrodos para impedir sobrecalentamientos parciales debidos a la resistencia de contacto. Adicionalmente, los adhesivos generan gas durante su curado con calor, y, según este método en el que sólo el cuerpo de zapata de freno cargado eléctricamente genera calor, el gas se enfría y se condensa, adhiriéndose a los electrodos o a las plantillas. Además, el método reduce eficientemente el tiempo de calentamiento, pero necesita la preparación de muchos aparatos puesto que el complicado sistema de calentamiento únicamente permite que sea unido un laminado por cada aparato.

Exposición de la invención

El objetivo de la invención es proporcionar un método de unión térmica y un aparato para la realización de dicho método el cual permita una unión rápida y térmicamente eficiente de las coronas de zapata de cuerpos de zapata de freno con los forros de fricción, con la utilización de calor y presión adhesiva. Son objetivos adicionales impedir el desprendimiento de los revestimientos superficiales, y permitir la producción continua de varios productos unidos utilizando aparatos simples.

Después de estudiar cómo solucionar los problemas descritos anteriormente, los inventores han completado la invención basada en el descubrimiento de que los problemas se pueden resolver mediante la utilización de calor radiante como el calor para la unión por calor y presión.

En un aspecto, la invención proporciona un método de unión térmica para unir por lo menos dos elementos entre sí con un adhesivo mediante presión y calentamiento de un laminado formado por laminación de los elementos entre sí con la interposición del adhesivo entre ellos, que comprende:

disponer por lo menos un elemento de laminado en las proximidades de un calefactor radiador de calor, y presionar el laminado, en una condición en que se aplica el calor radiante a porciones de por lo menos dos elementos que están siendo unidos,

en el que el calefactor radiador de calor comprende un elemento calentador y un soporte del laminado el cual está en contacto con el elemento calentador, con transferencia de calor desde el elemento calentador al soporte del laminado por conducción de calor, emitiendo el soporte del laminado calor radiante al laminado, encontrándose el soporte del laminado en contacto por puntos o en contacto por líneas con por lo menos un elemento de laminado de manera que el laminado está soportado por el soporte del laminado y está presionado en el estado de aplicación de calor radiante, en el que un elemento de laminado es un cuerpo de zapata de freno, el cual comprende una corona de zapata en forma de banda arqueada curvada en el sentido longitudinal y una nervadura de zapata que sobresale radialmente hacia el interior desde una cara radialmente interior de la corona de zapata, y el otro elemento de laminado es un forro de fricción laminado en una cara radialmente exterior de la corona de zapata del cuerpo de zapata de freno con el adhesivo interpuesto entre ellos, y

en el que el cuerpo de zapata de freno está dispuesto en la proximidad del calefactor radiador de calor.

El método según la invención no necesita ajuste de presión ni enfriamiento parcial para control de temperatura, y el procedimiento de calentamiento simplificado reduce el coste de producción. También impide el desprendimiento de los revestimientos en los laminados, debido a que el laminado no es calentado por conducción de calor sino por calor radiante que no requiere el contacto con los calentadores. Adicionalmente, puesto que el calor radiante también ofrece una atmósfera de alta temperatura, el gas que se genera por el adhesivo en su curado no se condensa para adherirse al aparato. Además, puesto que el método de la invención es realizable con aparatos de estructuras simples, se pueden construir fácilmente aparatos para la unión simultánea de varios laminados, mejorándose de este modo la eficiencia de la producción.

En otro aspecto, la invención proporciona un aparato para la unión de por lo menos del elementos entre sí con un adhesivo por presión y calentamiento de un laminado formado por la laminación de por lo menos dos elementos con el adhesivo interpuesto entre ellos dos, que comprende un calefactor radiador de calor, un elemento de soporte para soportar el laminado de tal manera que por lo menos un elemento de los por lo menos dos elementos esté dispuesto en la proximidad del calefactor radiador de calor, y una unidad de presión adaptada para acercar, contactar y presionar el laminado soportado por el elemento de soporte y a continuación alejarse del laminado para interrumpir la aplicación de presión al laminado, incluyendo el calefactor radiador de calor un elemento calentador y un soporte del laminado, estando el soporte del laminado en contacto con el elemento calentador para transferir calor, desde el elemento calentador al soporte del laminado, mediante conducción de calor, emitiendo el soporte del laminado calor radiante para que caliente porciones de los por lo menos dos elementos a ser unidos, y presentando el elemento de soporte y una cara adaptada para estar en la proximidad de por lo menos un elemento de laminado, y estando formado el elemento de soporte en la cara del soporte del laminado de tal manera que cuando dicho por lo menos un elemento está dispuesto en la proximidad de la cara del soporte del laminado, el elemento de soporte entra en contacto por puntos o en contacto por líneas con dicho por lo menos un elemento para soportar el laminado,

en el que un elemento de laminado es un cuerpo de zapata de freno, que comprende una corona de zapata en forma de banda arqueada curvada a lo largo y una nervadura de zapata que sobresale radialmente hacia el interior desde una cara radialmente interior de la corona de zapata, y el otro elemento de laminado es un forro de fricción laminado en una cara radialmente exterior de la zapata del cuerpo de zapata de freno con el adhesivo interpuesto entre ellos dos,

en el que el elemento de soporte está adaptado para soportar el laminado, con el cuerpo de zapata de freno dispuesto en la proximidad del calefactor radiador de calor, y

en el que la unidad de presión está adaptada para acercar y poner en contacto la superficie del forro de fricción del laminado soportado por el elemento de soporte y presionar el laminado, y a continuación alejarse del laminado para interrumpir la aplicación de presión al mismo

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una vista en perspectiva que ilustra un método y un aparato según una realización de acuerdo con la invención.

