ES2298957T3 - Un soplete o antorcha de soldadura y escudo. - Google Patents
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Abstract
Un soplete o antorcha (10) de soldadura para soldar sobre un componente (16) que comprende un elemento (12) de soldadura, una tobera (14) que rodea el elemento (12) de soldadura a través de la cual pasa un primer flujo de fluido, medios (21) para suministrar material (18) de relleno de soldadura al elemento (12) de soldadura y un escudo (20) que rodea la tobera (14) que defina un recinto (22) alrededor de la tobera (14) al que pasa un segundo flujo de fluido, teniendo el escudo (20) una obturación inflable montada sobre el mismo para obturar el espacio entre el escudo (20) y el componente (16), caracterizado porque el segundo flujo de fluido infla la obturación (28) que se fabrica de un material poroso.
Description
Un soplete o antorcha de soldadura y escudo.
La presente invención se refiere a un soplete o
antorcha de soldadura y en particular a un escudo apropiado para ser
usado en el soplete.
Es conocida la producción de piezas de trabajo
metálicas mediante la deposición de un material de soldadura sobre
una placa de base. El material de soldadura puede ser depositado
mediante un láser, un procedimiento de soldadura de gas inerte de
metal (MIG) o un procedimiento de soldadura de gas inerte de
tungsteno (TIG).
En ambos procedimientos MIG y TIG se proporciona
un soplete de soldadura adyacente a una placa de base sobre la cual
se ha de producir la pieza de trabajo. Se proporciona un electrodo
dentro del soplete de soldadura de modo que cuando se hace pasar
una corriente a través del mismo se forma un arco entre el electrodo
del soplete de soldadura y la placa de base. El arco genera
suficiente calor para que tenga lugar la soldadura.
En el procedimiento MIG el electrodo se funde y
forma el charco de soldadura en la superficie de la pieza de
trabajo. No obstante, en la soldadura TIG el arco funde el material
de la placa de base y un alambre consumible es alimentado dentro del
charco de soldadura para formar la pieza de trabajo.
En un procedimiento conocido como deposición de
metal configurada (SMD) se usa un soplete de soldadura controlado
robóticamente para desarrollar estructuras en capas usando alambre
como material en bruto. Un material clave utilizado en el
procedimiento de SMD es el titanio, que tiene una alta relación de
resistencia a peso.
Un problema con la deposición de soldadura de
materiales tales como el titanio es que el oxígeno y el nitrógeno
pueden difundirse dentro del material, originando fragilidad y
decoloración de la superficie. Para impedir que esto ocurra el
procedimiento de deposición se efectúa en una atmósfera inerte.
Cámaras, llenadas con un gas inerte tal como argón, se usan
normalmente, no obstante, tales cámaras son caras y tienen elevados
gastos de funcionamiento a causa de las grandes cantidades
requeridas de gas inerte.
Para evitar el uso de cámaras de gas inerte
costosas es conocido el suministro de un flujo localizado de gas de
protección a través del soplete de soldadura. El gas pasa a través
de una tobera, que se suministra alrededor del electrodo del
soplete de soldadura. La tobera dirige este pequeño flujo de gas al
charco de soldadura fundida. El gas protege al charco fundido de la
atmósfera evitando la oxidación.
Aunque el flujo de gas a través de la tobera del
soplete de soldadura proporciona protección al charco de soldadura,
la zona afectada por el calor alrededor del charco de soldadura se
oxidará. Por lo tanto se requiere una protección adicional de la
zona afectada por el calor.
El documento
US-A-5811055 describe un sistema de
soldadura en el que se usa una falda flexible de una obturación
inflable evitando que el aire o el gas salga de un recinto a lo
largo de una base electromagnética inflexible.
La presente invención trata de proporcionar un
soplete de soldadura que tiene un escudo, que proporcione la
protección localizada del charco de soldadura fundida y de la zona
afectada por el calor.
Según la presente invención, un soplete de
soldadura para soldar un componente comprende un elemento de
soldadura, una tobera que rodea el elemento de soldadura a través
del cual pasa un primer flujo de fluido, medios para suministrar
soldadura y material de relleno al elemento de soldadura y un escudo
que rodea la tobera que define un recinto alrededor de la tobera
por el que pasa un segundo flujo de fluido, teniendo el escudo un
cierre inflable montado sobre el mismo para obturar el espacio
entre el escudo y el componente, el segundo flujo de fluido infla la
obturación que es de un material poroso.
El flujo de fluido a través de la tobera protege
el charco de soldadura fundida y el escudo impide la oxidación de
la zona afectada por el calor alrededor del charco de soldadura.
Cuando la obturación se infla sobre el escudo tiene rigidez
incrementada al mismo tiempo que retiene suficiente flexibilidad
para seguir el contorno del componente impidiendo así que el aire
sea introducido dentro de la zona afectada por el calor.
