ES2312795T3 - Capa metalica con zonas de diferente espesor de material, procedimiento para fabricar esta capa metalica y cuerpo de nido de abeja fabricado al menos en parte con tales capas metalicas. - Google Patents

Capa metalica con zonas de diferente espesor de material, procedimiento para fabricar esta capa metalica y cuerpo de nido de abeja fabricado al menos en parte con tales capas metalicas. Download PDF

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Abstract

Procedimiento para fabricar una capa metálica (8) que presenta al menos en zonas parciales unas estructuras con valles de onda (11) y crestas de onda (10) y que tiene una superficie de asiento superior (17) formada al menos en parte por las crestas de onda (10) y una superficie de asiento inferior (22) formada al menos en parte por los valles de onda (11), presentando la capa metálica (8) en la dirección longitudinal (21) de las crestas de onda (10) y los valles de onda (11) al menos una primera zona (2) con un primer espesor de material (D1) y una segunda zona (3) con un segundo espesor de material (D2) diferente del primer espesor de material (D1), caracterizado porque la formación de las estructuras en dirección longitudinal se efectúa de modo que a) independientemente del respectivo espesor de material (D1, D2), ambas zonas (2, 3) presentan superficies de asiento superiores (17) alineadas en dirección longitudinal (21) en la zona de las crestas de onda (10) y b) independientemente del respectivo espesor de material (D1, D2), ambas zonas (2, 3) presentan superficies de asiento inferiores (22) sustancialmente alineadas en dirección longitudinal (21) en la zona de los valles de onda (11).

Description

Capa metálica con zonas de diferente espesor de material, procedimiento para fabricar esta capa metálica y cuerpo de nido de abeja fabricado al menos en parte con tales capas metálicas.
La invención concierne a una capa metálica estructurada que presenta zonas de diferente espesor de material, a un procedimiento para fabricar tales capas metálicas y a un cuerpo de nido de abeja que está constituido al menos en parte por tales capas metálicas.
Se utilizan extensamente cuerpos de nido de abeja, por ejemplo como cuerpo de soporte de catalizador para convertir gases de escape de motores de combustión, como filtros de gas de escape para filtrar y eliminar partículas contenidas en la corriente de gas de escape de motores de combustión interna o similares. Tales cuerpos de nido de abeja se conocen, por ejemplo, por el documento EP 0 245 737 B1 o el documento EP 0 430 945 B1. Sin embargo, la invención se puede materializar también en otras formas de construcción, por ejemplo formas de construcción arrolladas en espiral. Se conocen también formas de construcción cónicas en una dirección, por ejemplo por el documento WO 99/56010. Los procedimientos de fabricación conocidos para cuerpos de nido de abeja se pueden aplicar también para la presente invención. Los desarrollos más recientes concernientes a la geometría de las celdas han aportado la inserción de microestructuras en las paredes de los canales, como las que se conocen, por ejemplo, por los documento WO 90/08249 y WO 99/31362. Tales cuerpos de nido de abeja se fabrican en general al menos a partir de una capa metálica al menos parcialmente estructurada o de una pluralidad de capas metálicas al menos parcialmente estructuradas y sustancialmente lisas y presentan a menudo cavidades que pueden ser recorridas por un fluido y que pueden estar configuradas también como un sistema de canales.
Las capas metálicas pueden ser, por ejemplo, capas de chapa o bien pueden estar formadas al menos en parte por un material al menos parcialmente permeable para un fluido.