La figura 2 es una sección transversal que ilustra un laminado que está siendo unido térmicamente mediante el método y un aparato, tal como se muestra en la figura 1.

La figura 3 es una vista en planta del calentador del aparato de la figura 1.

La figura 4 es una vista parcial en alzado de un soporte del laminado de un aparato según una realización de la invención.

La figura 5 es una sección transversal parcial de un soporte del laminado de un aparato según una realización de la invención.

La figura 6 es una vista parcial lateral de un soporte del laminado de la figura 4 y de la figura 5 el cual todavía no está mecanizado para realizar los orificios.

La figura 7 es una vista parcial lateral que ilustra el soporte del laminado de la figura 5 cuando está siendo fabricado.

La figura 8 es una vista en perspectiva de una espiga de un ejemplo utilizable para el soporte del laminado de la figura 5.

La figura 9 es una vista parcial en alzado de un soporte del laminado de un aparato según una realización de la invención.

La figura 10 es una vista parcial superior de un soporte del laminado de la figura 9.

La figura 11 es una vista parcial en alzado del soporte del laminado de la figura 9 que presenta proyecciones realizadas mediante la inserción de espigas en orificios.

La figura 12 es una sección transversal lateral que ilustra un método y un aparato según otra realización de la invención.

La figura 13 es una vista en perspectiva de un laminado de un ejemplo utilizado en el método de la invención.

La figura 14 es una vista superior del laminado de la figura 13.

La figura 15 es una sección transversal que ilustra el laminado de la figura 13 cuando está siendo calentado.

Mejor método de poner en práctica la invención

El material del calefactor radiador de calor para ser utilizado en el método de unión térmica y en el aparato de la invención puede presentar cualquier estructura y estar realizado en cualquier material con tal de que se pueda llevar a las proximidades de por lo menos un elemento de laminado y que pueda emitir calor radiante y transferirlo al elemento de modo uniforme. Ejemplos típicos son los calefactores provistos de un alojamiento realizado en metal de alta conductividad térmica, tal como hierro, acero, aluminio, acero inoxidable, aleación de aluminio, bronce o cobre, por ejemplo, un calefactor en fundición de aluminio, una placa de calentamiento por inducción, un calefactor que se aloja en un cartucho calefactor y un calefactor de infrarrojo remoto. También es posible calentar un medio térmico cargado en un alojamiento, o cargar eléctricamente un metal capaz de generar calor mediante la utilización de un anillo deslizante de manera que el propio metal genere calor. Por otra parte, la forma del calefactor radiador de calor no está particularmente limitada especialmente en la medida en que por lo menos un elemento de laminado se pueda llevar a la proximidad del calefactor radiador de calor, y que puede ser diseñado adecuadamente dependiendo de la forma del laminado. La superficie del calefactor radiador de calor está revestida preferiblemente con un revestimiento negro para mejorar la eficiencia de la radiación.

Adicionalmente, el calefactor radiador de calor puede comprender un calentador y un soporte del laminado, en donde el soporte del laminado está en contacto con el calentador y emite el calor transferido desde el calentador por conducción. En esta realización, por lo menos un elemento de laminado está soportado en la proximidad del soporte del laminado, y es calentado mediante un calor radiante emitido desde el soporte del laminado calentado por el calentador a través de conducción de calor. Ejemplos de calentadores apropiados para esta realización incluyen dicho descrito calentador que presenta un alojamiento de metal, y el calentador que emite el calor generado por calentamiento de un medio térmico cargado en un alojamiento. Este método reduce los costes de producción debido a que el propio calentador no necesita que esté construido dentro de una forma complicada para adaptarlo al laminado. También mejora la eficiencia de producción puesto que se pueden unir varios laminados al mismo tiempo mediante varios soportes del laminado que se montan fácilmente en contacto con un calentador.

La forma del soporte del laminado no está particularmente limitada en la medida en que por lo menos un elemento de laminado se pueda disponer en la proximidad del soporte del laminado, y se pueda diseñar adecuadamente dependiendo de la forma del laminado. El material del soporte del laminado no está especialmente limitado con tal de que él pueda ser calentado por el calentador por medio de conducción de calor, y generalmente se prefiere un metal, tal y como de hierro, acero, acero inoxidable, aluminio o aleación de aluminio. La superficie del soporte del laminado está revestida preferiblemente con un revestimiento negro para mejorar la eficiencia de la radiación.

