ES2275489T3 - Union de peliculas metalicas y fraccion de granos de soldadura para peliculas metalicas. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para obtener una unión (1; 12) de películas metálicas constituida por una primera película metálica (2) y una segunda película metálica (3), en el que la primera película metálica (2) y la segunda película metálica (3) presentan un espesor de menos de 0, 04 mm y están soldadas una con otra en un sitio de unión (4), teniendo el sitio de unión (4) una pechina (5) que está sustancialmente llena de material de soldadura (6), caracterizado porque una masa ML del material de soldadura y una masa MF de los tramos (7, 8) de las películas metálicas que hacen contacto con el material de soldadura (6) en la pechina (5) tienen una relación prefijable, extendiéndose la relación de MF/ML desde aproximadamente 4 hasta aproximadamente 8.
Description
Unión de películas metálicas y fracción de
granos de soldadura para películas metálicas.
La presente invención concierne a procedimientos
para obtener una unión de películas metálicas constituida por una
primera y una segunda películas metálicas. Las películas metálicas
primera y segunda presentan cada una de ellas un espesor de menos
de 0,05 mm y están soldadas una con otra en un sitio de unión. El
sitio de unión tiene una pechina que está llena de material de
soldadura. Asimismo, la invención concierne a un procedimiento para
fabricar un cuerpo de nido de abeja constituido por capas de chapa.
Las capas de chapa se forman a partir de una película metálica
estructurada al menos parcialmente, presentando la película metálica
un espesor de menos de 0,05 mm. Las capas de chapa se sueldan una
con otra al menos en parte. Estas capas tienen cada una de ellas en
los sitios de unión soldados una o dos pechinas que están llenas de
soldadura.
Los procedimientos de soldadura y las uniones de
soldadura para, por ejemplo, un cuerpo de nido de abeja metálico
pertenecen, para capas de chapa, al estado de la técnica. Se
desprende del documento DE 42 19 145 C1 que se sumerge un cuerpo de
nido de abeja en un lecho fluidizado de polvo de soldadura. El
cuerpo de nido de abeja previamente tratado forma en los sitios
deseados unos granos de soldadura constituidos por una fracción de
dichos granos de soldadura. El tamaño de los granos de soldadura
deberá estar entre 1 y 200 micrómetros, preferiblemente entre 38 y
125 micrómetros, deseándose tamaños de grano en la mitad inferior de
este intervalo con más frecuencia que en la mitad superior. Otros
procedimientos de soldadura se desprenden también de este documento.
Los procedimientos de soldadura pertenecientes al estado de la
técnica se utilizan satisfactoriamente en la soldadura de cuerpos
de nido de abeja cuyas capas de chapa están constituidas por chapas
cuyos espesores de material ascienden al menos a 50 micrómetros y
más.
El cometido de la presente invención consiste,
pues, en indicar una unión estable para películas metálicas
delgadas con un espesor de menos de 50 micrómetros, especialmente
menos de 40 micrómetros, así como medios para la obtención de dicha
unión.
Este problema se resuelve con un procedimiento
para obtener una unión de películas metálicas constituida por una
primera y una segunda películas metálicas según las características
de la reivindicación 1, otro procedimiento con las características
de la reivindicación 2 y un procedimiento para fabricar un cuerpo de
nido de abeja constituido por capas de chapa con las
características según la reivindicación 11. Otras ejecuciones y
perfeccionamientos ventajosos están indicados en las
reivindicaciones subordinadas.
Según un primer procedimiento, se obtiene la
unión de películas metálicas constituida por una primera y una
segunda películas metálicas haciendo que dicha primera y dicha
segunda películas metálicas presenten un espesor de menos de 0,04
mm y soldándolas una con otra en un sitio de unión, teniendo el
sitio de unión una pechina que está llena de material de soldadura,
y teniendo una masa ML del material de soldadura y una masa MF de
los tramos de las películas metálicas que contacta el material de
soldadura en la pechina, las cuales tienen una relación
aproximadamente prefijable, extendiéndose la relación de MF/ML desde
aproximadamente 4 hasta aproximadamente 8.
Conforme a un segundo procedimiento, se obtiene
la unión de películas metálicas constituida por una primera y una
segunda películas metálicas haciendo que dicha primera y dicha
segunda películas metálicas presenten un espesor de menos de 0,04
mm y soldándolas una con otra en un sitio de unión, teniendo el
sitio de unión una o dos pechinas que están llenas de material de
soldadura, y presentando en la pechina una masa del material de
soldadura ML que guarda con un espesor DF de las películas metálicas
una relación de aproximadamente ML/DF = 8 g/m a 16 g/m.
