ES2284578T3 - Procedimiento para unir a tope dos piezas de un material plastificable por calentamiento, en particular de metal en particular en forma de chapas. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para unir a tope dos piezas (1, 2) de un material plastificable por calentamiento, en particular de metal, en particular en forma de chapas, que con sus caras exteriores (1a, 1b, 2a, 2b) están situadas por uno de los lados sobre un mismo plano y que por el otro lado están desplazadas entre sí, mediante soldadura por fricción con agitación con una herramienta (4) que en una cara de fricción frontal (4a*) de un rotor (4a) lleva una espiga de fricción axial (4b) que se conduce a través de la unión a tope, caracterizado porque la herramienta (4) se aplica por uno de los lados a las caras exteriores (1a, 2a) de las piezas (1, 2) situadas en un mismo plano, asentando la superficie de fricción (4a*) en toda su superficie, y porque por el otro lado de las piezas (1, 2), la pieza más delgada (1) se apoya sobre un zócalo (3), que asienta lateralmente contra la pieza más gruesa (2), y que en la transición entre la pieza más delgada a la pieza más gruesa (1, 2) presenta una arista redondeada (3b), que sirve como molde para una mediacaña para el metal plastificado que sale de la unión a tope.

Description

Procedimiento para unir a tope dos piezas de un material plastificable por calentamiento, en particular de metal en particular en forma de chapas.

La invención se refiere a un procedimiento para unir a tope dos piezas de un material plastificable por calentamiento, en particular de metal, en particular en forma de chapas, que con sus caras exteriores están situadas por uno de los lados sobre un plano y que por la otra cara están desplazadas entre sí, mediante soldadura por fricción con agitación, con una herramienta que sobre una cara de fricción frontal de un rotor lleva una espiga de fricción axial que se conduce a través de la unión a tope, conforme a las características del preámbulo de la reivindicación 1. Un procedimiento de esta clase se conoce por la patente JP 10249553.

Los procedimientos para unir a tope chapas son conocidos (EP 0 615 480 B1; EP 0 752 926 B1; EP 0 810 054 B1). En todos estos procedimientos, en los que las piezas contiguas al empalme a tope tienen el mismo espesor, es usual que la herramienta rotativa se aplique sobre las caras exteriores superiores, que presentan una transición sin escalón, y que las piezas apoyen sobre una base por sus caras inferiores, que también presentan una transición sin escalón. Con respecto a estos procedimientos de unión, también es conocido que la herramienta asiente con su superficie de fricción frontal del rotor en toda la superficie sobre las piezas, y que el apoyo que soporta las piezas presente en la zona de la unión a tope un perfil en forma de ranura, dentro del cual se pueda introducir a presión el metal plastificado (pastoso) para formar un cordón de soldadura realzado (EP 0 810 054 B1 reivindicación 4). También es conocido el hecho de apretar en toda su superficie la cara de fricción frontal del rotor para procurar que el material pastoso no salga por la otra cara exterior, entre la superficie de fricción y las piezas, sino que permanezca dentro de la unión a tope o se expulse hacia abajo (EP 0 752 926 B1, reivindicación 1).

Cuando en los procedimientos conocidos se trata de unir a tope chapas de diferente espesor mediante soldadura por fricción con agitación, el salto de espesor está situado en la cara superior de las piezas, y la herramienta se aplica desde arriba sobre las piezas, con o sin inclinación (JP 10-249553 A). Al ensamblar, se reblandece el canto libre superior de la chapa más gruesa, y se puede aplastar hasta la altura de la chapa más delgada o a una zona de transición. Pero entonces se forma junto a la herramienta un reborde no deseado. Otro inconveniente es que solamente se pueden compensar pequeños saltos de espesor. Si los saltos de espesor son mayores, se produce en la transición de espesores un efecto de entalladura crítico en cuanto a la ulterior transformación de la pieza ensamblada, que puede dar lugar al fallo de la pieza.

La invención tiene como objetivo desarrollar un procedimiento para unir a tope dos piezas metálicas, especialmente chapas, mediante soldadura por fricción con agitación, en el que las piezas se puedan soldar entre sí a tope en toda su altura aunque presenten grandes diferencias de espesor, obteniéndose una transición en el salto de espesor que no sea crítico en cuanto al efecto de entalladura.

Este objetivo se resuelve de acuerdo con la invención en un procedimiento de la clase citada inicialmente, por el hecho de que la herramienta se aplica por uno de los lados con las caras exteriores de las piezas situadas en un mismo plano, asentando la superficie de fricción en toda su superficie, y porque por el otro lado de las piezas, la pieza más delgada se apoya sobre un zócalo que asienta lateralmente contra la pieza más gruesa, y que en la transición entre la pieza más delgada a la más gruesa presenta una arista redondeada, que sirve como molde para una mediacaña para el metal plastificado que sale de la unión a tope.