En la realización preferida de la presente
invención el escudo tiene un pasadizo en el mismo a través del cual
pasa un flujo de fluido, tal como un gas inerte, para inflar la
obturación. Preferiblemente, el pasadizo está definido por dos
bridas a las cuales está fijada la obturación y se extiende
alrededor de la periferia completa del escudo. El pasadizo puede
contener un difusor.
Preferiblemente los medios para suministrar el
material de relleno de soldadura pasan a través del escudo y están
dirigidos al elemento de soldadura. En la realización preferida de
la presente invención el elemento de soldadura es un electrodo, no
obstante puede ser un láser.
Según un aspecto más de la presente invención un
escudo para un soplete de soldadura comprende un miembro de pared
que define un recinto, teniendo el miembro de pared una abertura
cualquier extremo, estando destinada la abertura en un extremo del
miembro de pared a la fijación del soplete de soldadura, teniendo la
abertura en el otro extremo del miembro de pared una obturación
inflable montada alrededor de la periferia de la misma, siendo la
obturación inflable de un material poroso.
En la realización preferida la obturación
inflable está montada sobre bridas proporcionadas sobre el extremo
del miembro de pared. Las bridas definen un pasadizo a través del
cual pasa un flujo de fluido, tal como un gas inerte, para inflar la
obturación.
La presente invención se describirá a
continuación con referencia a la Figura 1 que es una vista en
sección parcial de un soplete de soldadura o antorcha que tiene un
escudo de acuerdo con la presente invención.
Haciendo referencia a la Figura 1, un soplete o
antorcha 10 de soldadura de gas inerte de tungsteno (TIG) tiene un
electrodo 12 de tungsteno montado dentro de una tobera 14 de
cerámica. Un escudo 20 está fijado al soplete 10 de soldadura
mediante tornillos 19. El escudo 20 define un recinto alrededor de
la tobera 14. El escudo 20 tiene dos bridas anulares 22 y 24, que
definen un pasadizo anular 26 entre ellas. Un anillo de material
inflable 28 está fijado a las bridas 22 y 24. El anillo de material
inflable 28 está fijado a las bridas 22 y 24 mediante resortes
circulares 29.
En funcionamiento se extiende un arco entre el
electrodo 12 y un sustrato 16. El arco calienta y funde el sustrato
16 dentro del cual es alimentado un alambre 18 de material de
relleno. El alambre 18 de material de relleno pasa a través del
escudo 20. Se proporcionan medios 21 de guía para dirigir el alambre
dentro del charco de soldadura. En la realización preferida de la
presente invención el alambre 18 de relleno es de titanio.
El electrodo 12 es de tungsteno y no se funde
mientras tiene lugar la soldadura. El gas inerte es suministrado al
soplete 10 y sale de la tobera 14 para controlar el arco de
soldadura y también para proteger al charco de soldadura fundida de
la atmósfera evitando la oxidación. Antes de salir de la tobera 14
el gas de protección pasa a través de un difusor (no mostrado). El
difusor proporciona una circulación laminar de modo que el arco no
es soplado. El gas de protección usado es argón, no obstante, una
mezcla de argón y helio produce un arco más caliente y de mayor
penetración. La circulación de gas para esta protección primaria es
del orden de 15 a 25 litros/minuto, no obstante, se apreciará que la
circulación exacta dependerá de la aplicación particular.
El gas de protección primario de la tobera 14
del soplete 10 de soldadura no puede cubrir la zona afectada por el
calor cuando se deposita titanio sobre un sustrato grueso. El escudo
20 por lo tanto proporciona la protección secundaria de toda la zona
afectada por el calor.
Un segundo flujo de gas de protección se
suministra al pasadizo anular 26 definido por las dos bridas
anulares 22 y 24 sobre el escudo 20. El flujo secundario del gas de
protección se suministra al pasadizo 26 a través de tres entradas
31 equidistantes alrededor del escudo 20. El gas que pasa a través
de las entradas 31 es difundido por las retículas 30 de acero
inoxidable dentro del anillo 28 de material. El anillo 28 de
material es poroso pero ofrece suficiente resistencia al flujo de
gas a través del anillo 28 de modo que se infla. El anillo 28
inflado protege el área de soldadura interior de turbulencias e
impide también que el aire sea arrastrado dentro de la zona afectada
por el calor exterior.
Una vez inflado, el anillo 28 de material está
bajo tensión y ha incrementado la rigidez mientras mantiene también
su flexibilidad. El anillo 28 inflado es capaz de seguir los
contornos del sustrato y ayuda a mantener la presión dentro del
área de soldadura interior. El anillo 28 inflado ofrece la ventaja
adicional de que el material actúa como un difusor adicional para
el flujo secundario de gas de protección. Esto reduce la turbulencia
e impide cualquier inestabilidad en el arco de soldadura.