En ensayos para soldar películas metálicas más
delgadas con un espesor del material de menos de 50 micrómetros,
especialmente para la fabricación de un cuerpo de nido de abeja, se
ha comprobado que se funden y eliminan celdas correctamente cuando
el cuerpo de nido de abeja ha sido llevado a la temperatura de
soldadura. Se ha tenido que comprobar también que se deformaban las
celdas del cuerpo de nido de abeja. Solamente si se empleaba
conforme a la regla de ajuste anterior una cantidad de material de
soldadura introducida por sitio de unión en comparación con
espesores de chapa empleados hasta ahora, se podía conseguir por
medio de la cantidad de material de soldadura así definida e
introducida en la pechina que, por un lado, las películas metálicas
no se desprendieran y se impidiera una formación de grietas en el
borde, pero, por otro lado, se creara una unión estable de los
sitios de soldadura.
Si se emplea una película metálica para una
unión de películas metálicas en la que el espesor DF de estas
películas esté comprendido entre 0,05 mm y 0,03 mm, se puede elegir
sorprendentemente la masa del material de soldadura ML a emplear
para la unión de películas metálicas en una dependencia
aproximadamente lineal respecto del espesor DF de las películas
metálicas. Cuanto menor sea el espesor DF de las películas metálicas
tanto más pequeña será entonces la masa del material de soldadura
ML que se ha de emplear. Por tanto, se pueden determinar un límite
superior y también un límite inferior de la masa de material de
soldadura ML aún utilizable para algunos espesores DF de las
películas metálicas y se pueden interpolar o extrapolar estos
límites a otros espesores de película metálica. Si se forma una
relación entre la masa del material de soldadura ML y el espesor DF
de las películas metálicas, se ha visto entonces que es conveniente
un límite superior del orden de la relación ML/DF = 14,6 g/m con
una desviación de +5% y
-5%. Como límite inferior de la relación aún utilizable de la masa del material de soldadura ML al espesor DF de las películas metálicas se ha visto que es conveniente una relación de ML/DF = 8,7 g/m con una desviación de +5% y -5%. A partir de estas dos relaciones indicadas con límite superior y límite inferior se puede establecer con mucha exactitud el intervalo a emplear para un espesor DF de película metálica de menos de 0,05 mm a aproximadamente 0,03 mm. Se han obtenido los mejores resultados respecto de la estabilidad de la unión de las películas metálicas cuando una relación de la masa del material de soldadura ML en la pechina con respecto al espesor DF de película metálica haya ascendido a aproximadamente ML/DF = 11 g/m con una desviación de +15% y -10%.
-5%. Como límite inferior de la relación aún utilizable de la masa del material de soldadura ML al espesor DF de las películas metálicas se ha visto que es conveniente una relación de ML/DF = 8,7 g/m con una desviación de +5% y -5%. A partir de estas dos relaciones indicadas con límite superior y límite inferior se puede establecer con mucha exactitud el intervalo a emplear para un espesor DF de película metálica de menos de 0,05 mm a aproximadamente 0,03 mm. Se han obtenido los mejores resultados respecto de la estabilidad de la unión de las películas metálicas cuando una relación de la masa del material de soldadura ML en la pechina con respecto al espesor DF de película metálica haya ascendido a aproximadamente ML/DF = 11 g/m con una desviación de +15% y -10%.
Empleando espesores DF de película metálica para
la unión de películas metálicas de aproximadamente 0,03 mm y menos
se puede aplicar también la correlación lineal anteriormente
indicada para obtener resultados satisfactorios. Sin embargo, se ha
comprobado sorprendentemente que, en el caso de espesores DF de
película metálica de menos de 0,03 mm, no sólo sigue existiendo una
correlación lineal entre cantidad de material de soldadura
utilizable y espesor DF de película metálica. Por el contrario,
varía también la pendiente de esta linealidad con respecto a un
intervalo del espesor DF de película metálica de menos de 0,05 mm a
aproximadamente 0,03 mm. Esta pendiente se aplana algo.
Preferiblemente, en el caso de espesores DF de película metálica de
aproximadamente 0,03 mm y menos, se selecciona un límite superior
de la masa del material de soldadura ML en función del espesor DF
de película metálica a lo largo de una curva que discurre a través
de los puntos siguientes (ML/DF; DF): (14,6 g/m; 0,03 mm), (14,8
g/m; 0,025 mm), (16 g/m; 0,02 mm), (27 g/m; 0,01 mm). En el caso de
un espesor de película metálica DF de aproximadamente 0,03 mm y
menos se elige ventajosamente un límite inferior para la masa del
material de soldadura ML a emplear en función del espesor de
película metálica DF en una curva que discurre a lo largo de los
puntos siguientes (ML/DF; DF): (8,6 g/m; 0,03 mm), (9 g/m; 0,025
mm), (9,2 g/m; 0,02 mm), (16 g/m; 0,01 mm). En el caso de un
espesor de película metálica DF de aproximadamente 0,03 mm y menos,
se han obtenido uniones de películas metálicas extraordinariamente
estables cuando se ha seleccionado la masa del material de
soldadura ML en función del espesor de película metálica DF en una
curva que discurre por los puntos siguientes (ML/DF; DF): (11 g/m;
0,03 mm), (11,2 g/m; 0,025 mm), (12 g/m; 0,02 mm), (20 g/m; 0,01
mm). Se aplica también para estas curvas una desviación de +5% y
-5%.
