ES2242885T3

ES2242885T3 - Elemento de construccion compuesto y procedimiento para su obtencion.

Info

Publication number: ES2242885T3
Application number: ES02779447T
Authority: ES
Inventors: Ulrich Endemann; Stefan Glaser; Martin Volker
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 2001-10-09
Filing date: 2002-10-01
Publication date: 2005-11-16
Anticipated expiration: 2022-10-01
Also published as: WO2003031095A1; JP2005504640A; EP1436105A1; DE10149633A1; DE50203160D1; US20040194281A1; EP1436105B1; ATE295764T1

Abstract

Procedimiento para la obtención de un elemento de construcción compuesto a partir de un elemento de construcción metálico (4) y de una estructura de material sintético (1), caracterizado porque el elemento de construcción metálico, que dispone al menos de una superficie con al menos un borde estampado o un cuello estampado (7), y la estructura de material sintético se prensan conjuntamente con ayuda de uno o varios útiles para el ensamblaje (11, 13, 26, 29, 32, 37), penetrando el borde/el cuello estampado con unión geométrica y por adherencia la estructura de material sintético o atravesándola por completo.

Description

Elemento de construcción compuesto y procedimiento para su obtención.

La invención se refiere a un elemento de construcción compuesto, especialmente se refiere a una unión material sintético/metal, que presenta una unión geométrica y una unión por adherencia, a un procedimiento para su fabricación, así como al empleo de este elemento de construcción compuesto como pieza de construcción o como componente para pieza de construcción para la construcción de automóviles, de aeronaves o de buques o en la fabricación de aparatos domésticos o eléctricos. Además la invención se refiere a módulos frontales, a soportes frontales, a cápsulas para asientos, a estructuras para asientos, a puertas laterales, a soportes para el tablero de instrumentos, a soportes para el funcionamiento de las puertas, a módulos para el funcionamiento de las puertas, a portones traseros, a máquinas lavadoras, a frigoríficos o a máquinas para el fregado de la vajilla que contienen el elemento de construcción compuesto según la invención.

La publicación EP-A 0 370 342 se refiere a una pieza ligera. Ésta dispone de un cuerpo de base en forma de cápsula, cuyo recinto interno presenta nervaduras de refuerzo, que están unidas rígidamente con el cuerpo de base. Las nervaduras de refuerzo están constituidas por material sintético sobreinyectado, verificándose su unión con el cuerpo de base en puntos discretos de unión a través de perforaciones en el cuerpo de base, a través de las cuales pasa el material sintético y sobresale por encima de su superficie. Este procedimiento de sobreinyección de las masas de material sintético sobre la chapa metálica insertada en el útil de colada por inyección es muy complejo y muy sensible a las tolerancias. Éste requiere un elevado coste relativo a la ingeniería del útil. Frecuentemente no puede evitarse una elevada proporción en material de desecho. Además se necesita para cada nueva variante o bien modificación del modelo un nuevo útil para la colada por inyección, la mayoría de las veces complicado, lo cual encarece todavía más el procedimiento. Por lo tanto una fabricación en serie adolece frecuentemente de riesgos imponderables.

En la solicitud de patente europea EP-A 1 084 816 se describen otras técnicas de unión entre metal/material sintético. Éstas conducirían a una menor proporción en desechos de producto. A manera de ejemplo se divulga el pegado parcial o en toda la superficie del metal y del material sintético en las zonas de contacto, la formación ulterior de remaches de material sintético por medio de sobrefusión en las perforaciones de la chapa metálica, la unión con tornillos o con ganchos de acción rápida así como mediante la unión por rebordeado de cubrejuntas sobre la chapa metálica en la zona de los bordes o de las perforaciones de la estructura de material sintético. Sin embargo, estas tecnologías de unión hacen necesario bien el empleo de otros materiales, por ejemplo pegamentos o tornillos, o de etapas adicionales del procedimiento.

Finalmente, puede fabricarse un elemento de construcción compuesto por medio de otro procedimiento, que ha sido descrito en la solicitud de patente alemana, no publicada, con el número de expediente 100 14 332.6, que presenta un cuerpo de base en perfil hueco. El cuerpo de base en perfil hueco presenta una sección transversal de perfil hueco, que puede fabricarse según el procedimiento IHU (remodelación con elevada presión interna). Se une rígidamente, al menos, un elemento de construcción de material sintético con el cuerpo de base de perfil hueco. El elemento de construcción de material sintético está sobreinyectado sobre el cuerpo de base de perfil hueco y su unión con el cuerpo de base de perfil hueco se lleva a cabo en puntos discretos de unión mediante recubrimiento parcial o completo del cuerpo de base de perfil hueco.

La publicación EP-A-1078701 muestra, también, la fabricación de un componente compuesto constituido por un elemento de construcción metálico y una estructura de material sintético.

Los elementos de construcción compuestos de material sintético-metal, fabricados según el procedimiento precedentemente esquematizado, que se denominan también híbridos o elementos de construcción híbridos, encuentran aplicación, con una configuración correspondiente, en los vehículos automóviles. Los elementos de construcción híbridos presentan, en general, un cuerpo de base en forma de cápsula o un perfil hueco constituido por metal y una estructura de material sintético unida rígidamente con el mismo. El cuerpo de base metálico proporciona al elemento de construcción compuesto la rigidez y la resistencia básicas. La estructura de material sintético sirve, por un lado, para aumentar todavía más la rigidez y la resistencia, por otro lado para la integración funcional en el sentido de la formación de un sistema y de un módulo, además proporciona una reducción de peso. Las aplicaciones especialmente adecuadas para los elementos de construcción híbridos consisten en la fabricación de automóviles, por ejemplo los soportes frontales o bien los módulos frontales, los módulos para los tableros de instrumentos o bien los soportes para los tableros de instrumentos, soportes para el funcionamiento de las puertas o bien módulos para las puertas y elementos similares para portones traseros o bien para puertas traseras.

Teniendo en consideración las soluciones citadas del estado de la técnica, la invención tenía como cometido poner a disposición un elemento de construcción híbrido con empleo de un procedimiento de ensamblaje económicamente disponible, caracterizándose el componente híbrido, con un peso comparable, mediante una mayor rigidez y resistencia y siendo adecuado, sin más, para una fabricación en serie.

Según la invención se resuelve esta tarea por medio de un procedimiento para la fabricación de un elemento de construcción compuesto constituido por un elemento de construcción metálico y por una estructura de material sintético, prensándose conjuntamente el elemento de construcción metálico, que dispone de al menos una superficie con al menos un borde estampado o cuello estampado, y la estructura de material sintético con ayuda de uno o varios útiles para el ensamblaje, penetrando el borde/el cuello estampados con unión geométrica y con unión por adherencia en la estructura de material sintético o atravesando la misma.

En los puntos de ensamblaje puede conseguirse, mediante el prensado conjunto de la estructura de material sintético y del componente metálico, una unión duradera geométrica y por adherencia.

Para el ensamblaje, es decir para el prensado conjunto del elemento de construcción metálico y de la estructura de material sintético pueden emplearse prensas usuales, adecuadas para la transformación o bien para la remodelación de chapas o bien máquinas estampadoras y/o de embutición o máquinas ensambladoras similares que trabajen hidráulicamente o según otro principio de trabajo. Estas máquinas están equipadas, por regla general, con uno o varios útiles, que están adaptados tanto como sea posible al contorno del o bien de los componentes compuestos al menos por el lado de la estructura de material sintético así, especialmente, en la zona del punto de ensamblaje. Usualmente debe tenerse en consideración durante el ensamblaje, para evitar perforaciones o grietas, que el componente metálico y que la estructura de material sintético contrapuesta yazcan sobre el o sobre los puntos de unión/de ensamblaje o bien en su correspondiente proximidad inmediata, directamente y de forma plana con su lado posterior correspondiente sobre el útil o bien que los útiles correspondientes tengan en estas zonas puntos de aplique o de compresión conformados de manera correspondiente.

