ES2298957T3 - Un soplete o antorcha de soldadura y escudo. - Google Patents

Un soplete o antorcha de soldadura y escudo. Download PDF

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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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