Un campo de utilización preferido para las
uniones de películas metálicas antes citadas son cuerpos de nido de
abeja constituidos por capas de chapa. Un cuerpo de nido de abeja de
esta clase constituido por capas de chapa está formado por una
película metálica al menos parcialmente estructurada. La película
metálica tiene un espesor de menos de 0,05 mm, estando las capas de
chapa soldadas una con otra al menos en parte y teniendo cada una
de ellas en los sitios de unión soldados una o dos pechinas que
están llenas de material de soldadura. Empleando las reglas de
ajuste anteriormente indicadas para la unión de películas metálicas
se ha comprobado que la estabilidad del cuerpo de nido de abeja
frente a cargas mecánicas era muchísimo más alta en comparación con
el empleo de cantidades de soldadura como las que han sido usuales
hasta ahora. Empleando espesores de película metálica muy
diferentes y teniendo en cuenta la regla de ajuste entre masa del
material de soldadura ML y espesor de película metálica DF, se ha
podido encontrar también la cantidad de material de soldadura más
conveniente de una manera rápida y sencilla. Sin embargo, observando
las reglas de ajuste para las uniones de películas metálicas no
sólo se ha mejorado la estabilidad, sino que también se han evitado
los problemas antes citados, tales como combustiones de celdas,
deformaciones de celdas, desprendimientos de capas y formaciones de
grietas en el borde.
Empleando una fracción de granos de material de
soldadura de películas metálicas se crea otro medio, no
perteneciente a la invención, para poder obtener una unión estable
de películas metálicas. La fracción de granos de material de
soldadura de películas metálicas para obtener una unión de soldadura
entre una primera y una segunda películas metálicas que forman una
pechina en el sitio de la unión de soldadura, especialmente para
obtener la unión de soldadura de un cuerpo de nido de abeja
constituido por una película metálica, teniendo la fracción de
granos de material de soldadura un tamaño de grano comprendido entre
0,01 mm y 0,2 mm, presenta, según el espesor de la película
metálica, la composición siguiente:
- para un espesor de aproximadamente 0,05 mm,
granos de material de soldadura con un diámetro máximo de 0,135 mm
y un diámetro mínimo de 0,015 mm,
- para un espesor de aproximadamente 0,02 mm,
granos de material de soldadura con un diámetro máximo de 0,08 mm y
un diámetro mínimo de 0,02 mm,
- para un espesor de la película metálica que
esté entremedias, granos de material de soldadura con un diámetro
máximo y un diámetro mínimo de los mismos que resulten de manera
aproximadamente lineal de los valores correspondientes para el
espesor de la película metálica de 0,05 mm y 0,02 mm, y
también
también
- un valor máximo de la distribución de Gauss en
porcentaje respecto de la respectiva proporción de los diámetros en
la fracción de granos de material de soldadura está dispuesto
aproximadamente centrado entre el diámetro máximo y el diámetro
mínimo de dicha fracción de granos de material de soldadura.
Sorprendentemente, se ha comprobado que existe
una correlación lineal entre el diámetro máximo y el diámetro
mínimo de los granos de material de soldadura de una fracción de
estos granos para el respectivo espesor de película metálica a
unir. Además, se han logrado uniones de películas metálicas de muy
buena estabilidad para espesores de película metálica DF de
aproximadamente 0,05 mm y menos, especialmente 0,03 mm y menos, a
cuyo fin el valor máximo de la distribución de Gauss, en el caso de
un espesor de película metálica que se va haciendo más pequeño, no
ha sido desplazado justamente hacia un tamaño de granos de material
de soldadura más pequeño, sino que se ha seguido manteniendo
dispuesto en posición centrada dentro de la distribución. Si, en el
caso de un espesor de película metálica que se va haciendo más
pequeño, se conservaba la forma de la campana de la distribución de
Gauss en posición centrada y no se variaba ésta en el caso de
espesores de película metálica que ascendían hasta 0,01 mm,
resultaba entonces una unión de películas metálicas
extraordinariamente estable.
Para un diámetro máximo de la fracción de granos
de material de soldadura ha demostrado ser extraordinariamente
ventajosa la regla de ajuste siguiente: El diámetro máximo de la
fracción de granos de material de soldadura resulta de los valores
siguientes:
- para un espesor de aproximadamente 0,05 mm,
granos de material de soldadura con un diámetro máximo de 0,125 mm,
especialmente 0,105 mm,
- para un espesor de aproximadamente 0,02 mm,
granos de material de soldadura con un diámetro máximo de 0,07 mm,
especialmente 0,063 mm,
- para un espesor de la película metálica que
esté entremedias, granos de material de soldadura con un diámetro
máximo de los mismos que resulte en forma aproximadamente lineal de
los valores correspondientes para el espesor de la película
metálica de 0,05 mm y 0,02 mm.