Para la fabricación de un número elevado de piezas las máquinas ensambladoras pueden estar equipadas con uno o con varios útiles, que estén adaptadas del modo más exacto posible a los contornos de los componentes a ser ensamblajes correspondientemente de los elementos de construcción híbridos, es decir del elemento de construcción compuesto, al menos por el lado de la estructura de material sintético así como, especialmente, en la zona de los puntos de ensamblaje, aplicándose la fuerza de ensamblaje de manera óptima de tal manera que yazca sobre el útil el cuerpo metálico sobre un lado del útil y el cuerpo de material sintético, contra puesto, al menos sobre los puntos de unión o bien en su proximidad inmediata sobre el otro lado del útil.

Cuando estén presentes en un elemento de construcción metálico varios bordes/cuellos estampados, éstos pueden ser insertados a presión simultáneamente así como, especialmente en el caso de elementos de construcción compuestos de gran formato, por ejemplo en el caso de módulos frontales, de manera secuencial en la estructura de material sintético. Lo mismo es válido también para los elementos de construcción compuestos, en los que los puntos de ensamblaje no se encuentren en un plano sino en una superficie o línea curvada. En el caso de la inserción a presión secuencial se utilizan preferentemente útiles cuyo contorno propio no sea plano, sino que presente un abombado continuo o escalonado. En el caso de la inserción a presión o bien del ensamblaje secuencial se insertarán a presión los cuellos estampados, que se encuentran por ejemplo en la zona del borde de la superficie del útil para el ensamblaje, en caso dado sólo de manera parcial. Este cuello estampado, ensamblaje sólo parcialmente, puede introducirse a presión por completo en la estructura de material sintético a continuación en procesos de ensamblaje subsiguientes de una vez o pieza a pieza por medio de varios procesos de ensamblaje, posicionándose de nuevo, respectivamente, regularmente el útil de ensamblaje. Para el ensamblaje de los cuellos estampados, de manera secuencial, es recomendable, por ejemplo, el empleo de un útil para el ensamblaje en forma de tenaza, que puede emplearse también controlado por medio de un dispositivo autómata.

En otra forma de realización de la invención no se llevará a cabo el proceso de ensamblaje por medio de una máquina ensambladora separada, sino que se llevará a cabo en la máquina de colada por inyección, en la que se habrá colado por inyección previamente la estructura de material sintético del elemento de construcción compuesto. Para ello se abre, tras la colada por inyección de la estructura de material sintético, el útil de colada por inyección, permaneciendo la estructura de material sintético en el molde del útil. En el útil de colada por inyección abierto, es decir entre las dos mitades del útil para la colada por inyección, se introduce el elemento de construcción metálico a ser ensamblaje, que dispone de al menos una superficie con un borde estampado y se lleva hasta la posición de ensamblaje deseada con relación a la estructura de material sintético. El o bien los bordes estampados se encuentran sobre el lado dirigido hacia la estructura de material sintético. Cuando se juntan de nuevo las dos mitades del útil de la máquina de colada por inyección se insertarán a presión el o bien los bordes estampados en la estructura de material sintético y formarán una unión por adherencia y geométrica. A continuación puede retirarse ya el elemento de construcción compuesto según la invención de la máquina de colada por inyección abierta de nuevo.

Se ha revelado como ventajoso introducir y posicionar una matriz rígida a la deformación o bien estable como paso previo al proceso de cierre o bien de ensamblaje de la máquina de colada por inyección entre el elemento de construcción metálico y la mitad del útil de colada por inyección del lado posterior, cuyo lado anterior toma especialmente en la zona de los puntos de ensamblaje ventajosamente el contorno del elemento de construcción metálico y que se apoya por el lado posterior sobre la mitad del útil de colada por inyección del lado posterior, en caso dado también sobre la placa de fijación del útil de esta mitad del útil de colada por inyección. En este caso el elemento de construcción metálico no yace directamente sobre la mitad del útil del lado posterior del útil para la colada por inyección, sino que el molde del lado posterior del elemento de construcción metálico es acogido por la superficie del lado anterior de la matriz. Esta matriz está en contacto directo o indirecto, durante el proceso de prensado, con la mitad del útil del lado posterior del útil para la colada por inyección. La presión de la mitad del útil de colada por inyección del lado posterior puede ser transmitida por ejemplo a través de punzones de apoyo especiales sobre matrices y/o sobre mitades del útil del lado posterior, que pueden insertarse también ulteriormente tras la colada por inyección de la estructura de material sintético, o a través del bastidor del útil sobre las matrices. Además el lado posterior de las matrices puede alojar también el contorno superficial de la mitad del útil del lado posterior. En una forma de realización pueden disponerse ya, de manera adaptada entre sí el elemento de construcción metálico y las matrices como paso previo a la introducción en el útil de colada por inyección y a continuación introducirse en el útil abierto para la colada por inyección y disponerse y, en caso dado, inmovilizarse en la posición de ensamblaje deseada.

El ensamblaje en la máquina de colada por inyección tiene la ventaja de que el proceso de ensamblaje puede llevarse a cabo sin más también a temperatura elevada de la estructura de material sintético. El borde troquelado penetra, por regla general, más fácilmente en el material sintético todavía caliente, con lo cual pueden evitarse deterioros del elemento de construcción metálico y/o de la estructura de material sintético así como materiales de desperdicio. Además puede llevarse a cabo el proceso de ensamblaje de manera sencilla con cada nuevo elemento de construcción compuesto a ser ensamblaje, por ejemplo con ayuda de sensores adecuados de la temperatura, a temperatura idéntica de la estructura de material sintético, con lo cual se asegura una elevada posibilidad de reproducción. Evidentemente es ventajoso también que puede ahorrarse por completo una máquina ensambladora independiente.

El ensamblaje con cuellos estampados, denominado también ensamblaje de borde estampado, en la máquina de colada por inyección es recomendable especialmente cuando la altura del cuello estampado sea menor que el espesor de la estructura de material sintético en los puntos a ser ensamblajes, penetrando por lo tanto el borde estampado únicamente en la estructura de material sintético, pero sin penetrarla por completo.

Mediante el ensamblaje puede fijarse o engatillarse en la pared lateral del elemento de construcción de material sintético un realce realizado en forma de cuello estampado o bien de borde estampado en un cuerpo de base metálico de manera que se genere una unión geométrica y una unión por adherencia. Mediante el proceso de ensamblaje puede producirse ya en el momento de la penetración en el cuerpo de material sintético el moldeo del borde estampado o bien del cuello estampado. La forma del realce, moldeado mediante la operación de ensamblaje puede influenciarse, por un lado, por medio del ángulo de aplicación, de la altura así como del desarrollo de la sección transversal del realce moldeado en la pieza metálica y, por otro lado, mediante la configuración de útil de ensamblaje.

Con el procedimiento propuesto según la invención pueden ensamblarse tanto estructuras de material sintético tradicionales, que presenten por ejemplo la temperatura ambiente, como también piezas recién inyectadas, retiradas del útil, que presenten todavía una temperatura elevada y que, por lo tanto, sean todavía relativamente blandas, así como estructuras de material sintético recocidas ulteriormente, es decir aquellas que se han llevado sólo poco antes del ensamblaje hasta una temperatura elevada, para proporcionar una unión con un elemento de construcción metálico, capaz de soportar solicitaciones.

Los elementos de construcción híbridos, obtenidos de este modo, presentan frente a las construcciones correspondientes, conocidas, con el mismo peso, ventajas en lo que se refiere a su rigidez o bien a su resistencia.