En la realización preferida de la presente
invención el anillo 28 se fabrica de fibras de sílice tejidas en
una tela conocida como Dalfratex^{TM}. Las telas de sílice ofrecen
la ventaja de que pueden funcionar a temperaturas en el intervalo
de 1000 a 1600ºC, durante periodos de tiempo limitados. Se debe
tener en cuenta sin embargo que la temperatura de la zona afectada
por el calor varía dependiendo del tipo de material que se suelda,
el espesor del material y el diámetro del escudo 20. Diferentes
materiales pueden por lo tanto ser usados para el anillo 28 siempre
que el material escogido pueda resistir las temperaturas en la zona
afectada por el calor para una aplicación particular.
Aunque la presente invención ha sido descrita
con referencia a un soplete de soldadura TIG, se apreciará que un
escudo de acuerdo con la presente invención podría ser usado en un
soplete de soldadura o en un soplete en el que el elemento de
soldadura es un láser.
Claims (17)
1. Un soplete o antorcha (10) de soldadura para
soldar sobre un componente (16) que comprende un elemento (12) de
soldadura, una tobera (14) que rodea el elemento (12) de soldadura a
través de la cual pasa un primer flujo de fluido, medios (21) para
suministrar material (18) de relleno de soldadura al elemento (12)
de soldadura y un escudo (20) que rodea la tobera (14) que defina un
recinto (22) alrededor de la tobera (14) al que pasa un segundo
flujo de fluido, teniendo el escudo (20) una obturación inflable
montada sobre el mismo para obturar el espacio entre el escudo (20)
y el componente (16), caracterizado porque el segundo flujo
de fluido infla la obturación (28) que se fabrica de un material
poroso.
2. Un soplete o antorcha de soldadura según la
reivindicación 1, caracterizado porque el escudo (20) tiene
un pasadizo (26) en el mismo a través del cual pasa un segundo flujo
de fluido para inflar la obturación (28).
3. Un soplete o antorcha (10) de soldadura según
la reivindicación 2, caracterizado porque el pasadizo (26) se
extiende alrededor de toda la periferia del escudo (20).
4. Un soplete o antorcha (10) de soldadura según
la reivindicación 3, caracterizado porque el pasadizo (26)
que está definido entre dos bridas (22, 24) sobre el pasadizo (20) y
la obturación (28) está fijado a las mismas.
5. Un soplete o antorcha (10) de soldadura según
las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado porque el pasadizo
(26) contiene un difusor.
6. Un soplete o antorcha (10) de soldadura según
las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el material
poroso es una tela hecha de fibras de sílice.
7. Un soplete o antorcha(10) de soldadura
según las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el
elemento (12) de soldadura es un electrodo.
8. Un soplete o antorcha (10) de soldadura según
las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el elemento
(12) de soldadura es un láser.
9. Un soplete o antorcha (10) de soldadura según
cualquier de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque
los medios (21) para suministrar el material (18) de relleno de
soldadura pasan a través del escudo (20).
10. Un soplete o antorcha (10) de soldadura
según las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el
primer y el segundo fluidos son un gas inerte.
11. Un escudo (20) para un soplete o antorcha
(10) de soldadura que comprende un miembro de pared que define un
recinto (22), teniendo el miembro de pared una abertura en uno de
los extremos, estando destinada la abertura en un extremo del
miembro de pared a fijar el soplete (10) y la abertura en el otro
extremo del miembro de pared tiene una obturación inflable montada
alrededor de la periferia de la misma caracterizada porque la
obturación inflable (28) es de un material poroso.
12. Un escudo (20) según la reivindicación 11,
caracterizada porque la obturación inflable (28) está montada
sobre bridas (22, 24) proporcionadas sobre el extremo del miembro de
pared.
13. Un escudo (20) según la reivindicación 12,
caracterizada porque las bridas (22, 24) definen un pasadizo
(26) a través del cual pasa un flujo de fluido para inflar la
obturación (28).
14. Un escudo (20) según la reivindicación 13,
caracterizada porque el fluido es un gas inerte.
15. Un escudo (20) según las reivindicaciones 12
ó 13, caracterizada porque se proporciona un difusor en el
pasadizo (26).
16. Un escudo (20) según cualquiera de las
reivindicaciones 11 a 15, caracterizada porque el material
poroso es una tela hecha de fibras de sílice.
17. Un escudo (20) según cualquiera de las
reivindicaciones 11 a 16, caracterizada porque los medios
(21) para suministrar un material (18) de relleno de soldadura pasan
a través del miembro de pared.
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