Para un diámetro mínimo de la fracción de granos
de material de soldadura ha resultado ser extraordinariamente
ventajosa la regla de ajuste siguiente: El diámetro mínimo de la
fracción de granos de material de soldadura resulta de los valores
siguientes:
- para un espesor de aproximadamente 0,05 mm,
granos de material de soldadura con un diámetro mínimo de 0,018 mm,
especialmente 0,023 mm,
- para un espesor de aproximadamente 0,02 mm,
granos de material de soldadura con un diámetro mínimo de 0,03 mm,
especialmente 0,035 mm,
- para un espesor de la película metálica que
esté entremedias, granos de material de soldadura con un diámetro
máximo de los mismos que resulta en forma aproximadamente lineal de
los valores correspondientes para el espesor de la película
metálica de 0,05 mm y 0,02 mm.
Para un espesor de la película metálica de 0,03
mm y menos se ha comprobado sorprendentemente que el diámetro
mínimo de los granos de material de soldadura no deberá seguir
disminuyendo. Por el contrario, las uniones de películas metálicas
eran especialmente duraderas cuando el diámetro mínimo ascendía a
aproximadamente 0,03 mm, especialmente 0,035 mm. Los granos de
material de soldadura cuyos diámetros estaban por debajo de estos
valores no incrementaban la estabilidad. Por el contrario, se ha
detectado con frecuencia un empeoramiento.
Asimismo, para la obtención de una unión estable
de películas metálicas se crea un procedimiento, no perteneciente a
la invención, en el que se unen una primera y una segunda películas
metálicas por medio de una fracción de granos de soldadura de
dichas películas,
- en el que la primera y la segunda películas
metálicas presentan un espesor de menos de 0,05 mm,
- en el que las dos películas metálicas se
sueldan una con otra en un sitio de unión y este sitio de unión
forma una o dos pechinas,
- en el que se encolan la primera y la segunda
películas metálicas antes de que entren en contacto con la fracción
de granos de material de soldadura de dichas películas. Se ajusta
ahora la fracción de granos de material de soldadura de las
películas metálicas de modo que se satisfagan las reglas de ajuste
como antes se ha expuesto.
Además, se alude a otro procedimiento, no
perteneciente a la invención, para obtener una unión de una primera
y una segunda películas metálicas por medio de una fracción de
granos de soldadura de tales películas,
- en el que la primera y la segunda películas
metálicas presentan un espesor de menos de 0,05 mm,
- en el que las dos películas metálicas se
sueldan una con otra en un sitio de unión y este sitio de unión
forma una pechina,
- en el que se encolan la primera y la segunda
películas metálicas antes de que entren en contacto con la fracción
de granos de material de soldadura de dichas películas,
y se ponen en contacto la primera y la segunda
películas metálicas, en una primera etapa, con una primera fracción
de granos de material de soldadura de dichas películas. A
continuación, se ponen en contacto una vez más las películas
metálicas, en una segunda etapa, con una fracción de granos de
material de soldadura de dichas películas. Se emplean aquí
películas metálicas cuyo espesor es de 0,03 mm y menos. Con estos
espesores tan pequeños del material de la película metálica se ha
comprobado de manera sorprendente que un procedimiento de soldadura
de dos etapas, a pesar de su mayor coste, es más conveniente que un
procedimiento de soldadura de una sola etapa. Se han obtenido una
estabilidad mejor y también un control mejor de la cantidad de
material de soldadura aportada en comparación con una aplicación
pura de una etapa de la fracción de granos de material de soldadura
de películas
metálicas.
metálicas.
Se mejora este procedimiento de dos etapas
eligiendo la primera fracción de granos de material de soldadura de
películas metálicas de modo que ésta presente un diámetro máximo y
un diámetro mínimo de los granos de material de soldadura que sean
respectivamente más grande y más pequeño que en el caso de una
fracción de granos de material de soldadura de películas metálicas
empleada en la segunda etapa. Se logra así que se rellenen los
huecos que hayan quedado aún abiertos. Ventajosamente, se ajusta la
primera fracción de granos de material de soldadura de películas
metálicas en la primera etapa del modo que ya se ha descrito más
arriba. La segunda fracción de granos de material de soldadura de
películas metálicas es a su vez elegida convenientemente para la
segunda etapa de modo que el diámetro máximo de los granos de
material de soldadura sea inferior a 0,07 mm y el diámetro mínimo
de dichos granos de material de soldadura sea superior a 0,04 mm.
Observando estas reglas de ajuste han resultado uniones de
películas metálicas especialmente estables. Especialmente en la
soldadura de un cuerpo de nido de abeja han resultado uniones de
películas metálicas sin defectos o con una tasa de defectos muy
pequeña directamente después del proceso de soldadura y también en
los ensayos subsiguientes.
Otras ejecuciones y características ventajosas
de la invención se representan en el dibujo siguiente. Estas
características pueden combinarse también cada una de ellas con
otras ejecuciones y formas de realización convenientes.