El elemento de construcción metálico dispone de al menos una superficie, que presenta un borde/cuello estampado. Este borde estampado o bien este cuello estampado puede realizarse ya directamente durante la fabricación del elemento de construcción metálico o aplicarse ulteriormente. En este caso se trata de un talón, resalte o realce, que es adecuado para penetrar en la estructura de material sintético en el momento de la aplicación de la presión. El extremo del borde estampado se ha configurado preferentemente con borde vivo, por lo tanto puede estar elaborado en sección transversal por ejemplo en forma de rectángulo, de triángulo o de trapecio.

Los bordes estampado adecuados pueden obtenerse aplicándose ulteriormente sobre la superficie metálica con ayuda de medios conocidos tales como soldadura blanda o soldadura directa. Además pueden realizarse tales bordes estampados ya en el momento de la fabricación de la estructura metálica. Preferentemente se obtendrán los bordes estampados mediante la realización de perforaciones en la superficie del elemento de construcción metálico mediante procedimientos de estampado o de embutición. De acuerdo con la elección del útil para el estampado son posibles diversas formas de la perforación, que se caracterizan porque presentan un borde estampado sensiblemente vertical, que delimita a la perforación con respecto a la superficie metálica. Una posición esencialmente vertical del borde estampado, independientemente de que haya sido moldeado como perforación o que se haya realizado por separado o de manera enteriza, en el sentido de la presente invención significará que el borde estampado toma con relación a la superficie metálica del elemento de construcción metálico preferentemente un ángulo de incidencia desde 60 hasta 120º, especialmente desde 80 hasta 100º.

El borde estampado puede estar configurado en vista en planta desde arriba sobre la superficie metálica en forma de una línea recta o de una línea ondulada o de una línea quebrada o puede tomar la forma de un rectángulo, de un cuadrado, de un triángulo, de un óvalo, de un círculo o de cualquier otra figura geométrica que se desee. Además es posible cualquier otra forma imaginable, en tanto en cuanto permita el ensamblaje conjunto por medio del prensado conjunto del elemento de construcción metálico y de la estructura de material sintético. También pueden aplicarse sobre una superficie metálica dos o varios bordes estampados con la misma forma o con formas diferentes.

El espesor del borde estampado puede elegirse libremente dentro de amplios límites, en tanto en cuanto no se destruya la estructura de material sintético en el momento del proceso de prensad y que resulte un elemento de construcción compuesto. El espesor del borde estampado se encuentra comprendido, por regla general, en el intervalo desde 0,2 hasta 4 mm, siendo preferentes espesores en el intervalo desde 0,2 hasta 2 mm, especialmente desde 0,4 hasta 1,2 mm.

La altura del borde estampado, medida desde la superficie metálica, es ya suficiente, en general, si corresponde al espesor de la estructura de material sintético en los puntos a ser unidos. Desde luego debe poderse realizar una unión duradera también con alturas menores, por ejemplo con una altura en el intervalo correspondiente al semiespesor de la estructura de material sintético en los puntos a ser ensamblajes.

El elemento de construcción metálico, denominado también cuerpo metálico o cuerpo de metal, puede fabricarse con cualquier metal o con cualquier aleación. Éste debe presentar bajo las condiciones de ensamblaje una resistencia que sea suficiente para producir una unión duradera y geométrica con la estructura de material sintético por medio de los bordes estampados, cuando éstos estén constituidos por el mismo material. Evidentemente puede variar en sí misma también la altura de un borde estampado.

De manera preferente el espesor de pared de la estructura de material sintético supone al menos 1 mm, preferentemente al menos 2 mm. Cuando se ensamblen estructuras de material sintético con este espesor de pared con cuerpos metálicos según el procedimiento propuesto de acuerdo con la invención, los realces del cuerpo metálico, en forma de cuello estampado, penetrarán en la estructura de material sintético de tal manera que se obtendrá una unión duradera, geométrica y por adherencia.

Las perforaciones en los cuerpos metálicos se realizarán preferentemente en forma de círculo. También puede realizarse por ejemplo de manera oval o rectangular con las esquinas redondeadas. De manera ventajosa pueden realizarse las perforaciones en las zonas marginales con realces configurados en forma de cuellos estampados, que proceden de la chapa metálica y que están doblados hacia arriba. Son preferentes los realces en forma de cuellos con bordes periféricos. Este borde está configurado especialmente con canto vivo para conseguir una mejor penetración en el material sintético. En el cuerpo de base metálico pueden realizarse las perforaciones por ejemplo mediante corte por estampación, verificándose automáticamente durante la estampación una deformación de la zona marginal de las perforaciones. Además del corte por estampación pueden moldearse en el cuerpo de base, metálico, las deformaciones por vía de embutición del cuerpo metálico. Así pues son especialmente preferentes los extremos con canto vivo del borde estampado o bien del cuello estampado puesto que cuando un cuello estampado, configurado de este modo, penetra en la estructura de material sintético y no la atraviesa por completo, la estructura de material sintético no se abomba por el lado posterior en la zona de los puntos de ensamblaje o únicamente lo hace ligeramente. Se designará por lo tanto, de manera típica, un extremo de cuello estampado con canto vivo aquél en el que la pared del cuello discurra en ángulo agudo o prácticamente en ángulo agudo, pudiendo ser la forma de su sección transversal simétrica y asimétrica.

En el caso del procedimiento, propuesto según la invención, la altura de los realces sobre el cuerpo metálico o bien la altura de los cuellos estampados puede sobrepasar el espesor de pared de la estructura de material sintético en los puntos de ensamblaje; el borde estampado o bien el cuello estampado atraviesa por completo, en este caso, a la estructura de material sintético cuando esté dirigido perpendicularmente o casi perpendicularmente con respecto a la superficie metálica. En estos casos, cuando se pretendan perforaciones será preferente utilizar bordes estampados cuya altura sobrepase al espesor de la estructura de material sintético en los puntos de unión en un 2 hasta un 40, preferentemente en un 5 hasta un 25 y, de forma especialmente preferente, en un 10 hasta un 20%. Puesto que en el proceso de ensamblaje se establece y se mantiene una presión tanto por el lado posterior del elemento de construcción metálico como también por el lado posterior de la estructura de material sintético por las paredes laterales del útil, que es estable a la deformación por regla general, constituido por ejemplo de metal, se deforman los bordes estampados sobresalientes una vez que han atravesado la estructura de material sintético, sobre la placa de la prensa situada en el lado opuesto, con lo cual se establece una unión geométrica y por adherencia con la estructura de material sintético.

Además de la configuración de los realces en forma de cuellos estampados sobre el cuerpo metálico con una altura que sobrepase al espesor de pared de la estructura de material sintético, pueden realizarse los realces en forma de cuello estampado también con una altura que se encuentre por debajo o al mismo nivel que el espesor de pared de la estructura de material sintético, que debe ser ensamblada con un cuerpo metálico. También en este caso se verifica una unión geométrica y por adherencia mediante la compresión conjunta.

Según otra variante de realización de la idea, en la que está basada la invención, pueden preverse las deformaciones en el cuerpo metálico, con un ángulo de incidencia que se desvíe de los 90º de tal manera, que éstos discurran de manera sobresaliente casi perpendicularmente con respecto al plano del cuerpo metálico. Mediante la elección del ángulo de incidencia de los resaltes con relación al plano de la pieza metálica, en la que se realizan las perforaciones y, por lo tanto, las deformaciones, puede influenciarse decisivamente sobre la configuración de los puntos de unión que se forman durante la operación de ensamblaje. De acuerdo con el ángulo de incidencia de la deformación sobre el elemento de construcción metálico puede ensancharse o bien puede estrecharse el contorno de la deformación del realce en forma de cuello estampado, por ejemplo en el centro o en la zona superior. Además pueden influenciarse el contorno de deformación, que se produce entre el elemento de construcción metálico y la estructura de material sintético en la zona de los puntos de ensamblaje de ambos componentes del elemento de construcción, por medio de la configuración de las superficies de contacto que actúan sobre los puntos de ensamblaje, del útil de ensamblaje por el lado correspondiente al material sintético, cuando el borde estampado sea mayor que el espesor de la estructura de material sintético en el punto de ensamblaje.