El método de soportar el laminado en la proximidad del calefactor radiador de calor (o el soporte del laminado del calefactor radiador de calor) no está especialmente restringido. Por ejemplo, la cara del calefactor radiador de calor (o el soporte del laminado del calefactor radiador de calor) para ser llevada en las proximidades del laminado puede presentar unas partes que se ponen en contacto con el laminado para soportarlo, por ejemplo proyecciones formadas en la cara. En una realización como ésta, resulta necesario minimizar la zona de contacto entre el calefactor radiador de calor (o el soporte del laminado del calefactor radiador de calor) y el laminado para calentar por lo menos un elemento de laminado uniformemente y para impedir la transferencia del revestimiento en el laminado, y el laminado está soportado preferentemente mediante contacto por puntos o contacto por líneas. Para impedir que el revestimiento en el cuerpo de zapata de freno se transfiera a las proyecciones, las proyecciones pueden ser revestidas con un polímero resistente a la liberación de calor.

Entre los ejemplos del polímero resistente a la liberación de calor para revestir la superficie del soporte de la corona de zapata, se incluyen gomas de silicona, resinas de silicona, resinas de goma-fluor y de fluor-carbón.

Entre los ejemplos de gomas de silicona, se incluyen aquellas producidas a partir de un órgano-polisiloxano, tal como una goma cruda de dimetil-polisiloxano, goma cruda de metil-fenil-polisiloxano, goma cruda de metil-vinil-polisiloxano, goma de ciano, alqui-metil-polisiloxano o goma cruda de fluoro-alquil, metil, polisiloxano, mediante el vulcanizado de ésta con un agente vulcanizador, tal y como puede ser un peróxido orgánico. Estos se pueden combinar con un relleno inorgánico, tal y como polvo de sílice, aero gel de sílice, sílice calcinado diatomea, caolín calcinado, carbonato cálcico, polvo de óxido de hierro, polvo de silicato de zirconio, polvo de óxido de titanio o polvo de óxido de cinc. También se pueden añadir aditivos, tales como nitrato de circonil, circonatos metálicos, silicato de zirconio, negro de humo o polvo de Teflón.

Entre los ejemplos de resinas de silicona, se incluyen resina metil-silicona, resina fenil-metil-silicona, resina de silicona alqui-modificada y resina de silicona melamina-modificada. También se pueden añadir aquí aditivos, tales como polvo de aluminio para que mejore la resistencia al calor.

Entre los ejemplos de resinas de goma-fluor, se incluyen copolímeros de trifluorocloroetileno y fluorido vinildieno y copolímeros de hexafluoropropileno y fluorido vinildieno.

Entre los ejemplos de resinas de fluorcarbón, se incluyen politetrafluoroetileno (Teflón-PTFE), politrifluorocloroetileno, copolímeros de tetrafluoroetileno y hexafluoropropileno, y polímeros y copolímeros de vinilfluorido, de vinildieno fluorido y de diclorodifluoroetileno.

El espesor del revestimiento de tales polímeros resistentes a la liberación de calor no está especialmente restringido, y los espesores preferidos prefieren dependen de los tipos de los polímeros resistentes a la liberación de calor. En casos de gomas de silicona y goma-fluor, es preferible 200 a 700 \mum, con mayor preferencia entre 300 y 500 \mum. En casos de resinas de silicona y resinas de fluor-carbón, es preferible de 10 a 100 \mum, con mayor preferencia entre 20 y 50 \mum.

La proyección en la superficie del calefactor radiador de calor (o la superficie del soporte del laminado del calefactor radiador de calor) también puede realizarse practicando un orificio en el calefactor radiador de calor, e insertando dentro de éste una espiga la cual sobresale parcialmente a partir de la abertura del orificio. Las proyecciones formadas en la superficie de metal del calefactor radiador de calor por moldeo o un método similar se pueden deteriorar rápidamente. Formando las proyecciones mediante la inserción de espigas en los orificios hechos en el calefactor radiador de calor se facilita el cambio de las espigas gastadas. El deterioro de las proyecciones y el número de cambios de espigas se puede reducir con la utilización de espigas de materiales duros, tal como acero templado. Las espigas que presentan un revestimiento de dichos polímeros resistentes a la liberación de calor también se pueden utilizar. Las formas del orificio y de la espiga no están especialmente restringida con tal de que una proyección de una altura uniforme sobresalga desde la abertura del orificio cuando se presiona.

Cuando por lo menos un elemento de laminado se dispone en las proximidades del calefactor radiador de calor, el espacio entre el laminado y el calefactor radiador de calor enfrentados entre sí se prevé preferentemente tan estrecho como sea posible, por ejemplo, entre 0,1 y 0,4 mm, preferentemente entre 0,2 y 0,4 mm.

Para un calentamiento eficiente mediante el calor radiante emitido por el calefactor radiador de calor, el laminado a ser unido por unión térmica presenta preferiblemente un elemento de metal como elemento a ser dispuesto en las proximidades del calefactor radiador de calor. El adhesivo no está especialmente restringido, y puede ser seleccionado de entre varios adhesivos, tal y como adhesivos de solvente que se evapora, adhesivos de fijación por temperatura y adhesivos de fusión en caliente, dependiendo de los materiales de los elementos y las utilizaciones de los productos unidos.