Muestran:
La figura 1, una pechina que está formada por
dos películas metálicas,
La figura 2, la correlación entre una cantidad
de material de soldadura por punto de unión perteneciente a una
unión de películas metálicas en función del espesor empleado de
estas películas,
La figura 3, una pechina llena de una fracción
de granos de material de soldadura estándar,
La figura 4, una pechina llena de una fracción
de granos de material de soldadura modificada,
La figura 5, una dependencia entre la fracción
de granos de material de soldadura empleada y el espesor de
película metálica empleado,
La figura 6, una correlación entre la cantidad
de material de soldadura empleada en función del espesor de las
películas metálicas,
La figura 7, una correlación entre la fracción
de granos de material de soldadura empleada en función del espesor
empleado de las películas metálicas,
La figura 8, una tabla sobre la correlación de
relaciones máxima y mínima de la masa empleada ML del material de
soldadura con respecto al espesor DF de las películas metálicas,
La figura 9, una distribución de Gauss
esquemática de los diámetros de una fracción de granos de material
de soldadura empleada, y
La figura 10, otra correlación entre la cantidad
de material de soldadura empleada en función del espesor de las
películas metálicas.
La figura 1 muestra una unión 1 de películas
metálicas que comprende una primera película metálica 2 y una
segunda película metálica 3. Las películas metálicas 2, 3 están
soldadas en un sitio de unión 4. El sitio de unión 4 es una pechina
5 formada por la colocación de la primera película metálica 2 sobre
la segunda película metálica 3. En la pechina 5 se encuentra un
material de soldadura 6. Este material de soldadura 6 está aplicado
en forma de una fracción de granos de material de soldadura sobre un
primer tramo 7 y un segundo tramo 8 de la primera película metálica
y de la segunda película metálica 3, respectivamente. Esto es
posible, por ejemplo, según un procedimiento como el que se
desprende del documento DE 42 19 145 C1, lo cual se designa en lo
que sigue con el término muy general de encolado, y a cuya
descripción se recurre aquí. Sin embargo, el material de soldadura
6 puede ser aplicado también por otros procedimientos de soldadura
descritos en el documento DE 42 19 145 C1 y a los cuales se hace
aquí también referencia. La primera película metálica 2 y de la
segunda película metálica 3 presentan cada una de ellas un espesor
DF de menos de 0,05 mm. Las superficies de ambas películas
metálicas 2, 3 pueden haberse tratado previamente cada una de ellas
para obtener una mejor adherencia del material de soldadura 6 o
bien pueden presentar microestructuras. Una masa ML del material de
soldadura que se encuentra en la pechina 5 es ajustada de modo que
la masa ML y la masa MF del primer tramo 7 y del segundo tramo 8 de
la primera película metálica 2 y la segunda película metálica 3
estén en una relación aproximadamente constante, con independencia
del espesor DF de las películas metálicas que se haya elegido. La
masa MF de los tramos 7, 8 resulta entonces de la suma de las
respectivas masas individuales del primer tramo 7 y del segundo
tramo 8. Estas a su vez resultan del respectivo espesor DF de las
películas metálicas y de una longitud LA del tramo que está en
contacto con material de soldadura. A esto se añade también la
longitud del sitio de empalme real de ambas películas metálicas 2,
3. Esta relación aproximadamente constante se conserva también en
forma aproximada cuando la primera película metálica 2 presente un
espesor DF distinto del de la segunda película metálica
3.
3.
La figura 2 muestra la dependencia entre la masa
ML del material de soldadura en un sitio de unión en función del
espesor elegido DF de las películas metálicas. Resulta en este caso
la dependencia aproximadamente lineal ya comentada más arriba para
espesores de película metálica inferiores a 0,05 mm. No sólo es
constante la relación MF/ML, sino que también la pendiente
\DeltaML/\DeltaDF es aproximadamente lineal para un unión
duradera de las películas metálicas. Esto permite que, eligiendo
diferentes espesores de película metálica, éstos se puedan
interpolar o extrapolar siempre inmediatamente a la masa adecuada
del material de soldadura ML. Se han obtenido uniones de películas
metálicas especialmente estables en cuerpos de nido de abeja para
las siguientes parejas de valores (DF[micrómetros];
ML[10^{-4} gramos]) que pueden apreciarse en la figura 2:
(50; 5,5), (40; 4,4), (30; 3,3), (25; 2,8). Si la masa del material
de soldadura ML para los espesores de película metálica señalados
DF se encuentra dentro de estos valores, naturalmente con una
desviación correspondiente hacia arriba y también hacia abajo de
aproximadamente un 10% en función de la naturaleza del material y
del procedimiento de soldadura, se evitan entonces las combustiones
y deformaciones de celdas que se han presentado en otros casos con
el método de soldadura
usual.
usual.
La figura 3 muestra otra unión 9 de películas
metálicas. En la pechina 5 está introducida una fracción 10 de
granos de material de soldadura estándar perteneciente al estado de
la técnica. La pechina 5 está completamente cerrada en su borde 11
debido al empleo de esta fracción 10 de granos de material de
soldadura estándar. Esto significa que entre la primera película
metálica 2 y la segunda película metálica 3 se encuentra una
acumulación coherente, completamente ligada consigo misma, de
material de soldadura 6 que adopta la forma de una cuña entre las
dos películas metálicas 2, 3. Se diferencia de esto otra unión de
películas metálicas como la que se representa en la figura 4
siguiente antes de la soldadura.