En una realización preferente del procedimiento según la invención el diámetro de las perforaciones, realizadas en la pieza metálica, se encuentra en el intervalo desde 2 hasta 50, especialmente desde 2 hasta 12 mm.

Durante la realización de las perforaciones se configurará el borde o bien el borde periférico de los cuellos estampados o bien de los bordes estampados, que delimitan las perforaciones, preferentemente con canto vivo, especialmente con canto cortante para posibilitar la penetración de los bordes o bien de los bordes periféricos en la estructura de material sintético cuando se encuentren los componentes parciales a ser ensamblajes y que forman el elemento de construcción compuesto.

En otra forma de realización se ensamblarán dos o varias estructuras de material sintético, dispuestas de manera superpuesta, en un solo proceso de trabajo mediante la compresión conjunta con un elemento de construcción metálico, que disponga al menos de un borde estampado, tal como se ha descrito precedentemente para dar un elemento de construcción compuesto. Con esta finalidad las estructuras de material sintético yacen superpuestas en los puntos de ensamblaje sin juego de manera que sea posible una unión por adherencia y geométrica. La altura del borde estampado debe establecerse de tal manera que el extremo del borde estampado atraviese a la o a las estructuras de material sintético que yacen sobre el elemento de construcción metálico y que penetren al menos en la estructura de material sintético externa, que yace sobre la pared lateral del útil para el estampado o que incluso la penetre por completo, preferentemente, con deformación del borde estampado.

En una forma preferente de realización, el cuello estampado o bien el borde estampado disponen al menos en una de sus superficies laterales de uno o varios estrechamientos, indentaciones o rehundidos. Estos estrechamientos, indentaciones o rehundidos pueden estar presentes por tramos o pueden estar distribuidos sobre la o sobre las superficies laterales del cuello estampado. En el caso de los cuellos estampados periféricos, por ejemplo en el caso de formas circulares, rectangulares o triangulares de los cuellos estampados, los estrechamientos, las indentaciones o los rehundidos se presentan preferentemente de manera periférica, por ejemplo en forma de un surco o de una ranura periféricos sobre la o sobre las superficies laterales de los cuellos estampados. Según la invención, los componentes compuestos, en los cuales se produzca la unión con ayuda de cuellos estampados que presenten los estrechamientos, las indentaciones o los rehundidos anteriormente citados, presentan una resistencia de unión especialmente fuerte.

Los estrechamientos, los rehundidos o las indentaciones en la zona de las superficies laterales de los cuellos estampados pueden formarse de muchas maneras, por ejemplo mediante introducción a presión de un objeto en las superficies laterales de los cuellos estampados, apoyadas por el lado posterior. Además estos estrechamientos pueden formarse también ya sobre la chapa metálica, que no haya sido estampada todavía, por ejemplo mediante la inserción a presión o por acuñado de objetos resistentes a la deformación, por ejemplo anillos o segmentos anulares, en la superficie metálica. Además puede apoyarse la chapa metálica sobre un soporte, por ejemplo la mitad inferior del útil empleado para el estampado, que presente realces en puntos adecuados o bien en los puntos deseados, que se comprimen en la chapa metálica cuando se aplica presión por el lado posterior. A continuación pueden generarse los cuellos estampados en la posición prevista, haciendo pasar un punzón a través de la chapa metálica en los puntos dibujados de antemano, después de lo cual se encuentran las indentaciones descritas en la pared externa del cuello estampado.

En una forma preferente de realización se formará el estrechamiento directamente en el momento de la fabricación del cuello estampado en una etapa de trabajo. Esto se produce por ejemplo cuando la fuerza del punzón, necesaria para la formación del cuello sea tan elevada, que se produzca una indentación en sección transversal dependiente de la solicitación en la zona del zócalo del cuello en formación, en el momento en que el punzón atraviese la superficie metálica. De manera especialmente ventajosa pueden formarse los estrechamientos directamente durante el proceso de fabricación también cuando el punzón empleado presente transiciones en sección transversal de canto cortante. De forma especialmente preferente se presentan estos estrechamientos también cuando el elemento de construcción metálico presenta ya una abertura o una perforación en la posición a ser estampada, cuyo o cuyos tamaños o bien diámetros sean relativamente pequeños frente al tamaño/la dimensión de la perforación a ser generada en la posición correspondiente del cuello y preferentemente no sea mayor que la mitad del tamaño/que la mitad del diámetro de la perforación del cuello estampado. Evidentemente pueden combinarse también arbitrariamente las formas de realización preferentes, anteriormente citadas, para la generación de los estrechamientos, de las indentaciones o bien de los rehundidos en el borde
estampado.

En otra forma de realización, preferente, la superficie de la chapa metálica está desviada en la zona situada alrededor del cuello estampado, con respecto a la superficie fijada procedente de la chapa metálica circundante hacia el zócalo del cuello estampado. La altura del borde estampado o bien del cuello estampado de esta forma de realización, determinada con relación a la superficie no desviada, formada por la chapa metálica circundante, es, por lo tanto, menor que la altura real del borde estampado. Preferentemente el útil de ensamblaje no forma en su contorno superficial esta desviación de la superficie alrededor del borde estampado. De este modo se obtendrán elementos de construcción compuestos en los que se presenten adyacentemente entre sí, de una manera muy estrecha, el elemento de construcción metálico y la estructura de material sintético, de manera que no puedan penetrar o no puedan ocluirse cuerpos extraños o líquidos en la estructura compuesta. De este modo se evita eficazmente la formación de intersticios entre estos dos elementos de construcción.

En otra forma de realización, preferente, puede aumentarse todavía más la resistencia de la unión del elemento de construcción compuesto según la invención, además del ensamblaje mediante cuellos estampados o bien mediante el ensamblaje por medio de bordes estampados, si el elemento de construcción metálico a ser unido y/o la estructura de material sintético a ser unida se dotan con un pegamento de manera total o parcial como paso previo a la inserción por presión de los cuellos/de los bordes estampados. Los pegamentos adecuados para la unión de metal y material sintético son conocidos por el técnico en la materia y pueden ser adquiridos en el comercio.

En otra forma de realización se cerrará o bien se sellará el borde estampado, ensamblaje, en la zona los puntos de ensamblaje a posteriori, es decir después de la etapa de ensamblaje, con un pegamento o con una masa para el sellado. Cuando el cuello estampado atraviese por completo la estructura de material sintético, es recomendable sellar las zonas del cuello estampado situadas por arriba y por abajo. Cuando el cuello estampado penetre únicamente en la estructura de material sintético, sin atravesarla por completo, será suficiente dotar con una masa de pegamento o de sellado a la zona del cuello estampado por el lado metálico. La forma de proceder anteriormente citada es especialmente preferente cuando el elemento de construcción metálico haya sido sometido a un procedimiento de barnizado como paso previo a la etapa de ensamblaje y no pueda excluirse un deterioro o bien un efecto negativo sobre la capa de barniz protectora contra la corrosión sobre el borde estampado/el cuello estampado como consecuencia del proceso de ensamblaje.

La invención se explica a continuación con mayor detalle por medio de los dibujos.