Como unión térmica y aparato de una realización de acuerdo con la invención, a continuación se expondrá un método y un aparato para producir un conjunto de zapatas de freno para frenos de tambor de vehículos. La zapata de freno para frenos de tambor se realiza generalmente mediante la unión de un forro de fricción a un cuerpo de zapata de freno metálico con un adhesivo. El cuerpo de zapata de freno comprende generalmente una corona de zapata en forma de banda arqueada curvada a lo largo y una nervadura de zapata que sobresale radialmente hacia el interior desde una cara radialmente interior de la corona de zapata. El forro de fricción presenta generalmente un espesor uniforme, y está laminado en una cara radialmente exterior de la corona de zapata del cuerpo de zapata de freno con un adhesivo interpuesto entre ellos dos, y es calentado y presionado para unirse.

La figura 1 es una vista en perspectiva parcial que ilustra un método de unión térmica y un aparato de una realización de acuerdo con la invención. La figura 2 es una sección transversal del método de unión térmica y del aparato de la figura 1. En esta realización, un elemento de laminado 1 es el cuerpo de zapata de freno 11, y otro elemento es el forro de fricción 12 que está laminado en la cara exterior radialmente de la corona de zapata 111 del cuerpo de zapata de freno 11 con el adhesivo 13 interpuesto entre ellos dos.

El cuerpo de zapata de freno 11 tiene la corona de zapata 111 en forma de banda arqueada curvada a lo largo y la nervadura de zapata 112 que se extiende en una dirección de la longitud de la corona de zapata 111 a lo largo del centro de la anchura de la corona de zapata 111 y sobresale radialmente hacia el interior desde el arco circular.

El cuerpo de zapata de freno 11 está formado de un metal, preferentemente un acero SPC en palastro, y también se pueden utilizar otros metales, tal como aluminio o aleación de aluminio.

El cuerpo de zapata de freno puede estar revestido con un revestimiento, tal y como una imprimación. El revestimiento con imprimación en el cuerpo de la zapata de freno es para impedir la herrumbre y proteger de la corrosión, y ejemplos de imprimaciones son resinas comúnmente utilizadas como adhesivos. Por ejemplo, una solución de un adhesivo, tal y como un adhesivo resina fenólica o un adhesivo resina epóxida, disueltas en un solvente, tal y como metanol, metil etil cetona o tolueno, se aplica al cuerpo de la zapata de freno y después se seca retirando el solvente con calor, para formar un revestimiento de imprimación en la superficie del cuerpo de la zapata de freno.

Los forros de fricción 12 forman la superficie de fricción del conjunto de la zapata de freno, y está hecho de materiales no metálicos. Por ejemplo, el forro de fricción 12 para ser utilizado en la invención puede estar hecho por mezcla de fibras cortas, tal y como fibras cortas de asbestos o fibras de vidrio, con una resina aglomerante de fijación por temperatura, y que forma la mezcla dentro de una hoja curvada con presión y calor.

El adhesivo 13 se aplica a la cara externa radialmente de la corona de zapata 111 del cuerpo de zapata de freno 11 y a la cara interna radialmente del forro de fricción 12, y se seca con chorro de aire caliente. La corona de zapata 111 y el forro de fricción 12 son laminados después con el adhesivo 13 interpuesto entre ellos dos, para formar el laminado 1. El adhesivo 13 es generalmente un adhesivo de fijación por temperatura, y los ejemplos preferidos son adhesivos de resina fenólica de fijación por temperatura y adhesivos de resina epóxida de fijación por temperatura, los cuales son especialmente resistentes al impacto, al curvado y a los desprendimientos.

En el aparato representado en las figuras 1 y 2, el calefactor radiador de calor 2 comprende el calentador de tipo lámina 21 y los varios soportes del laminado 22 que están montados en el calentador 21 con sus bases en contacto con el calentador 21. Como se muestra en la figura 3, en el calentador 21 de esta realización, el cartucho calentador SUS 211 está montado en aluminio fundido y tiene los terminales 212. Cada soporte del laminado 22 tiene la cara curvada 221 capaz de ser cubierta por la cara interna radialmente de la corona de zapata 111, el surco estrecho 222 para acoger la nervadura de zapata 112 sin que entren en contacto la nervadura de la zapata 112 con el soporte del laminado 22, y un elemento de soporte el cual es un soporte de corona de zapata que comprende seis proyecciones 4 formadas en la cara curvada 221. Cada surco 222 es más ancho que el espesor de la nervadura de zapata 112.

El grado de la curva de la cara curvada 221 puede ser tal que la cara curvada 221 es acogida por la corona de zapata 111 en la proximidad de la cara interna radialmente. En el aparato tal y como se muestra en las figuras 1 y 2, el arco circular de la cara curvada 221 tiene un radio más pequeño que el de la cara interna radialmente de la corona de zapata 111, y los extremos superiores de las proyecciones 4 de la misma altura entran en contacto con la cara interna radialmente de la corona de la zapata 111 para soportar el laminado 1.

Si bien el soporte de la corona de zapata en el aparato como se representa en la figura 1 y 2 comprende seis proyecciones lineales 4, el número de las proyecciones no está limitado, y las proyecciones lineales se pueden reemplazar por una o más proyecciones de contacto por puntos, tal y como proyecciones hemisféricas.