La figura 4 muestra otra unión 12 de películas
metálicas constituida por una primera película metálica 2 y una
segunda película metálica 3. Sobre estas dos películas metálicas 2,
3 está aplicado el material de soldadura 6 en forma de una primera
capa 13 sobre la primera película metálica 2 y una segunda capa 14
sobre la segunda película metálica 3. Esto se logra por utilización
de una fracción de granos de material de soldadura modificada y
variada con respecto a la fracción de granos de material de
soldadura estándar, tal como se ha expuesto más arriba en la
descripción general. Al menos debido a la menor cantidad de material
de soldadura en la unión 12 de películas metálicas en comparación
con la de la unión 9 de películas metálicas de la figura 3, se tiene
que, como consecuencia del menor espesor DF de las películas
metálicas, especialmente de 0,03 mm y menos, no existe el riesgo de
que el material de soldadura se difunda a través de las películas
metálicas 2, 3 o conduzca durante la soldadura a una formación de
grietas en el borde, especialmente en el caso de una forma
geométrica de cuerpo de nido de abeja.
La figura 5 muestra la correlación entre la
selección de una fracción de granos de material de soldadura
adecuada, representada sobre el eje Y, y el espesor de película
metálica elegido DF, representado sobre el eje X. Para un espesor
DF de película metálica de 50 micrómetros se utiliza una fracción de
granos de material de soldadura en la que el diámetro mínimo de
estos granos es mayor que 25 micrómetros y el diámetro máximo de
dichos granos es menor que 106 micrómetros. Al hacerse más pequeño
el espesor DF de las películas metálicas se ajusta entonces la
fracción de granos de material de soldadura de modo que se reduzca
cada vez más el diámetro más grande como máximo de los granos de
material de soldadura, mientras que se aumenta cada vez más el
diámetro mínimo posible de dichos granos de material de soldadura.
Esto conduce al resultado de que a partir de ciertos espesores DF
de las películas metálicas están presentes solamente diámetros de
los granos de material de soldadura que son más grandes que el
espesor DF propiamente dicho de las películas metálicas. Por tanto,
al hacerse más pequeño el espesor DF de las películas metálicas, la
distribución de Gauss con su valor máximo no tiende cada vez más
hacia abajo hasta diámetros de material de soldadura cada vez más
pequeños. Por el contrario, esta distribución se mantiene igual en
cuanto a la forma de campana y solamente en las zonas de borde, al
hacerse éstas cada vez más estrechas, aumenta hasta el valor máximo
situado en el centro. Esta correlación está representada de una
manera algo distinta en la figura 5. Las fracciones de granos de
material de soldadura están unidas una con otra de conformidad con
una ecuación lineal a lo largo del valor máximo del diámetro de los
granos de material de soldadura de la fracción individual de estos
granos. Esta regla de ajuste de la fracción de granos de material
de soldadura se desprende también de las figuras siguientes:
La figura 6 muestra una regla de ajuste para
poder obtener uniones estables de películas metálicas en el caso de
espesores de estas películas de menos de 50 micrómetros,
especialmente cuando deban ser uniones de películas metálicas de
cuerpos de nido de abeja para catalizadores de gases de escape que,
aparte de cargas térmicas, están expuestas también a cargas
mecánicas. Sobre el eje Y se ha indicado en gramos la masa del
material de soldadura ML por cada unión de películas metálicas. Por
tanto, esto significa la masa que deberá encontrarse en una
pechina. Por el contrario, sobre el eje X se ha registrado el
espesor DF de las películas metálicas. En el diagrama se han
dibujado un límite superior O y un límite inferior U de la masa ML.
Se ha obtenido una estabilidad especialmente buena de la unión de
películas metálicas cuando la masa del material de soldadura ML
para el respectivo espesor DF de las películas metálica se ha
elegido a lo largo de la línea I. Es de hacer notar en esta
representación que entre el espesor DF de las películas metálicas de
20 micrómetros y 30 micrómetros se ha introducido aún un espesor de
película metálica extra DF de 25 micrómetros. De este modo, la curva
lineal, especialmente en la zona de menos de 30 micrómetros, parece
más lineal de lo que sería en el fondo sin distorsión del eje X. No
obstante, se puede deducir de este diagrama que entre 30 micrómetros
y 50 micrómetros existe una correlación aproximadamente lineal
entre la masa ML y el espesor DF de las películas metálicas. Por
debajo de 30 micrómetros se aplana algo la pendiente de la curva.