Estos muestran:

en la figura 1 un cuerpo de base metálico y la estructura de material sintético en la zona de los puntos de unión antes del ensamblaje,

en la figura 2 un cuerpo de base metálico y la estructura de material sintético en la zona de los puntos de unión tras el ensamblaje con unión geométrica y por adherencia mediante el ensanchado del realce configurado en forma de cuello estampado en su centro y estrechamiento en el extremo superior,

en la figura 3 un cuerpo de base metálico y la estructura de material sintético en la zona de los puntos de unión tras el ensamblaje con unión geométrica y por adherencia mediante el estrechado del cuello estampado en el centro y ensanchado del mismo en el extremo superior,

en la figura 4 un detalle de la mitad superior del útil para el ensamblaje con ranura anular periférica especial en representación a mayor escala,

en la figura 5 un cuerpo de base metálico y la estructura de material sintético en la zona de los puntos de unión, tras el ensamblaje con unión geométrica y por adherencia mediante el ensanchado del realce en forma de cuello estampado, que sobresale de la estructura de material sintético, en su extremo superior,

en la figura 6 un borde troquelado en sección transversal que presenta un estrechamiento,

en la figura 7 una estructura de material sintético y un elemento de construcción metálico antes de la etapa de ensamblaje en sección transversal, estando desviada la superficie del elemento de construcción metálico en la zona del cuello estampado situada frente a la superficie del elemento de construcción metálico circundante hacia el zócalo del cuello estampado,

en la figura 8 un útil para la colada por inyección abierto en sección transversal con una estructura de material sintético remanente en el molde de inyección y un elemento de construcción metálico, que contiene bordes estampados, presente sobre una matriz y

en la figura 9 tres formas de realización de un elemento de construcción metálico con un cuello estampado periférico, de canto cortante.

Por la representación según la figura 1 pueden verse un cuerpo de base metálico y la estructura de material sintético en la zona de los puntos de unión antes de la etapa de ensamblaje.

En la representación de acuerdo con la figura 1, los útiles de prensado de un útil que debe llevar a cabo la operación de ensamblaje están representados en estado separado entre sí. Los dos útiles para el ensamblaje, contrapuestos entre sí, el útil superior para el ensamblaje 11 y el útil inferior para el ensamblaje 13 presentan superficies de contacto 12 o bien 14 dirigidas entre sí. Entre las superficies de contacto 12 o bien 14, separadas entre sí, del útil superior para el ensamblaje 11 y del útil inferior para el ensamblaje 13 se encuentran las dos piezas a ser ensambladas entre sí, del útil compuesto, concretamente la estructura de material sintético 1 así como el elemento de construcción metálico 4.

El cuerpo metálico o la chapa metálica 4 pueden dotarse en el transcurso del estampado o bien de la embutición con perforaciones 6 configuradas, por ejemplo, en forma circular. Las perforaciones 6, configuradas de manera circular se realizan en la pieza metálica 4 preferentemente con un diámetro en el intervalo desde 2 hasta 12 mm, pudiendo emplearse para su formación los mismos procedimientos citados. Cuando se aplica la estampación o bien la embutición se forman realces 7 que discurren en forma de cuello estampado lateralmente sobre las perforaciones 6, que terminan en un borde periférico cortante 8 en el extremo superior de la perforación. La perforación 6 se fabrica sensiblemente de manera asimétrica con respecto a su línea de simetría 10. El borde periférico 8 que se forma en el extremo superior 9 de la zona 7 moldeada, configurada en forma de cuello estampado, se configura preferentemente con borde cortante para posibilitar una penetración de la deformación 7 por el lado inferior 3 de la estructura de material sintético 1.

Para la compresión conjunta del cuerpo de base de chapa metálica 4 y de la estructura de material sintético 1 pueden emplearse las prensas o bien las máquinas estampadoras y/o embutidoras adecuadas para la elaboración de chapa o bien para la deformación de chapa o máquinas ensambladoras, que tengan una acción hidráulica similar. Éstas se equipan, por regla general, con uno o varios útiles 11 o bien 13, que están adaptados exactamente al contorno de los componentes 1 o bien 4 a ser unidos entre sí. Para la aplicación óptima de la fuerza de ensamblaje en el momento del ensamblaje conjunto de los elementos de construcción citados debe procurarse que tanto el cuerpo de base metálico 4 yazca sobre un lado y que la estructura de material sintético 1, dispuesta frente al anterior, yazca sobre el otro lado en los puntos de unión, es decir en los puntos de ensamblaje o bien en su correspondiente proximidad inmediata, de manera exacta sobre las superficies correspondientes de contacto de los útiles 12 o bien 14.

Para el elemento de construcción metálico puede emplearse, en general, cualquier metal o cualquier aleación metálica, en tanto en cuanto éste sea suficientemente duro en estado sólido como para poder penetrar a presión en la estructura del material sintético. Usualmente se empleará un elemento de construcción metálico constituido por acero no cincado o por acero cincado, por aluminio o por magnesio. El elemento de construcción metálico puede estar recubierto también con una capa de barniz usual en el comercio con el fin de protegerlo contra la corrosión o por motivos ópticos. Tales recubrimientos protectores contra la corrosión o de pintura, así como su aplicación, son conocidos por el técnico en la materia.

Como estructuras de material sintético entran en consideración piezas moldeadas coladas por inyección, extrudidas o embutidas, con inclusión de las láminas y de los artículos semielaborados (tablas, tubos, placas, barras, etc.). Las estructuras de material sintético están constituidas usualmente por polímeros termoplásticos parcialmente cristalinos o amorfos, sin embargo también pueden estar formadas por duroplastos o por mezclas de estas clases de polímeros.

Como polímeros termoplásticos entran en consideración todos los termoplastos conocidos por el técnico en la materia. Los polímeros termoplásticos adecuados están descritos, por ejemplo, en la publicación Kunststoff-Taschenbuch, Hrsg. Saechtling, 25ª edición, Hanser-Verlag, München, 1992, especialmente en el capítulo 4 así como en la literatura allí citada, y en la publicación, Kunststoff-Handbuch, Hrsg. G. Becker und D. Braun, tomos 1 - 11, Hanser-Verlag, 1966 - 1996.

A manera de ejemplo pueden citarse como termoplastos adecuados los polioxialquilenos tal como el polioximetileno, por ejemplo Ultraform® (BASF AG), policarbonatos (PC), poliésteres tal como el tereftalato de polibutileno (PBT), por ejemplo Ultradur® (BASF AG), o tereftalato de polietileno (PET), poliolefinas tal como polietileno (PE) o polipropileno (PP), poli(met)acrilatos, por ejemplo PMMA, poliamidas tales como la poliamida-6 o la poliamida-66, (por ejemplo Ultramid®; BASF AG), (co)polímeros vinilaromáticos tal como el poliestireno, el poliestireno sindiotáctico, el poliestireno modificado a la resiliencia tal como HIPS o ASA (por ejemplo Luran® S; BASF AG), ABS (por ejemplo Terluran®; BASF AG), SAN (por ejemplo Luran®; BASF AG), o polímeros AES, poliarilenéteres tal como el polifenilenéter (PPE), sulfuros de polifenileno, polisulfonas, poliétersulfonas, poliuretanos, poliláctidos, polímeros halogenados, polímeros que contienen grupos imida, ésteres de celulosa, polímeros de silicona y elastómeros termoplásticos. También pueden emplearse mezclas de diversos termoplastos como materiales para las estructuras de material sintético. Estas mezclas están constituidas por mixturas polímeras mono o polifásicas.

Las estructuras de material sintético pueden contener, además, los aditivos y los agentes auxiliares para la transformación usuales.

Los aditivos y los agentes auxiliares para la transformación adecuados son, por ejemplo, agentes lubrificantes o agentes para el desmoldeo, cauchos, antioxidantes, estabilizantes contra el efecto de la luz, antiestáticos, agentes protectores contra la llama o agentes de carga o de refuerzo en forma de fibras o en forma de polvo así como otros aditivos o sus mezclas.