La figura 2 muestra la nervadura de la zapata 112 insertada en el surco estrecho 222 del soporte del laminado 22 sin que entre en contacto con las paredes interiores del surco, y el soporte de la corona de zapata que comprende las seis proyecciones 4 es un contacto por líneas con la cara interna radialmente de la corona de zapata 111 para soportar el laminado 1. En las figuras 1 y 2, si bien la base 223 del surco estrecho 222 está doblado tan próximo de la base de la nervadura de la zapata 112 como es posible, ella puede ser plana o puede estar estriada completamente en la base del soporte del laminado 22 puesto que la nervadura de la zapata es generalmente estrecha y puede ser calentada uniformemente por radiación en los lados.

La unidad de presión 3 presenta una banda de presión 31, tal como una banda de un material elástico, que tiene una cara curvada capaz de ajustarse con la superficie del forro de fricción 12 del laminado 1, y un soporte de la banda que presiona 32 que soporta la banda de presión 31. Ambos extremos de la banda de presión 31 están soportados mediante el soporte de la banda que presiona 32, y la restante parte de presión entre ambos extremos tiene elasticidad de muelle. La unidad de presión 3 puede ser de un cuerpo que hace una combinación con todos los varios soportes del laminado 22, o pueden ser varios cuerpos que hacen combinaciones con los varios soportes del laminado respectivamente. Si bien sólo se muestra una unidad de presión 3 encima de un soporte del laminado 22 en las figuras 1 y 2, una unidad de presión 3 está dispuesta encima de cada soporte del laminado 22.

La figura 4 es una vista parcial en alzado de otra realización del soporte del laminado utilizable en el aparato de las figuras 1 y 2. En la cara curvada 221 del soporte del laminado 22 hay hechos varios orificios 224 que están en la sección transversal mayor del arco y que se extienden perpendicularmente a la dirección de curvado. Como se muestra en la figura 5, las espigas cilíndricas 5, que tienen una sección transversal circular del mismo radio que el de la sección transversal mayor del arco de los orificios 224, están insertadas en los orificios 224. Las espigas 5 sobresalen parcialmente a partir de las aberturas de los orificios 224, para formar las proyecciones 4. La figura 6 muestra una vista parcial lateral del soporte del laminado 22 antes de que se hagan los orificios, la figura 7 ilustra las espigas 5 que se están insertando en los orificios 224 hechos en la cara curvada 221 del soporte del laminado 22. Haciendo las hendiduras 51 en la superficie de las espigas 5 como se muestra en la figura 8 se reduce además la zona de contacto entre las proyecciones y la corona de la zapata.

La figura 9 es una vista parcial en alzado del soporte del laminado 22 que tiene varios orificios 224 que tienen cada uno una abertura circular en la cara curvada 221 y que se extienden dentro del soporte del laminado 22, y la figura 10 es una vista parcial superior del soporte del laminado 22. Las espigas cilíndricas 5 cada una con un extremo mecanizado de forma esférica están insertadas en los orificios 224 a través de las aberturas en la cara curvada 221 en las direcciones de las flechas. Como se muestra en la figura 11, las espigas 5 sobresalen parcialmente desde los orificios 224 para formar las proyecciones 4. Las espigas son preferentemente de quita y pon para facilitar el cambio de las espigas gastadas.

La figura 12 es una sección transversal de un elemento de soporte de otra realización que puede utilizarse en el aparato de las figuras 1 y 2. La cara curvada 221 del soporte del laminado 22 de esta realización tiene un radio más grande que el de la cara interna radialmente de la corona de zapata 111. Teniendo un radio mayor que el de la corona de zapata 111, la cara curvada 221 entra en contacto linealmente con solo dos extremos de la corona de zapata 111 para soportar la totalidad del laminado 1. Esto es, en esta realización, la cara curvada 221 del propio soporte del laminado 22 trabaja parcialmente como el elemento de soporte.

La figura 13 es un vista en perspectiva de otra realización de un laminado para zapata de freno. El cuerpo de la zapata de freno 11 para la zapata de freno tiene una forma en arco circular con dos extremos casi en frente el uno con el otro, y tiene un par de nervaduras de zapata 112 paralelas que se extienden desde ambos bordes laterales de la corona de zapata 111 radialmente hacia el interior en relación con la forma de arco circular. Cada extremo 113 de la corona de zapata 111 está doblemente plegado radialmente hacia el interior en relación con la forma de arco circular para formar una forma en M junto con las nervaduras de zapata 112. Si bien los dos forros de fricción 12 están laminados en la cara radialmente exterior de la corona de zapata 111 con el adhesivo 13 interpuesto entre el forro de fricción 12 y la corona de zapata 111, el número y la forma de los forros de fricción 12 se puede alterar dependiendo de las condiciones de los sucesivos calentamiento y presionado y dependiendo del aparato para esto. Si los bordes laterales de la corona de zapata 111 son redondeados, los forros de fricción 12 son laminados preferentemente sólo en la zona plana de la cara exterior radialmente de la corona de zapata 111 como se muestra en la figura 14.

La figura 15 es una sección transversal que ilustra el laminado de la figura 14 siendo calentado por un método de una realización de acuerdo con la invención. Un par de calefactores radiadores de calor 2 que tienen las respectivas caras planas dispuestas de tal manera que las caras planas están en la proximidad de los lados exteriores de las nervaduras de zapata 112 del cuerpo de zapata de freno 11 respectivamente, para calentar el cuerpo de zapata de freno 11 con calor radiante. Varias proyecciones 4 en las caras planas del calefactor radiador de calor 2 están en contacto con los lados exteriores de las nervaduras de zapata 112 para soportar el laminado 1. Mientras que el laminado 1 está siendo calentado de tal manera, los forros de fricción 12 son presionados hacia el cuerpo de zapata de freno 11 para que se unan.