Para fabricar un cuerpo de nido de abeja se apilan capas metálicas de diferente estructuración o bien se apilan alternando capas metálicas sustancialmente lisas y capas metálicas al menos parcialmente estructuradas y/o se arrollan estas capas para proporcionar una estructura de nido de abeja. Cuando se emplean capas de chapa, éstas presentan típicamente espesores de menos de 0,08 mm, especialmente menos de 0,04 mm o incluso menos de 0,025 mm. La estructura de nido de abeja se introduce en un tubo envolvente. Con un procedimiento de ensamble térmico se unen las capas metálicas de la estructura de nido de abeja una con otra y se une la estructura de nido de abeja con el tubo envolvente. Se emplean aquí frecuentemente procedimientos de soldadura de aporte. Existen diferentes posibilidades de aplicar material de soldadura sobre las zonas a unir de las capas metálicas; entre otras modalidades, esto puede realizarse mediante la aplicación de un agente de adherencia sobre las zonas correspondientes de las capas metálicas, las cuales son provistas seguidamente de material de soldadura en forma de polvo que se adhiere al agente de adherencia. Al calentar las estructuras se volatiliza el agente de adherencia y se produce una unión de soldadura de aporte en las zonas deseadas. Cuando se aplican el agente de adherencia y/o el material de soldadura, se puede aprovechar el efecto capilar en estrechas rendijas que se produce por la superposición de capas metálicas. Se pueden aplicar también otros procedimientos de ensamble térmico, como, por ejemplo, la formación de uniones por
difusión.
En cuerpos de nido de abeja se plantea en algunas formas de construcción el problema de que las capas metálicas con las que se fabrican los cuerpos de nido de abeja presentan zonas con espesores de material diferentes. Así, por ejemplo, se conoce por el documento EP 0 855 936 B1 un cuerpo de nido de abeja constituido por capas de chapa que presenta estructuras de refuerzo que pueden consistir, por ejemplo, en replegados de los bordes en la zona frontal del cuerpo de nido de abeja. Mediante el replegado de las capas de chapa en la zona frontal se producen allí zonas que presentan un espesor de material netamente agrandado en comparación con el resto de las capas de chapa.
Estos replegados conducen en sus límites a la formación de cavidades en las que, en caso de un revestimiento de las capas de chapa, por ejemplo, con un revestimiento aplicado por lavado, se deposita este último. En el caso del empleo del cuerpo de nido de abeja como cuerpo de soporte de catalizador, el revestimiento de lavado contiene, entre otros, el catalizador de metal noble. Esto quiere decir que, llenando las cavidades con un revestimiento de lavado, no se produce ninguna superficie catalíticamente activa que pueda ser atacada por la corriente de gas de escape, pero aumenta el consumo de revestimiento de lavado y catalizadores de metal noble. Esto incrementa los costes de fabricación del cuerpo de soporte de catalizador.
Es frecuente que se pretensen los cuerpos de nido de abeja antes de introducirlos en un tubo envolvente. Si se emplean capas de chapa o capas metálicas con extremos replegados, éstas no pueden ser pretensadas de manera uniforme, puesto que se forma un pretensado en el borde axial, pero no en la zona central de las capas metálicas. Esto repercute negativamente sobre la unión de las capas metálicas, por ejemplo en el caso de soldadura de aporte por difusión y en otras técnicas de unión.
Asimismo, se utilizan también como filtros de partículas cuerpos de nido de abeja correspondientemente configurados. En estos filtros de partículas al menos una parte de las capas metálicas puede estar formada al menos parcialmente por un material poroso, por ejemplo un material fibroso. Cuando se unen estas capas filtrantes con, por ejemplo, capas de chapa a efectos de refuerzo sobre todo en la zona del borde de las capas filtrantes, se obtiene aquí también una capa metálica que presenta zonas de diferente espesor de material y que tiene los inconvenientes anteriormente citados para la constitución de un cuerpo de nido de abeja con respecto al pretensado y a la distribución de agente de adherencia o material de soldadura.
Se conocen por otros sectores técnicos estructuras onduladas metálicas que están realizadas también con espesores diferentes.
Así, el documento US-A-5 468 455 concierne a un cuerpo de nido de abeja eléctricamente calentable en el que las láminas de chapa están provistas frontalmente de un sujetador cerámico que aísla eléctricamente las láminas de chapa una de otra.