Como ejemplos de productos de carga y de refuerzo en forma de fibras o bien en forma pulverulenta pueden citarse fibras de carbono o de vidrio en forma de tejidos de vidrio, mantas de vidrio o rovings de hilos continuos de vidrio, fibras cortadas de vidrio así como bolas de vidrio. Las fibras de vidrio son especialmente preferentes. Las fibras de vidrio empleadas pueden ser de vidrio E, A o C y preferentemente están acabadas con una cola por ejemplo a base de resina epoxi, de silano, de aminosilano o de poliuretano y un favorecedor de la adherencia a base de silanos funcionalizados. La incorporación de las fibras de vidrio puede llevarse a cabo tanto en forma de fibras de vidrio cortas como también en forma de madejas continuas (rovings).

Como cuerpos de carga en forma de partículas son adecuados, por ejemplo, hollín, grafito, ácido silícico amorfo, Whisker, fibras de óxido de aluminio, carbonato de magnesio (creta), cuarzo pulverizado, biotita, mica, bentonita, talco, feldespato o, especialmente, silicatos de calcio tales como wollastonita o caolín.

Además las estructuras de material sintético pueden contener también colorantes o pigmentos.

Preferentemente se mezclarán los aditivos anteriormente citados, los agentes auxiliares para la transformación y/o los colorantes en una extrusora o en un dispositivo mezclador de otro tipo, a temperaturas desde 100 hasta 320ºC bajo fusión del polímero termoplástico y se descargan. El empleo de una extrusora es especialmente preferente, especialmente el de una extrusora con dos husillos que giren en el mismo sentido, que engranen herméticamente. Los procedimientos para la obtención de las masas de moldeo de material sintético son conocidos desde hace mucho tiempo por el técnico en la materia.

A partir de las masas de moldeo, obtenidas de este modo, pueden fabricarse estructuras de material sintético (también artículos semiacabados) de cualquier tipo, por ejemplo según el procedimiento de colada por inyección, de extrusión o de embutición.

Por la representación de la figura 1, se ve, además, el espesor de pared 1.1 de la estructura de material sintético 1 entre el lado superior 2 y el lado inferior 3 con mayor detalle así como también la altura de los realces 7 formados en forma de cuello estampado sobre el cuerpo de base metálico 4. Los valores preferentes para los espesores de pared 1.1 del cuerpo de material sintético se encuentran comprendidos entre 2 y 8 mm. La altura, designada como 7.1, del borde conformado en forma de cuello estampado de las perforaciones 6 puede sobrepasar al espesor de la pared de material sintético 1.1 en estado inicial, es decir en estado no moldeado, preferentemente en un 10 hasta un 30% aproximadamente. El porcentaje puede modificarse según la forma de realización.

La figura 2 muestra un cuerpo de base metálico y la estructura de material sintético en la zona de los puntos de unión tras el ensamblaje con unión geométrica y por adherencia mediante el ensanchado del realce en forma de cuello estampado en su centro y estrechado del realce en forma de cuello estampado en su extremo superior.

Mediante el realce, anteriormente descrito, de la zona marginal 7 de la perforación 6 en el elemento de construcción metálico 4 se consigue que el borde periférico 8 configurado con canto cortante, del límite de la perforación 6 penetre por el lado inferior 3 en la estructura de material sintético 1 y hacia el final de la fase de la penetración reciba por la pared de material sintético 1.1 la resistencia acrecentada de la superficie de contacto 12 del útil ensamblaje superior, dispuesta en frente de la misma y que se deforme como consecuencia. De acuerdo con el ángulo de incidencia o bien de acuerdo con la longitud del realce 7.1 con relación al espesor de la pared 1.1 puede producirse un arqueado 17 de la zona marginal 7 de la perforación 6, con un ensanchado 18 situado en el centro así como con un estrechamiento en la zona superior 19. Mediante el contorno moldeado 17 se fija o bien se engatilla el realce 7 en forma de cuello estampado en la pared de material sintético 1, con lo cual se establece una unión duradera, geométrica y por adherencia. La configuración del realce 7 en forma de cuello estampado, moldeado por medio de la operación de ensamblaje, puede influenciarse, por un lado, por medio del ángulo de incidencia del realce 7 no moldeado y, por otro lado, por medio de la configuración del útil superior para el estampado 11. De acuerdo con el ángulo de incidencia del realce 7 en su centro éste recibe bien un ensanchamiento 18 o un estrechamiento 21 (véase la figura 3).

Por la representación de la figura 3 se ve un cuerpo de base metálico y la estructura de material sintético en la zona de los puntos de unión tras el ensamblaje con unión geométrica y por adherencia, estando estrechado en su centro el realce en forma de cuello estampado y estando ensanchado en su extremo superior.

En esta configuración el realce 7 en forma de cuello estampado ha recibido en el cuerpo de base metálico 4 una geometría contrapuesta a la del contorno de deformación 17 en la figura 2. También en este ejemplo se consigue por medio de la altura 7.1 del realce 7, en forma de cuello estampado, que sobresale por encima del espesor de la pared 1.1 de la estructura de material sintético 1, que tras la aparición de la superficie de contacto 12 del útil superior de ensamblaje 11 se consiga un engatillado o bien una penetración completa y, por lo tanto, una unión geométrica entre la estructura de material sintético 1 y el cuerpo metálico 4.

La magnitud del ensanchamiento o bien del estrechamiento del realce 7 en forma de cuello estampado según las figuras 2 y 3 queda determinada por el tamaño de la diferencia entre la altura 7.1 del borde en forma de cuello estampado y el espesor de pared 1.1 de la pared de material sintético. De este modo se dispone de otro parámetro para influenciar sobre la resistencia de la unión.

Por la representación de la figura 4 puede verse con mayor detalle un recorte de la mitad superior del útil de ensamblaje con una superficie de aplicación 12 configurada de manera especial. De acuerdo con este ejemplo de realización puede insertarse en la superficie de contacto 12 del útil superior para el ensamblaje 11 una escotadura simétrica con relación a la línea central 10 en forma de una ranura anular 22 en la superficie de contacto 12 del útil de ensamblaje 11. Cuando se produzca un elemento de construcción compuesto por medio de un útil superior de ensamblaje 11, configurado según la figura 4, se formarán en la zona del lado superior 2 del elemento de construcción de material sintético 1, realizado con un espesor de pared 1.1, realces del cuello estampado metálico 7, que sobresalen del lado superior 2 de la estructura de material sintético 1, es decir que no yacen sobre el mismo y que son deformados por la configuración de la ranura anular 22.

Por la representación de la figura 5 puede verse un útil de ensamblaje 11 con mayor detalle, cuya superficie de contacto 12 está dotada con una escotadura 22 en forma de ranura anular configurada de acuerdo con la forma representada en la figura 4.

Cuando se prensan entre sí los útiles para el ensamblaje 11 y 13, dispuestos de manera contrapuesta entre sí, se verifica una penetración de la pieza de material sintético 1, realizada con un espesor de pared 1.1, a través del realce 7, configurado en forma de cuello estampado, en el cuerpo metálico 4 o bien en la chapa metálica 4, penetrando las partes sobresalientes del realce 7 en forma de cuello estampado en la ranura anular 22, representada en la figura 4, en la superficie de contacto 12 del útil superior de ensamblaje 11. Por la representación de la figura 5 puede verse que los realces 7, configurados en forma de cuellos estampados, de la chapa metálica o del cuerpo metálico 4 han recibido un estrechamiento central en el centro de la perforación 6, mientras que en la zona superior de las partes sobresalientes 23 del realce 7 en forma de cuello estampado, se han configurado dirigidos en sentidos opuestos entre sí, de acuerdo con la geometría de la ranura anular 22 en la superficie de contacto 12 del útil superior de ensamblaje 11. La exactitud de la operación de ensamblaje según la figura 5 se mejora si la chapa metálica, o el cuerpo metálico 4, está apoyado sobre la superficie de contacto 14, correspondiente, del útil inferior de ensamblaje 13, en ausencia de juego y con apoyo simultáneo en la proximidad de los puntos de ensamblaje. Lo mismo es válido también para la disposición del elemento de construcción de material sintético 1, dispuesto por encima del cuerpo metálico o bien de la chapa metálica 4, en relación a la superficie de contacto 12 del útil superior de ensamblaje 11.