Además, se puede reconocer que la anchura de banda del intervalo de
masas seleccionable se estrecha cada vez más hacia abajo en forma de
embudo hasta menores espesores DF de película metálica. Un valor
aproximadamente ideal de la masa elegida ML a lo largo de la curva
I discurre aquí más cerca del límite inferior U que del límite
superior O. Por tanto, para un cuerpo complejo a soldar, tal como,
por ejemplo, un cuerpo de nido de abeja, resulta la regulación de
ajuste para el procedimiento de soldadura consistente en moverse
ciertamente en lo posible a lo largo de valores ideales según la
curva I, pero, no obstante, cuidar de que no se rebase por abajo el
límite inferior. A consecuencia de la proximidad de la curva I al
límite inferior U existe más este peligro que el de que se sobrepase
el límite superior O.
Se desprende de la figura 7 una anchura de banda
del tamaño de grano, registrado sobre el eje Y en micrómetros, en
función del espesor DF de película metálica elegido, registrado
sobre el eje X. Este diagrama muestra a título de ejemplo una
anchura de banda como la que se ha encontrado para la soldadura de
un cuerpo de nido de abeja. Una primera curva 15 con triángulos
rellenos muestra el límite del mínimo tamaño de grano que se ha de
elegir. Una segunda curva 16 muestra un tamaño de grano máximo a
elegir en función del espesor DF de las películas metálicas. Se han
establecido uniones de películas metálicas especialmente buenas en
el cuerpo de nido de abeja cuando los diámetros más pequeños de los
granos de la fracción de granos de material de soldadura discurrían
a lo largo de una tercera curva 17 y los diámetros más grandes de
los granos de la fracción de granos de material de soldadura
discurrían a lo largo de una cuarta curva 18. Además, se puede
deducir del diagrama que el límite superior y el límite inferior de
la fracción de granos de material de soldadura tienden uno hacia
otro en forma de tubo flexible respecto del tamaño de grano al
hacerse más pequeño el espesor DF de las películas metálicas. Un
valor absoluto de la pendiente de la segunda curva 16 y la cuarta
curva 18 es aquí mayor que el de la primera curva 15 y la tercera
curva 17. Especialmente a partir de un espesor DF de película
metálica de 30 micrómetros y menos, la pendiente absoluta de la
primera curva 15 y la tercera curva 17 tiende a 0.
La figura 8 reproduce la correlación de la
figura 6, estando representada aquí la masa del material de
soldadura ML en función del espesor DF de las películas metálicas
como cociente con respecto a dicho espesor DF. Se puede apreciar
que el cociente se mantiene aproximadamente igual hasta un espesor
DF de las películas metálicas de 30 micrómetros, mientras que a 30
micrómetros y menos el cociente ML por DF aumenta cada vez más.
La figura 9 muestra una representación
esquemática de la distribución de Gauss de los diámetros de los
granos de material de soldadura en función del espesor DF de las
películas metálicas. Sobre el eje Y se ha registrado el diámetro de
los granos de material de soldadura con respecto al diámetro máximo
de dichos granos. Sobre el eje X se ha representado la distribución
porcentual. Se puede apreciar que, por un lado, el máximo del
diámetro de los granos de material de soldadura está aproximadamente
en el centro de la anchura de banda de la fracción de granos de
material de soldadura. Asimismo, se puede apreciar que la forma de
campana no varía en principio al hacerse más pequeño el espesor DF
de las películas metálicas, y otro tanto ocurre en sí y de por sí
con la distribución porcentual de la fracción de granos de material
de soldadura.
La figura 10 muestra una vez más la correlación
entre la cantidad de material de soldadura empleada en función del
espesor de las películas metálicas, tal como ésta se desprende ya de
la figura 6. No obstante, en la figura 10 se ha anulado la
distorsión sobre el eje X, ya que la división es ahora uniforme. Se
puede apreciar con estos valores de medida la linealidad del límite
inferior U, el límite superior O y la evolución ideal I hasta
aproximadamente 20 micrómetros, para acodarse después un poco.
En conjunto, se han obtenido uniones de
películas metálicas de estabilidad especialmente buena, en
particular cuerpos de nido de abeja, cuando se ha utilizado una
unión de películas metálicas con una fracción de granos de material
de soldadura de dichas películas y/o un procedimiento tales como los
que se han descrito respectivamente más arriba.
- 1
- Unión de películas metálicas
- 2
- Primera película metálica
- 3
- Segunda película metálica
- 4
- Sitio de unión
- 5
- Pechina
- 6
- Material de soldadura
- 7
- Primer tramo
- 8
- Segundo tramo
- 9
- Otra unión de películas metálicas
- 10
- Fracción de granos de material de soldadura estándar
- 11
- Borde
- 12
- Unión de películas metálicas
- 13
- Primera capa de material de soldadura
- 14
- Segunda capa de material de soldadura
- 15
- Primera curva
- 16
- Segunda curva
- 17
- Tercera curva
- 18
- Cuarta curva
- DF
- Espesor de película metálica
- LA
- Longitud del tramo
- ML
- Masa del material de soldadura
- MF
- Masa de los tramos de las películas
- U
- Límite inferior de la masa del material de soldadura
- O
- Límite superior de la masa del material de soldadura
- I
- Valor ideal de la masa del material de soldadura
Claims (11)
1. Procedimiento para obtener una unión (1; 12)
de películas metálicas constituida por una primera película
metálica (2) y una segunda película metálica (3), en el que la
primera película metálica (2) y la segunda película metálica (3)
presentan un espesor de menos de 0,04 mm y están soldadas una con
otra en un sitio de unión (4), teniendo el sitio de unión (4) una
pechina (5) que está sustancialmente llena de material de soldadura
(6), caracterizado porque una masa ML del material de
soldadura y una masa MF de los tramos (7, 8) de las películas
metálicas que hacen contacto con el material de soldadura (6) en la
pechina (5) tienen una relación prefijable, extendiéndose la
relación de MF/ML desde aproximadamente 4 hasta aproximadamente
8.