Además, se conocen también estructuras onduladas metálicas por la técnica de la edificación. El documento US-A-4 241 146 describe una banda ondulada de esta clase para reforzar edificios y puentes. Se propone en ese documento reforzar las zonas de las crestas y valles de las ondas por medio de replegados o chapados.
Partiendo de esto, es cometido de la invención proponer una capa metálica que presente al menos en parte estructuras y que ayude a evitar los problemas anteriormente expuestos, así como indicar un procedimiento para fabricar una capa metálica de esta clase y un cuerpo de nido de abeja que esté constituido al menos en parte por al menos una capa metálica de esta clase.
Este problema se resuelve por medio de un procedimiento con las características de la reivindicación 1, una capa de chapa con las características de la reivindicación 12 y un cuerpo de nido de abeja con las características de la reivindicación 24. Perfeccionamientos ventajosos son objeto de las respectivas reivindicaciones subordinadas.
En el procedimiento según la invención para fabricar una capa metálica que presenta al menos en zonas parciales unas estructuras con valles de onda y crestas de onda y que tiene una superficie de asiento superior formada al menos en parte por las crestas de las ondas y una superficie de asiento inferior formada al menos en parte por los valles de las ondas, cuya capa presenta al menos una primera zona con un primer espesor de material y una segunda zona con un segundo espesor de material diferente del primer espesor de material, la formación de las estructuras se realiza en dirección longitudinal de modo que, con independencia del respectivo espesor del material, ambas zonas presenten en dirección longitudinal, en la región de las crestas y los valles de onda, unas superficies de asiento superior e inferior sustancialmente alineadas.
Una capa metálica fabricada según el procedimiento presenta en las zonas en las que ésta se encuentra situada al arrollar un cuerpo de nido de abeja con capas metálicas contiguas aplicadas una a otra unas superficies de asiento superior e inferior alineadas, especialmente continuas. En este caso, se forma la superficie de asiento superior al menos en parte por medio de la superficie exterior de las crestas de onda y se forma la superficie de asiento inferior al menos en parte por medio de la superficie exterior de los valles de onda. Cuando se construye un cuerpo de nido de abeja mediante un apilamiento alterno de capas de chapa lisas y onduladas, las capas metálicas contiguas se tocan sustancialmente en la zona de las superficies de asiento, aplicándose las capas metálicas lisas a las respectivas superficies exteriores de los valles y las crestas de onda. Se consigue una superficie de asiento sin escalones alineada en dirección longitudinal en la zona de las crestas de onda y/o de los valles de onda haciendo que las crestas de onda en ambas zonas con espesor de material diferentes presenten todas ellas sustancialmente la misma altura exterior y los valles de onda de ambas zonas con espesores de material diferentes presenten todos ellos sustancialmente la misma profundidad exterior.
Esto permite obtener, con independencia del espesor del material en las dos zonas, una superficie de asiento uniforme para la capa metálica contigua, de modo que, por ejemplo en el caso de una soldadura de aporte según procedimientos conocidos, se consigue una distribución uniforme del material de soldadura o del agente de adherencia que no resulta perjudicada por una interrupción del efecto capilar. Es así posible también la formación de uniones por difusión uniformemente configuradas.
Según una ejecución ventajosa del procedimiento, la zona con el espesor de material más pequeño está al menos parcialmente estructurada, mientras que la otra zona es sustancialmente lisa.
Esto permite de manera ventajosa la formación de capas metálicas con superficies de asiento continuas en dirección longitudinal en la zona de las crestas de onda y/o los valles de onda, ya que la diferencia del espesor entre la zona con el espesor de material mayor y la zona con el espesor de material menor puede ser compensada por la formación de estructuras en la zona con el espesor de material menor.
Según una ejecución ventajosa del procedimiento, la primera zona y la segunda zona presentan estructuras. Esto hace posible, por ejemplo, la construcción de capas de chapa estructuradas con replegados que presentan superficies de apoyo alineadas, especialmente continuas, en la zona de las crestas de onda y/o los valles de onda.