La figura 6 muestra un borde estampado (7) con extremos del borde estampado (24) con canto vivo sobre una superficie de un elemento de construcción metálico (4), que está dispuesto perpendicularmente o casi perpendicularmente con relación a la superficie metálica, en sección transversal. El borde estampado dispone periféricamente sobre su superficie lateral externa de un estrechamiento/rehundido (25) en forma de surco. Este estrechamiento puede realizarse ya en el momento de la fabricación del cuello estampado o también puede aplicarse ulteriormente. Especialmente penetra en el estrechamiento material sintético caliente de la estructura de material sintético ensamblada con el elemento de construcción metálico y conduce frecuentemente a una unión especialmente estable.

La figura 7 muestra un componente metálico (4) con un cuello estampado (7) y con una estructura de material sintético (1), que yace sobre una mitad inferior de útil para el ensamblaje (26), poco antes de la etapa de ensamblaje propiamente dicha. En la zona del cuello estampado (7) se ha desviado la superficie metálica (27) con respecto a la superficie fijada por medio de la chapa metálica (28) más externa de tal manera, que presenta inmediatamente antes de la etapa de ensamblaje una distancia hasta la superficie fijada por medio de la estructura de material sintético mayor que la superficie de chapa metálica (28) más externa. Por lo tanto se trata de una desviación de la superficie en la zona del borde estampado hacia el zócalo del borde estampado. Para el proceso de estampado se emplea preferentemente por el lado posterior del elemento de construcción metálico, un útil de ensamblaje o bien de prensado (29) que no absorbe esta desviación de la superficie metálica (27) en la zona del cuello estampado en su contorno superficial (30). Este útil de prensado dispone, por lo tanto, en contra de lo que ocurre con el elemento de construcción metálico, al menos en la zona de los puntos de ensamblaje de una forma unitaria en sección transversal sin desviaciones.

La figura 8 muestra esquemáticamente un útil abierto para la colada por inyección (31) en sección transversal, en el cual permanece la estructura de material sintético colada por inyección (1) en la mitad del útil (32) por el lado anterior. En el útil abierto se encuentra el elemento de construcción metálico (4) que yace sobre una matriz (33), estando dirigidos los márgenes estampados (7) hacia la estructura de material sintético (1) y que se presentan, por un lado, en forma de perforaciones realizadas a través del metal (situadas en el lado interno en la figura 8), así como en forma de realces en forma de cuello estampado, dispuestos sobre la superficie metálica. Se entenderá en el sentido de la presente invención por borde estampado o por cuello estampado tanto un realce aplicado o existente en una superficie metálica, pudiéndose aplicar también éste ulteriormente alrededor de un orificio o de un pasaje en el metal, como también un realce, borde o cuello obtenidos directamente a partir de una chapa metálica por medio de punzonado o de troquelado. El lado anterior (34) de la matriz (33) aloja el molde del lado posterior (35) del elemento de construcción metálico (4), el lado posterior de la matriz (33) es apoyado durante la etapa de ensamblaje por la mitad del lado posterior del útil de colada por inyección (37). Con esta finalidad pueden estar previstos también, adicionalmente, punzones de apoyo (36), por ejemplo sobre la matriz para el apoyo sobre la superficie (38) de la mitad del lado posterior del útil para la colada por inyección. Cuando se aproximan las mitades del útil de colada por inyección (32, 37), la mitad del útil (37), que se cierra por el lado posterior, mueve la matriz (33) y, por lo tanto, también la estructura metálica (4) hacia la estructura de material sintético (1). Mediante el movimiento relativo y contrapuesto de las mitades del útil se comprimen, mediante aplicación de presión, el/los cuellos estampados (7) del elemento de construcción metálico (4) en la estructura de material sintético (1). Se obtiene un elemento de construcción compuesto con unión geométrica y por adherencia.

La figura 9 muestra en sección transversal respectivamente formas de realización esquemáticas del borde cortante de un cuello estampado periférico (7) en la forma de realización a) se encuentra el borde cortante (39) en el borde interno (40), en b) se encuentra en el borde externo (41) del cuello estampado. Evidentemente puede encontrarse el extremo del cuello estampado periférico, de borde cortante, también en cualquier posición comprendida entre las formas de realización a) y b), por ejemplo en la posición central (42) con la formación de un borde en ángulo agudo (39) formado de manera simétrica en sección transversal tal como en c). Los elementos de construcción compuestos descritos pueden emplearse de muchas maneras, por ejemplo como elemento o como componente para elemento en la fabricación de automóviles, de aeronaves o de buques o en la fabricación de aparatos domésticos o eléctricos. Las aplicaciones para la construcción del automóvil representan por ejemplo módulos frontales, soportes frontales, cápsulas para asientos, estructuras para asientos, tableros para instrumentos, soportes para el funcionamiento de las puertas, módulos para el funcionamiento de las puertas, portones traseros o puertas laterales.

Los elementos de construcción compuestos anteriormente citados tienen la ventaja, frente a los elementos de construcción híbridos conocidos, fabricados de otro modo según la publicación EP 0 370 342 B1 de que la estructura de material sintético puede configurarse en este caso de una manera ampliamente libre de restricciones puesto que la estructura de material sintético según la presente invención puede fabricarse en una etapa independiente de producción. Por el contrario la estructura de material sintético según la publicación EP 0 370 342 B1 se sobreinyecta en el cuerpo de base metálico, en forma de cápsula, con lo cual se reducen claramente los grados de libertad en lo que respecta al desmoldeo de la estructura de material sintético colada por inyección. Como consecuencia puede configurarse la estructura de material sintético según la invención de una manera más adecuada a las solicitaciones que las del estado de la técnica. Esta ventaja se expresa en los elementos de construcción compuestos obtenidos por una mayor rigidez o bien resistencia con un peso comparable del elemento.

Además es ventajoso que no son necesarias otras etapas adicionales de transformación, por ejemplo etapas de pegado, pudiéndose realizar tiempos cortos para los ciclos en el caso de la fabricación en serie. Además no se requieren elementos de construcción ni componentes adicionales para el ensamblaje de la estructura de material sintético y el elemento de construcción metálico. Además el procedimiento según la invención es insensible en conjunto en todas sus formas de realización, frente a las desviaciones de posicionado del borde estampado y de la estructura de material sintético. En el caso del procedimiento según la publicación EP 0 370 342 B1 debe respetarse una exactitud de posición ampliamente mayor para conseguir elementos de construcción compuestos funcionales. Del mismo modo del procedimiento de ensamblaje según la invención no exige ningún tratamiento ulterior. Además pueden emplearse materiales sintéticos de cualquier tipo, independientemente del procedimiento de fabricación, siendo adecuados, de manera equivalente, incluso materiales sintéticos reforzados con fibras. A manera de ejemplo, en el ensayo de cizalla, en el caso de un elemento de construcción compuesto con una estructura de material sintético constituida por poliamida reforzada con fibra de vidrio (al 30% en peso) con bordes estampados en forma circular, con un diámetro de 5 mm en el elemento de construcción metálico, las fuerzas de rotura de cada punto de unión se encuentran en 1.300 N aproximadamente. Además es posible llevar a cabo la etapa de ensamblaje en el mismo útil de la colada por inyección, si se cuela por inyección también la estructura de material sintético a ser ensamblada, con lo cual puede ahorrarse, por ejemplo, una máquina ensambladora individual así como etapas adicionales de trabajo.