2. Procedimiento para obtener una unión (1; 12)
de películas metálicas constituida por una primera película
metálica (2) y una segunda película metálica (3), en el que la
primera película metálica (2) y la segunda película metálica (3)
presentan un espesor de menos de 0,04 mm y están soldadas una con
otra en un sitio de unión (4), teniendo el sitio de unión (4) una
pechina (5) que está llena de material de soldadura (6),
caracterizado porque en la pechina (5) se encuentra una masa
del material de soldadura ML que guarda con un espesor DF de las
películas metálicas una relación de aproximadamente ML/DF = 16 g/m a
8 g/m.
3. Procedimiento según la reivindicación 2,
caracterizado porque, en el caso de un espesor DF de las
películas metálicas de menos de 0,04 mm a aproximadamente 0,03 mm,
se reduce un límite superior (O) de la masa del material de
soldadura ML de forma aproximadamente lineal en función del espesor
DF de las películas metálicas.
4. Procedimiento según la reivindicación 2 ó 3,
caracterizado porque el límite superior (O) de la masa del
material de soldadura ML guarda con el espesor DF de las películas
metálicas una relación de aproximadamente ML/DF = 14,6 g/m con una
desviación de +5% y -5%.
5. Procedimiento según la reivindicación 2,
caracterizado porque se reduce un límite inferior (U) de la
masa del material de soldadura ML de forma aproximadamente lineal
en función del espesor DF de las películas metálicas.
6. Procedimiento según la reivindicación 5,
caracterizado porque el límite inferior (U) de la masa del
material de soldadura ML guarda con el espesor DF de las películas
metálicas una relación de aproximadamente ML/DF = 8,7 g/m con una
desviación de +5% y -5%.
7. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 2 a 6 anteriores, caracterizado porque, a
partir de un espesor DF de las películas metálicas de
aproximadamente 0,03 mm y menos, se presenta un límite superior (O)
de la masa del material de soldadura ML en función del espesor DF de
las películas metálicas a lo largo de una curva que discurre por
los puntos siguientes (ML/DF; DF):
(14,6 g/m; 0,03 mm), (14,8 g/m; 0,025 mm), (16
g/m; 0,02 mm), (27 g/m; 0,01 mm).
8. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 2 a 6 anteriores, caracterizado porque, a
partir de un espesor DF de las películas metálicas de
aproximadamente 0,03 mm y menos, se presenta un límite inferior (U)
de la masa del material de soldadura ML en función del espesor DF de
las películas metálicas a lo largo de una curva que discurre por
los puntos siguientes (ML/DF; DF):
(8,6 g/m; 0,03 mm), (9 g/m; 0,025 mm), (9,2 g/m;
0,02 mm), (16 g/m; 0,01 mm).
9. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 2 a 6 anteriores, caracterizado porque, a
partir de un espesor DF de las películas metálicas de
aproximadamente 0,03 mm y menos, la masa del material de soldadura
ML en función del espesor DF de las películas metálicas se presenta
aproximadamente a lo largo de una curva que discurre por los puntos
siguientes (ML/DF; DF):
(11 g/m; 0,03 mm), (11,2 g/m; 0,025 mm), (12
g/m; 0,02 mm), (20 g/m; 0,01 mm).
10. Procedimiento según la reivindicación 2,
caracterizado porque la relación de la masa del material de
soldadura ML en la pechina (5) al espesor DF de las películas
metálicas asciende aproximadamente a ML/DF = 11 g/m con una
desviación de +15% y -10%.
11. Procedimiento para fabricar un cuerpo de
nido de abeja constituido por capas de chapa, en el
que:
que:
- se forman las capas de chapa a partir de una
película metálica estructura al menos en parte,
- la película metálica presenta un espesor de
menos de 0,04 mm,
- se sueldan las capas de chapa una con otra al
menos en parte y
- éstas tienen en los sitios de unión soldados
(4) una respectiva pechina (5) que está sustancialmente llena de
material de soldadura (6),
caracterizado porque se unen las
películas metálicas del cuerpo de nido de abeja conforme a un
procedimiento para obtener una unión (1; 12) de dichas películas
metálicas según una de las reivindicaciones 1 a 10.
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