Según otra ejecución ventajosa del procedimiento, al menos una de las zonas está formada por un material atravesable al menos parcialmente por un fluido, preferiblemente un material fibroso metálico. La formación de capas metálicas, al menos en parte, a base de material atravesable al menos parcialmente por un fluido permite de manera ventajosa la construcción de filtros de partículas abiertos.
Un filtro de partículas se designa como abierto cuando, en principio, puede ser recorrido completamente por partículas, concretamente también por partículas que sean considerablemente mayores que las partículas que se han de filtrar específicamente. Así, un filtro de esta clase no se obstruye ni siquiera durante el funcionamiento al producirse una aglomeración de partículas. Un procedimiento adecuado para medir el grado de apertura de un filtro de partículas es, por ejemplo, la comprobación de hasta qué diámetro pueden circular todavía partículas de forma esférica por un filtro de esta clase. En los presentes casos de aplicación, un filtro es abierto especialmente cuando pueden circular todavía a su través bolas de diámetro superior o igual a 0,1 mm, preferiblemente bolas con un diámetro por encima de 0,2 mm.
Según otra ejecución ventajosa del procedimiento, la formación de las estructuras se realiza al menos en parte por estampación. Especialmente ventajoso en este contexto es que la formación de las estructuras se efectúe por ondulación y estampación subsiguiente. De esta manera, se puede efectuar, por ejemplo, una ondulación de la capa metálica en ambas zonas, efectuándose después por estampación en la zona que presenta el espesor de material más pequeño una adaptación de la altura exterior de las crestas de onda y/o de la profundidad exterior de los valles de onda. Esto hace posible la formación de unas superficies de asiento superior y/o inferior continuas en dirección longitudinal en la zona de las crestas de onda y/o de los valles de onda.
Según otra ejecución ventajosa del procedimiento, la formación de las estructuras se realiza por medio de una ondulación escalonada.
La ondulación escalonada permite de manera sencilla producir estructuras en la capa metálica de modo que éstas presenten unas superficies de asiento superior y/o inferior sustancialmente continuas en la zona de las crestas de onda y/o de los valles de onda. Así, por ejemplo, en capas de chapa con replegados en al menos una de las zonas extremas se puede garantizar que se forme una superficie de asiento sustancialmente continua en dirección longitudinal en la zona de las crestas de onda y/o de los valles de onda.
Según otra ejecución ventajosa del procedimiento, se forman por medio de la ondulación ondas sinusoidales, rectangulares y/o triangulares. En particular, es posible compensar diferencias de espesor por medio de formas de celda diferentes en zonas diferentes.
Estas formas de onda permiten de manera ventajosa forman capas metálicas con las cuales se pueden construir un gran número de diferentes cuerpos de nido de abeja dotados de formas de celda y/o densidades de celdas diferentes.
Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la primera zona y la segunda zona se solapan una a otra al menos en parte en una zona de solapamiento. Es preferible en este contexto que la primera zona y la segunda zona se unan una con otra por técnicas de ensamble en la zona de solapamiento, preferiblemente por medio de procedimientos de ensamble térmico, en particular soldadura autógena y/o soldadura de aporte, y/o procedimientos de ensamble mecánico, especialmente remachado.
Esto hace posible de manera ventajosa la unión de las dos zonas cuando éstas no solo presentan espesores de material diferentes, sino que consisten adicionalmente también en materiales diferentes. Por ejemplo, es posible así de manera sencilla unir un material fibroso como primera zona con una lámina de chapa como segunda zona.
Por ejemplo, es posible según la invención unir una esterilla fibrosa de un material permeable al menos en parte para un fluido con una lámina de chapa mediante un procedimiento de ensamble térmico a fin de obtener una capa metálica. Esto puede realizarse, por ejemplo, mediante la formación de una unión de soldadura de aporte o bien una unión de soldadura autógena. Este procedimiento de ensamble mecánico puede combinarse también de manera ventajosa con un procedimiento de ensamble térmico, de modo que las dos zonas sean unidas una con otra tanto por un procedimiento de ensamble térmico como por un procedimiento de ensamble mecánico.