A partir de aquí, se describirá el procedimiento de unión de un laminado con calor y presión utilizando el aparato de las figuras 1 y 2. Primero se aplica un adhesivo de fijación por temperatura a la cara radialmente exterior de la corona de zapata 111 del cuerpo de zapata de freno 11 y a la cara radialmente interior del forro de fricción 12, y después se seca en un horno de chorro de aire caliente. La corona de zapata 111 y el forro de fricción 12 son laminados después con el adhesivo de fijado por calor seco interpuesto entre los dos, para preparar el laminado 1.

Posteriormente, como indica la flecha blanca en la figura 1, la nervadura de zapata 112 del cuerpo de zapata de freno 11 del laminado 1 se inserta en el surco estrecho 222 del soporte del laminado 22 de tal manera que él no toca las paredes del surco estrecho 222. Varias proyecciones 4, las cuales construyen un soporte de corona de zapata, en la cara curvada 221 del soporte del laminado 22 se ponen en contacto por líneas con la cara radialmente interna de la corona de zapata 111, para soportar el laminado 1. La unidad de presión 3 desciende en la dirección de la flecha blanca para acercar el laminado 1, y la banda de presión 31 se pone en contacto con la superficie del forro de fricción 12 y presiona el laminado 1. A la sazón, la corona de zapata 111 y el forro de fricción 12 son presionados y unidos en uno con el otro con el adhesivo 13 mediante la banda de presión 31 uniformemente en la totalidad de la superficie de contacto de unión. La presión es generalmente de 7 kg/cm^{2} o más, preferentemente entre 7 y 30 kg/cm^{2}. La temperatura de calentamiento depende del tipo del adhesivo, y la temperatura preferida es generalmente tal que la corona de zapata 111 y la nervadura de zapata 112 se calientan por calor radiante entre 220 y 300ºC durante un tiempo comprendido entre 2 y 5 minutos. El tiempo de calentamiento y de presión depende de, por ejemplo, la temperatura del soporte del laminado 22, el material del cuerpo de zapata de freno 11, del tipo del adhesivo y de los huecos que separan el soporte del laminado 22 de la cara interna radialmente de la corona de zapata 111 y de los lados de la nervadura de zapata 112. Cuando el cuerpo de zapata de freno 11 está formado de acero SPC, la corona de zapata 111 tiene un espesor de entre 1,4 y 2,6 mm, la nervadura de zapata 112 tiene un espesor de entre 3,2 y 4,5 mm, los espacios que separan el soporte del laminado 22 de la cara interna radialmente de la corona de zapata 111 y de los lados de la nervadura de zapata 112 son de 0,1 a 0,4 mm, y la temperatura del soporte del laminado 22 es de 220 a 300ºC, generalmente, el forro de fricción 12 se puede unir fuertemente a la corona de zapata 111 mediante calentamiento y presionado durante un tiempo comprendido entre 2 y 5 minutos.

Después de la unión, la unidad de presión 3 sube y se aleja del laminado 1 en la dirección opuesta a la de la flecha, para dejar de aplicar presión al laminado 1 .

Ejemplo 1

Los cuerpos de zapatas de freno formados de acero SPC (espesor de la corona de la zapata: 1,6 mm, espesor de la nervadura de la zapata: 3,2 mm) y forros de fricción eran unidos respectivamente mediante la utilización del aparato como se muestra en la figura 1. Los forros de fricción utilizados es un forro de asbesto, el cual era producido mediante el curado de una mezcla de fibra de asbestos, una resina fenólica aglomerante, un lubricante y un agente que controla la fricción con presión y temperatura, y un forro libre de asbestos, el cual se producía mediante el curado de una mezcla de fibra de vidrio, fibra orgánica, una resina fenólica aglomerante, un lubricante y un agente que controla la fricción con presión y temperatura. CEMEDINE CS2711 (nombre registrado, resina fenólica en base nitrilo modificado producida por Cemedine Co., Ltd) se utilizaba como un adhesivo. El soporte del laminado utilizado estaba formado de aluminio y revestido negro. La cara curvada del soporte del laminado se calentaba a 270ºC, y un laminado producido mediante la laminación del cuerpo de zapata de freno y el forro de fricción con el adhesivo interpuesto entre ellos dos se montaba en el soporte del laminado (el hueco entre la cara curvada del soporte del laminado y la cara radialmente interior de la corona de zapata, a saber la altura de las proyecciones: 0,2 mm; el hueco entre las paredes laterales del surco estrecho y los lados de la nervadura de zapata: 0,4 mm), y se calentaba y se presionaba durante 3,5 minutos a una presión de 20 kg/cm^{2}. La temperatura del cuerpo de zapata de freno subía a 260ºC a los dos minutos después del principio del presionado y del calentamiento, y se mantenía entonces casi uniforme a 260ºC. Mediante mediciones de la fuerza de unión entre los forros de fricción y los cuerpos de zapata de frenos en los conjuntos producidos de zapatas de freno, se encontraban fuertemente unidos tanto los forros de asbestos como los forros libres de asbestos con una fuerza de cizalladura de 16,8 kN.