En el procedimiento objeto de la invención, la soldadura de las dos piezas tiene lugar en toda la altura de la unión a tope. Dado que la superficie de fricción del rotor asienta en toda su superficie, no puede escapar material plastificado por el rotor, sino que éste es más bien desplazado en la dirección hacia el salto de espesor, rellenando el espacio hueco que queda libre para formar una mediacaña. Como resultado final se obtiene por lo tanto un componente formado por dos piezas de diferente grueso, soldadas a tope en toda la altura de la unión a tope, con una transición del salto de espesor de por lo menos un escaso efecto de entalladura.

De acuerdo con una de las realizaciones de la invención, el grueso del zócalo es igual a la diferencia (salto de espesor) entre las piezas, asentando sobre una base común el zócalo y la pieza más gruesa por sus caras exteriores, que de este modo presentan una transición sin escalonamiento. El zócalo puede estar integrado en la base. La base puede estar realizada plana o en forma de rodillo, estando compuesta preferentemente por dos cuerpos cilíndricos adosados axialmente entre sí.

De acuerdo con otra realización de la invención, la espiga de fricción se extiende sobre una longitud que asegure la fusión de las piezas en toda la altura de la unión a tope. Esto queda asegurado especialmente si la espiga de fracción tiene una longitud que está situada entre los espesores de las dos piezas.

Para la formación de la mediacaña resulta especialmente ventajoso que la espiga de fricción presente un perfil helicoidal. Y es que este perfil helicoidal, en combinación con una rotación debidamente adaptada, procura que el metal plastificado se transporte en dirección hacia la mediacaña.

A continuación se describe la invención con mayor detalle sirviéndose de un dibujo, que en una representación esquemática muestra dos chapas que se trata de unir, durante el proceso de unión por soldadura por fricción con agitación, en una representación esquemática en sección transversal a la unión a tope.

Dos chapas 1,2 de diferente espesor que se trata de unir, están situadas con sus caras exteriores superiores 1a, 2a en un mismo plano, mientras que sus caras exteriores inferiores 1b, 2b están desplazadas entre sí en altura. La chapa más delgada 1 va apoyada por la cara inferior sobre un zócalo 3, cuyo espesor es igual a la diferencia de espesores entre las dos chapas 1,2. Gracias a este dimensionado, la cara inferior 3a del zócalo 3 queda en un mismo plano con la cara exterior inferior 2b de la chapa más gruesa. Las chapas 1,2 con el zócalo 3 sobre el que apoyan, están situadas sobre una base común 6.

Para la soldadura por fricción con agitación se aplica desde arriba una herramienta rotativa 4, que consta de un rotor 4a con una superficie de fricción frontal 4a*, y una espiga de fricción axial 4b aplicada por la cara frontal. El rotor 4 asienta con su superficie de fricción frontal 4a* en toda su superficie sobre las caras exteriores superiores 1a, 2a de las chapas 1,2. Su espiga de fricción 4b se extiende en toda la altura de la unión a tope. Ahora bien, incluso puede llegar hasta una oquedad de moldeo 5, formada por la transición del salto de espesor de las dos chapas 1,2 y de una arista redondeada 3b del zócalo 3. Dado que el zócalo 3 asienta firmemente, tanto en la cara exterior inferior 1b de la chapa 1 como lateralmente contra la chapa más gruesa 2, la arista redondeada 3b forma junto con la transición del salto de espesor la oquedad de moldeo 5 para el material plastificado que sale de la unión a tope para formar una mediacaña que representa una transición de salto de espesor, con un efecto de entalladura, al menos reducido.

Claims (8)

1. Procedimiento para unir a tope dos piezas (1,2) de un material plastificable por calentamiento, en particular de metal, en particular en forma de chapas, que con sus caras exteriores (1a, 1b, 2a, 2b) están situadas por uno de los lados sobre un mismo plano y que por el otro lado están desplazadas entre sí, mediante soldadura por fricción con agitación con una herramienta (4) que en una cara de fricción frontal (4a*) de un rotor (4a) lleva una espiga de fricción axial (4b) que se conduce a través de la unión a tope,

caracterizado porque la herramienta (4) se aplica por uno de los lados a las caras exteriores (1a, 2a) de las piezas (1,2) situadas en un mismo plano, asentando la superficie de fricción (4a*) en toda su superficie, y porque por el otro lado de las piezas (1,2), la pieza más delgada (1) se apoya sobre un zócalo (3), que asienta lateralmente contra la pieza más gruesa (2), y que en la transición entre la pieza más delgada a la pieza más gruesa (1,2) presenta una arista redondeada (3b), que sirve como molde para una mediacaña para el metal plastificado que sale de la unión a tope.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el grueso del zócalo (3) es igual al desplazamiento (salto de espesor) de las piezas (1,2), y porque el zócalo (3) y la pieza más gruesa (2) descansan por sus caras exteriores (3a, 3b), que presentan una transición entre sí sin escalón, sobre una base común (6).

3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque la base (6) es plana.

4. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque el zócalo (3) está integrado en la base (6).

5. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado porque la base está realizada en forma de rodillo.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque el rodillo está compuesto por dos piezas dispuestas adosadas entre sí axialmente.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la espiga de fricción (3b) tiene una longitud que está entre los espesores de las piezas (1,2).

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la espiga de fricción (3b) presenta un perfil helicoidal.