Según otro aspecto de la invención, se propone una capa metálica que presenta al menos en zonas parciales unas estructuras con crestas de onda y valles de onda, especialmente para construir un cuerpo de nido de abeja, formando las crestas de onda al menos parcialmente una superficie de asiento superior y formando los valles de onda al menos parcialmente una superficie de asiento inferior, y presentando la capa de chapa al menos una primera zona con un primer espesor de material y una segunda zona con un segundo espesor de material diferente del primer espesor de material. En la capa metálica según la invención las estructuras están configuradas de modo que, con independencia del respectivo espesor de material, ambas zonas presenten superficies de asiento superiores y superficies de asiento inferiores sustancialmente continuas en dirección longitudinal en la región de las crestas de onda y los valles de onda.
Una capa metálica según la invención presenta de manera ventajosa en dirección longitudinal, en la zona de las crestas de onda y/o los valles de onda, unas superficies de asiento sustancialmente continuas, de modo que, al construir un cuerpo de nido de abeja a base de al menos en parte tales capas metálicas, se consiga una superficie de asiento uniforme para capas metálicas contiguas.
Esto hace posible una unión de capas metálicas contiguas, por ejemplo, por soldadura de aporte, estando uniformemente configurados los sitios de unión. Además, es posible la formación de un cuerpo de nido de abeja bajo un pretensado uniforme.
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Según una ejecución ventajosa de la capa metálica, la zona con el espesor de material menor está al menos parcialmente estructurada, mientras que la otra zona es sustancialmente lisa.
Se puede emplear así de manera ventajosa la estructuración en la zona más delgada de la capa metálica para compensar la diferencia de espesor con respecto a la zona más gruesa sustancialmente no estructurada.
Según otra ejecución ventajosa de la capa metálica, la primera zona y la segunda zona presentan estructuras. De esta manera, se pueden formar capas metálicas estructuradas con zonas de diferente espesor.
Según otra ejecución ventajosa de la capa metálica, la capa de chapa está replegada en al menos una zona extrema frontal.
Este replegado puede servir ventajosamente para reforzar la capa metálica. La formación de una estructura de refuerzo especialmente en una zona extrema frontal sirve de protección mecánica, por ejemplo, en el lado de entrada de gas de un cuerpo de nido de abeja dispuesto en la línea de gas de escape de un motor de combustión interna. Las corrientes de gas de escape son con frecuencia de naturaleza pulsante y provocan, además, una alta carga térmica del cuerpo de nido de abeja, sobre todo del lado de entrada de gas. En un cuerpo de nido de abeja constituido por capas metálicas según la invención la formación de superficies de asiento continuas en la zona de las crestas de onda y/o los valles de onda con capas de chapa contiguas es especialmente ventajosa, ya que, en caso contrario, se produciría un pretensado irregular en toda la longitud axial del cuerpo de nido de abeja.
Según otra ejecución ventajosa de la capa metálica, al menos una de las zonas está formada por un material atravesable al menos parcialmente por un fluido, preferiblemente un material fibroso metálico.
Es posible a este respecto emplear tanto fibras metálicas, especialmente también fibras metálicas sinterizadas, como otros materiales fibrosos. Tales materiales fibrosos se insertan en filtros de partículas para filtrar los gases de escape de motores de combustión, por ejemplo para el filtrado de partículas de hollín contenidas en el gas de escape de motores diesel. Estos materiales fibrosos pueden reforzarse ventajosamente, por ejemplo, con láminas de chapa. Se pueden fabricar así de manera sencilla filtros de partículas constituidos al menos en parte por capas metálicas de materiales fibrosos y otras chapas.
Según otra ejecución ventajosa de la capa metálica, la primera zona y la segunda zona se solapan una a otra al menos parcialmente en una zona de solapamiento.