Aplicabilidad industrial

Mediante el uso del método de unión térmica y del aparato según la invención, la unión por calor y presión utilizando adhesivos, como es el caso de unión de la corona de zapata del cuerpo de zapata de freno y el forro de fricción, se puede llevar a cabo rápidamente con una buena eficiencia de calentamiento, y la unión de varios productos se puede producir continuamente mediante la utilización de un equipamiento simple. Además, debido a que el calentamiento no se lleva a cabo mediante conducción de calor desde un calentador sino mediante calor radiante emitido desde un calefactor, cualquier revestimiento en laminado revestido no se desprende ni se transfiere al calentador. Por ello, el método y el aparato de la invención resultan especialmente adecuados para la unión de elementos revestidos con adhesivos mediante calentamiento y presión.

Claims

1. Método de unión térmica para unir por lo menos dos elementos entre sí con un adhesivo presionando y calentando un laminado formado mediante la laminación de los elementos uno sobre el otro, estando el adhesivo interpuesto entre éstos, que comprende:

disponer por lo menos un elemento de laminado en las proximidades de un calefactor radiador de calor, y presionar el laminado, en un estado en que el calor radiante se aplica a porciones de dichos por lo menos dos elementos que deben ser unidos,

en el que el calefactor radiador de calor comprende un elemento calentador y un soporte del laminado el cual está en contacto con el elemento calentador, con transferencia de calor desde el elemento calentador al soporte del laminado por conducción térmica, emitiendo el soporte del laminado calor radiante al laminado, poniéndose el soporte del laminado en contacto por puntos o en contacto por líneas con por lo menos un elemento de laminado de tal manera que el laminado esté soportado por el soporte del laminado y es presionado en el estado de aplicación de calor radiante, en el que un elemento de laminado es un cuerpo de zapata de freno, el cual comprende una corona de zapata en forma de banda arqueada curvada en el sentido longitudinal y una nervadura de zapata que sobresale radialmente hacia el interior desde una cara radialmente interior de la corona de zapata, y el otro elemento de laminado es un forro de fricción laminado en una cara radialmente exterior de la corona de zapata del cuerpo de zapata de freno, con el adhesivo interpuesto entre ellos, y

en el que el cuerpo de zapata de freno está dispuesto en las proximidades del calefactor radiador de calor.

2. Método según la reivindicación 1, en el que varios laminados son unidos simultáneamente utilizando varios soportes del laminado mediante la sujeción de cada laminado con un respectivo soporte del laminado con por lo menos un elemento de laminado dispuesto en las proximidades de y parcialmente en contacto con el soporte del laminado, y estando presionado el laminado en el estado de aplicación de calor radiante.

3. Método según la reivindicación 1, en el que por lo menos un elemento de laminado es calentado entre 220 a 300ºC con el calor radiante, y el laminado es presionado a una presión de 7 kg/cm^{2} o más.

4. Método según la reivindicación 1, en el que el cuerpo de la zapata de freno comprende una corona de zapata en forma de banda arqueada curvada en el sentido longitudinal y una nervadura de zapata, la cual sobresale radialmente hacia el interior desde una cara radialmente interior de la corona de zapata y se extiende en una dirección de la longitud de la corona de zapata a lo largo del centro de la anchura de la corona de zapata.

5. Método según la reivindicación 1, en el que el cuerpo de zapata de freno está revestido con una imprimación.

6. Método según la reivindicación 1, en el que el calefactor radiador de calor presenta una superficie negra.

7. Método según la reivindicación 1, en el que el soporte del laminado presenta unas proyecciones en su superficie, para el contacto por puntos o el contacto por líneas con por lo menos un elemento de laminado.

8. Método según la reivindicación 7, en el que las proyecciones son de un tamaño tal que por lo menos un elemento de laminado está distanciado entre 0,1 y 0,4 mm a partir de la superficie del soporte del laminado.

9. Aparato para unir por lo menos dos elementos entre sí con un adhesivo mediante presionado y calentamiento de un laminado formado por laminación de por lo menos dos elementos estando el adhesivo interpuesto entre ellos, que comprende un calefactor radiador de calor, un elemento de soporte para soportar el laminado de tal manera que por lo menos un elemento de dichos por lo menos dos elementos esté dispuesto en la proximidad del calefactor radiador de calor, y una unidad de presión adaptada para acercar, contactar y presionar el laminado soportado por el elemento de soporte y alejarse a continuación del laminado para interrumpir la aplicación de la presión al laminado, comprendiendo el calefactor radiador de calor un elemento calentador y un soporte del laminado, estando el soporte del laminado en contacto con el elemento calentador para transferir calor, desde el elemento calentador al soporte del laminado, mediante conducción térmica, emitiendo el soporte del laminado calor radiante para calentar unas porciones de los por lo menos dos elementos que deben ser unidos, y comprendiendo el elemento de soporte una cara adaptada para estar en la proximidad de por lo menos un elemento de laminado, y estando formado el elemento de soporte en la cara del soporte del laminado de tal manera que cuando por lo menos un elemento está dispuesto en la proximidad de la cara del soporte del laminado, el elemento de soporte entra en contacto por puntos o en contacto por líneas con por lo menos un elemento para soportar el laminado, en el que un elemento de laminado es un cuerpo de zapata de freno, que comprende una corona de zapata en forma de banda arqueada curvada en el sentido longitudinal y una nervadura de zapata que sobresale radialmente hacia el interior desde una cara radialmente interior de la corona de zapata, y el otro elemento de laminado es un forro de fricción laminado en una cara radialmente exterior de la corona de zapata del cuerpo de zapata de freno con el adhesivo interpuesto entre ellos,

en el que la unidad de presión está adaptada para acercar y para poner en contacto la superficie del forro de fricción del laminado soportado por el elemento de soporte y para presionar el laminado, y para alejarse a continuación del laminado para interrumpir la aplicación de la presión al mismo.