Finalmente es ventajoso también el que la ingeniería de ensamblaje según la invención puede combinarse en todas sus formas de realización de una manera fácil y sin complicaciones con las tecnologías de ensamblaje conocidas para las fabricaciones de elementos de construcción híbridos, por ejemplo con las variantes de sobreinyección descritas en la publicación EP-A 370 342. A manera de ejemplo puede transformarse un elemento de construcción compuesto, obtenido en primer lugar con ayuda del procedimiento de ensamblaje descrito en la publicación EP-A 370 342, en una etapa siguiente, con empleo del procedimiento según la invención, por ejemplo para dar una estructura sándwich (metal/material sintético/metal). Preferentemente se llevará a cabo, en el caso de esta combinación de ingenierías de ensamblaje, también la etapa del ensamblaje por estampado en el útil de colada por inyección empleado originalmente para la sobreinyección del material sintético sobre la chapa metálica, tal como se ha descrito ya anteriormente.

Lista de números de referencia

1: estructura de material sintético

1.1: espesor de la pared

2: lado superior

3: lado inferior

4: cuerpo metálico/chapa metálica

5: puntos de ensamblaje

6: perforación

7: realce en forma de cuello estampado

7.1: altura del realce

8: borde periférico

9: extremo del cuello

10: línea central

11: útil superior para el ensamblaje

12: superficie de contacto

13: útil inferior para el ensamblaje

14: superficie de contacto

15: zona moldeada del cuello

16: superficie de rigidificado

17: curvatura

18: ensanchamiento central

19: estrechamiento superior

20: ensanchamiento superior

21: estrechamiento central

22: escotadura del útil superior para el ensamblaje 11

23: parte sobresaliente

24: extremo del borde estampado con borde vivo

25: estrechamiento/rehundido en forma de surco

26: mitad inferior del útil para el ensamblaje

27: superficie metálica desviada hacia el zócalo del cuello estampado, con respecto a la superficie metálica circundante

28: superficie metálica del elemento de construcción metálico, que rodea la superficie metálica desviada

29: útil para el prensado

30: contorno superficial del útil para el prensado

31: útil para la colada por inyección

32: mitad del útil para la colada por inyección del lado anterior

33: matriz

34: lado anterior de la matriz

35: molde del lado posterior del elemento de construcción metálico

36: punzón de apoyo aplicado sobre el lado posterior de la matriz

37: mitad del útil de colada por inyección por el lado posterior

38: superficie de la mitad del útil por el lado posterior

39: extremo en forma de borde cortante del cuello estampado/punta en ángulo agudo del borde

40: borde interno del cuello estampado

41: borde externo del cuello estampado

42: punta en ángulo agudo del borde en la posición central del borde estampado.

Claims

1. Procedimiento para la obtención de un elemento de construcción compuesto a partir de un elemento de construcción metálico (4) y de una estructura de material sintético (1), caracterizado porque el elemento de construcción metálico, que dispone al menos de una superficie con al menos un borde estampado o un cuello estampado (7), y la estructura de material sintético se prensan conjuntamente con ayuda de uno o varios útiles para el ensamblaje (11, 13, 26, 29, 32, 37), penetrando el borde/el cuello estampado con unión geométrica y por adherencia la estructura de material sintético o atravesándola por completo.

2. Procedimiento para la obtención de un elemento de construcción compuesto a partir de un elemento metálica (4) y de una estructura de material sintético (1), caracterizado porque la estructura de material sintético se cuela por inyección en un útil de colada por inyección (31), se abre el útil de colada por inyección, se inserta en el útil de colada por inyección, abierto, un elemento de construcción metálico (4), que dispone de al menos una superficie con al menos un borde estampado (7) y se posiciona por encima o bien por delante de la estructura de material sintético remanente en el molde de colada por inyección y se aproxima la mitad del útil de colada por inyección (32, 37), insertándose a presión el o bien los bordes estampados en unión geométrica y por adherencia en la estructura de material sintético.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque se inserta y se posiciona una matriz (33) en el útil de colada por inyección entre el elemento de construcción metálico (4) y la mitad del útil de colada por inyección (37), del lado posterior, que corresponde por el lado anterior al menos en la zona de los puntos de ensamblaje fundamentalmente al contorno de la superficie del elemento de construcción metálico.

4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque el lado posterior de la matriz yace sobre la mitad del útil de colada por inyección (38), por el lado posterior o sobre la placa para la fijación del útil de esta mitad del útil en el momento del prensado conjunto de las mitades del útil (32, 37).

5. Procedimiento según las reivindicaciones 3 o 4, caracterizado porque se disponen de manera apilada la matriz (33) y el elemento de construcción metálico (4) fuera del útil de colada por inyección y se insertan, de manera combinada, en el útil de colada por inyección, abierto y se posicionan por encima o bien por delante de la estructura de material sintético.

6. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el borde estampado está dispuesto sensiblemente de manera perpendicular sobre la superficie metálica.

7. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el extremo del borde estampado está conformado con borde vivo, especialmente con borde cortante.

8. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la altura del borde estampado sobrepasa al espesor de la estructura de material sintético, en los puntos a ser unidos, en hasta un 40%.

9. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la altura (7.1) del realce o bien del borde estampado (7) se encuentra por debajo del espesor de la pared (1.1) de la estructura de material sintético (1) o es igual que el espesor de la pared (1.1) de la estructura de material sintético.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el borde estampado representa un cuello estampado de una perforación a través de la superficie metálica del elemento de construcción metálico.

11. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el realce o bien el borde estampado (7) presenta al menos en una superficie lateral del cuello estampado un estrechamiento, una indentación o un rehundido (25).

12. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque la superficie (27) de la chapa metálica está desviada en la zona situada alrededor del borde/cuello estampado frente a la superficie fijada procedente de la chapa metálica circundante (28), hacia el zócalo del cuello estampado, de tal manera que la altura del borde/cuello estampado determinada con relación a la superficie fijada por medio de la chapa metálica circundante, es menor que la altura realmente determinada del borde estampado/zócalo del cuello estampado.

13. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque las superficies a ser unidas del elemento de construcción metálico y de la estructura de material sintético se dotan parcial o completamente con un pegamento como paso previo a la etapa de ensamblaje.

14. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque se dotan con un pegamento o con una masa sellante los puntos ensamblajes en la zona del zócalo del cuello estampado y, en caso dado, en la zona de la perforación del cuello estampado.

15. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque la estructura de material sintético se presenta en forma calentada durante la etapa de ensamblaje o porque el elemento de construcción compuesto se calienta después de la etapa de ensamblaje.

16. Elemento de construcción compuesto, obtenible según un procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 15.

17. Empleo de elementos de construcción compuestos según la reivindicación 16 como elementos de construcción o como componentes de elementos de construcción, para la construcción de automóviles, de aeronaves o de buques o para la fabricación de aparatos domésticos y eléctricos.

18. Empleo según la reivindicación 17 en el que el elemento o los componentes del elemento para la construcción de automóviles representan módulos frontales, soportes frontales, cápsulas para asientos, estructuras para asientos, tableros de instrumentos, soportes para el funcionamiento de las puertas, módulos para el funcionamiento de las puertas, portones traseros o puertas laterales.

19. Módulos frontales, soportes frontales, cápsulas para asientos, estructuras para asientos, puertas laterales, soportes para tableros de instrumentos, soportes para el funcionamiento de las puertas, módulos para el funcionamiento de las puertas, portones traseros, máquinas lavadoras, armarios frigoríficos o máquinas lavavajillas que contienen un elemento de construcción compuesto según la reivindicación 16.