Esto hace posible de manera ventajosa la unión de las dos zonas cuando éstas no sólo presenten espesores de material diferentes, sino que consistan adicionalmente también en materiales diferentes. Por ejemplo, es así posible de manera sencilla unir un material fibroso como primera zona con una lámina de chapa como segunda zona.
Según otra ejecución ventajosa de la capa metálica, las zonas se han unido una con otra en la zona de solapamiento por medio de un procedimiento de ensamble térmico, preferiblemente soldadura autógena, especialmente soldadura autógena de costura con rodillo, y/o soldadura de aporte.
Por ejemplo, según la invención, es posible unir una esterilla fibrosa con una lámina de chapa por medio de un procedimiento de ensamble térmico. Esto puede realizarse, por ejemplo, mediante la formación de una unión de soldadura de aporte o bien una unión de soldadura autógena. En este contexto, se ha visto que es ventajosa la soldadura autógena de costura con rodillo, ya que, simultáneamente con la formación de la unión de soldadura autógena, se efectúa también una compresión de la esterilla fibrosa. Con una conducción correspondiente del procedimiento en la zona de solapamiento, esto puede simplificar la formación de unas superficies de asiento superior y/o inferior sustancialmente continuas en dirección longitudinal en la zona de las crestas de onda y/o los valles de onda.
Según otra ejecución ventajosa de la capa metálica, las zonas se han unido una con otra en la zona metálica por medio de un procedimiento de ensamble mecánico, preferiblemente remachado.
Este procedimiento de ensamble mecánico puede combinarse también de manera ventajosa con un procedimiento de ensamble térmico, de modo que las dos zonas sean unidas una con otra tanto por un procedimiento de ensamble térmico como por un procedimiento de ensamble mecánico. Así, por ejemplo, se puede efectuar por remachado una especie de fijación previa a la que sigue un procedimiento de soldadura de aporte o de soldadura autógena.
Según otra ejecución ventajosa de la capa metálica, las estructuras están al menos parcialmente estampadas. Es especialmente ventajoso en este contexto que las estructuras sean formadas por ondulación y estampación subsiguiente.
Según otra ejecución ventajosa de la capa metálica, las estructuras se han formado por ondulación escalonada. La ondulación escalonada permite de manera ventajosa formar capas metálicas que presentan en la zona de las crestas de onda y/o los valles de onda unas superficies de asiento superior y/o inferior sustancialmente continuas en dirección longitudinal.
Según otra ejecución ventajosa de la capa metálica, las ondas son ondas sinusoidales, triangulares y/o rectangulares: Se pueden utilizar aquí también formas de onda diferentes en zonas diferentes para compensar espesores de material diferentes.
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La formación de ondas sinusoidales, triangulares y/o rectangulares permite de manera ventajosa, al construir cuerpos de nido de abeja correspondientes, un gran número de geometrías de cavidad y densidades de celdas diferentes del cuerpo de nido de abeja. La formación de ondas rectangulares es especialmente ventajosa en este procedimiento, ya que puede conservarse la misma forma de onda con idéntica amplitud de onda y longitud de onda, produciéndose únicamente una variación brusca de la posición cero de las ondas en la transición de la primera zona a la segunda zona. Esto se puede materializar de manera sencilla con la configuración de las herramientas estructuradoras.
Según otro aspecto de la idea de la invención, se propone un cuerpo de nido de abeja que está constituido al menos en parte por capas metálicas que se han fabricado según el procedimiento conforme a la invención, o que está constituido al menos en parte por capas metálicas según la invención.
Todas las ventajas descritas para el procedimiento según la invención se aplican de la misma manera para una capa metálica según la invención y un cuerpo de nido de abeja según la invención, y viceversa.