10. Aparato según la reivindicación 9, en el que el calefactor radiador de calor comprende el calefactor y varios soportes del laminado que se ponen en contacto con el calefactor, y la unidad de presión está adaptada para presionar simultáneamente varios laminados soportados mediante soportes del laminado.

11. Aparato según la reivindicación 9, en el que el cuerpo de zapata de freno comprende una corona de zapata en forma de banda arqueada curvada en el sentido longitudinal y una nervadura de zapata, la cual sobresale radialmente hacia el interior desde una cara radialmente interior de la corona de zapata, y se extiende en una dirección de la longitud de la corona de zapata a lo largo del centro de la anchura de la corona de zapata.

12. Aparato según la reivindicación 11, en el que la unidad de presión tiene una banda de presión que presenta una cara curvada capaz de ajustarse a la superficie del forro de fricción del laminado, y un soporte de la banda de presión que soporta la banda de presión.

13. Aparato según la reivindicación 11, en el que el calefactor radiador de calor comprende un calentador y un soporte del laminado que se pone en contacto con el calentador para conducir el calor desde el calefactor y para emitir calor radiante y comprendiendo el elemento de soporte una cara capaz de acercarse al cuerpo de zapata de freno del laminado, y en el que el elemento de soporte está formado en la cara del soporte del laminado de tal manera que cuando por lo menos un elemento está dispuesto en la proximidad de la cara del soporte del laminado, el elemento de soporte entra parcialmente en contacto con el cuerpo de zapata de freno para soportar el laminado.

14. Aparato según la reivindicación 13, en el que el soporte del laminado presenta una cara curvada y una ranura estrecha, siendo capaz la cara curvada de ajustarse a la cara radialmente interna de la corona de la zapata y con un radio mayor que un radio de la cara radialmente interna de la corona de la zapata, estando la ranura estrecha destinada a alojar la nervadura de zapata sin entrar en contacto con la nervadura de zapata, y en el que la cara curvada actúa como elemento de soporte en una parte en la que la cara curvada entra en contacto con la corona de la zapata cuando el laminado está soportado por el soporte del laminado, con la cara radialmente interna de la corona de zapata dispuesta en la proximidad de la cara curvada del soporte del laminado, y con la corona de la zapata alojada en la ranura estrecha.

15. Aparato según la reivindicación 9, en el que la cara es negra.

16. Aparato según la reivindicación 9, en el que el elemento de soporte presenta unas proyecciones que se extienden desde la cara del soporte del laminado, para el contacto por puntos o el contacto por líneas con por lo menos un elemento de laminado.

17. Aparato según la reivindicación 16, en el que las proyecciones son de un tamaño tal que por lo menos un elemento de laminado está distanciado entre 0,1 y 0,4 mm de la superficie del soporte del laminado.

18. Aparato según la reivindicación 9, en el que el cuerpo de zapata de freno comprende una corona de zapata en forma de banda arqueada curvada en el sentido longitudinal y una nervadura de zapata, que sobresale radialmente hacia el interior desde una cara radialmente interior de la corona de zapata y se extiende en una dirección de la longitud de la corona de zapata a lo largo del centro de la anchura de la corona de zapata;

en el que el calefactor radiador de calor comprende un calentador y un soporte del laminado que se pone en contacto con el calefactor para conducir el calor desde el calefactor y para emitir calor radiante y comprendiendo el elemento de soporte una cara capaz de acercarse al cuerpo de la zapata de freno del laminado;

en el que el elemento de soporte está formado en la cara del soporte del laminado de tal manera que cuando por lo menos un elemento está dispuesto en la proximidad de la cara del soporte del laminado, el elemento de soporte se pone parcialmente en contacto con el cuerpo de la zapata de freno para soportar el laminado;

en el que el soporte del laminado presenta una cara curvada y una ranura estrecha, siendo capaz la cara curvada de ajustarse a la cara radialmente interna de la corona de la zapata, estando la ranura estrecha destinada a alojar la nervadura de la zapata sin entrar en contacto con la nervadura de la zapata; y

en el que el elemento de soporte es un dispositivo de soporte de corona de la zapata que comprende por lo menos una proyección formada en la cara curvada del soporte del laminado.

19. Aparato según la reivindicación 18, en el que la superficie de la proyección de la cara curvada está revestida con un polímero resistente a la liberación de calor.

20. Aparato según la reivindicación 18, en el que está insertada una espiga en un orificio realizado en el soporte del laminado de tal manera que una parte de la espiga sobresale de la cara curvada para formar la proyección.