Otras ejecuciones y ventajas del procedimiento de la invención se explican con más detalle en lo que sigue ayudándose del dibujo. Sin embargo, la invención no queda limitada a los ejemplos de realización allí mostrados. Muestran:
La figura 1, una capa metálica estructurada según la invención;
La figura 2, una estructura de nido de abeja constituida al menos parcialmente por capas de chapa estructuradas según la invención;
La figura 3, una sección axial a través de una capa de chapa estructurada según la invención;
La figura 4, una sección axial a través de otro ejemplo de realización de una capa de chapa estructurada según la invención; y
La figura 5, esquemáticamente, una vista en perspectiva de una capa metálica parcialmente estructurada según la invención.
En la construcción de un cuerpo de nido de abeja con capas de chapa conocidas por el estado de la técnica y dotadas de replegados en los lados frontales de dichas capas de chapa se presentan varios efectos.
En primer lugar, en caso de que el cuerpo de nido de abeja se fabrique bajo pretensado, éste se forma de manera irregular en dirección axial. Esto conduce a una distribución irregular del material de soldadura por el efecto capilar axialmente irregular cuando se realiza una soldadura de aporte según procedimientos convencionales. También, por ejemplo, en la formación de uniones por difusión resulta igualmente una unión irregular de las capas de chapa.
En segundo lugar, cuando se revisten estas capas con un revestimiento de lavado, ocurre con regularidad que se deposita revestimiento de lavado con catalizador de metal noble en las rendijas de replegado. Sin embargo, esto no contribuye al agrandamiento de la superficie que puede ser atacada por la corriente de un gas de escape. Por tanto, los catalizadores de metal noble dispuestos en las rendijas de replegado no contribuyen tampoco al aumento de la efectividad de la conversión catalítica. En consecuencia, este revestimiento de lavado con catalizadores de metal noble incorporados en la zona de las rendijas de replegado puede considerarse como una pérdida.
Al menos la primera desventaja se presenta generalmente cuando se construye un cuerpo de nido de abeja, al menos en parte, a base de capas metálicas con zonas de espesor diferentes.
Estos efectos se superan mediante el empleo de capas metálicas estructuradas según la invención. La figura 1 muestra una capa metálica estructurada 1 según la invención que presenta una primera zona 2 con un espesor D1 y dos segundas zonas 3 con un respectivo espesor D2. La capa metálica 1 es en este ejemplo una capa de chapa. Las segundas zonas 3 se obtienen formando replegados 4 de una longitud L2 en el lado frontal de la capa metálica 1. La capa metálica estructura 1 presenta una estructura a manera de ondas con valles de onda 11 y crestas de onda 10. En la zona de los valles de onda 11 y las crestas de onda 10 está formada la estructuración de modo que en la transición de la primera zona 2 a la segunda zona 3 la estructura varía de tal manera que la primera zona 2 y la segunda zona 3 en un valle de onda 11 tienen una respectiva profundidad exterior idéntica y en una cresta de onda 10 tienen una respectiva altura exterior idéntica. Esto conduce a una superficie de asiento superior 17 que es continua en dirección longitudinal 21 en la zona de las crestas de onda 10 y que en el presente ejemplo está formada por la superficies exteriores de las crestas de onda 10, y a una superficie de asiento inferior 22 que es continua en dirección longitudinal 21 en la zona de los valles de onda 11 y que en el presente ejemplo está formada por las superficies exteriores de los valles de onda 11. Cuando se construye un cuerpo de nido de abeja al menos parcialmente a base de tales capas metálicas 1, la superficie de asiento superior 17 y la superficie de asiento inferior 22 se aplican a capas metálicas contiguas. Una superficie de asiento continua 17, 22 conduce a un pretensado uniforme en dirección longitudinal 21, el cual, al realizar una soldadura de aporte con procedimientos convencionales, da lugar a una distribución uniforme del material de soldadura.
La figura 2 muestra una estructura de nido de abeja 6 que está constituida por capas de chapa lisas 7 y capas metálicas estructuradas según la invención que están configuradas como capas de chapa 8. Las capas de chapa lisas 7 y las capas de chapa estructuradas 8 están apiladas alternando una sobre otra, de modo que se forman canales 9 que pueden ser recorridos por un fluido. Cada una de las capas de chapa estructuradas 8 según la invención presenta crestas de onda 10 y valles de onda 11, formando las crestas de onda 10 una superficie de asiento superior 17 y formando los valles de onda 11 una superficie de asiento inferior 22. En la dirección longitudinal 21, la capa de chapa estructurada 8 presenta una primera zona 2 y una segunda zona 3 que tienen espesores de material diferentes. En la constitución de la estructura de nido de abeja 6 puede apreciarse que la superficie de asiento 17, 22 entre una capa de chapa lisa 7 y una capa de chapa estructurada 8 está constituida siempre por una cresta de onda 10 o un valle de onda 11. La capa de chapa lisa 7 descansa sobre la respectiva superficie superior de la capa de chapa estructurada 8, es decir, sobre la superficie exterior de la cresta de onda 10 o del valle de onda 11.
La figura 3 muestra una sección a través de una capa de chapa 8 estructurada según la invención en una cresta de onda 10. La sección discurre en la dirección longitudinal 21. Puede apreciarse la chapa estructurada 8, que presenta una primera zona 2 con un espesor D1 y una segunda zona 3 de un espesor D2. La segunda zona 3 está formada por un replegado 4, de modo que el espesor D2 de la segunda zona 3 es mayor que el espesor D1 de la primera zona 2.
Al estructurar la capa de chapa estructurada 8 se formó un escalón 12, por ejemplo aplicando un procedimiento de ondulación escalonada. Este escalón 12 conduce a una homogeneización de la altura de la estructura. La estructuración se ha realizado de modo que en la primera zona 2 la estructura presenta una primera altura interior 14 con relación al paso 13 por cero de la onda, mientras que la segunda altura interior 15 en la región de la segunda zona 3 es más pequeña que la primera altura 14. Sin embargo, tanto en la primera zona 2 como en la segunda zona 3 la altura exterior 16 es idéntica. Por este motivo, la superficie de asiento superior 17 formada por la cresta de onda 10 de la altura exterior 16 y destinada a una chapa lisa eventualmente contigua 7 está configurada sin escalones. En consecuencia, al construir un cuerpo de nido de abeja 6, esto conduce a una unión plana de la chapa estructurada 8 con una chapa lisa contigua 7, por ejemplo por formación de una unión de soldadura de aporte. Otra ventaja de la capa de chapa según la invención es el hecho de que la rendija de replegado 5 está cerrada en muy alto grado, de modo que, al revestir la capa de chapa estructurada 8 con un revestimiento de lavado, se produce una incorporación netamente reducida del revestimiento de lavado en la rendija de replegado 5.
Asimismo, es posible según la invención estabilizar el replegado 4, es decir, la segunda zona 3, por medio de una unión de ensamble térmico. Se ofrece aquí sobre todo soldar la segunda zona 3 en la rendija de replegado 5 o bien aplicar una costura de soldadura autógena que puede ser formada, por ejemplo, por un procedimiento de soldadura autógena de costura con rodillo o bien por un procedimiento de soldadura autógena por láser. Según la invención, es igualmente posible formar una unión de ensamble mecánico o bien la combinación de una unión de ensamble mecánico, por ejemplo remachado, con una unión de ensamble térmico en la zona del replegado. Ventajosamente, se puede realizar así una primera fijación, por ejemplo por remachado, a continuación de la cual se realiza un procedimiento de ensamble térmico. Así, se puede utilizar la unión de remachado como una especie de fijación previa que se refuerza adicionalmente mediante la formación de la unión de ensamble térmico.
Las estructuras de la capa de chapa 8 estructuradas según la invención pueden generarse también por formación de una preondulación con estampación subsiguiente, de modo que, por ejemplo, se estampa posteriormente la primera zona 2 para formar la cresta de onda 10 con igual altura exterior 16 en la primera zona 2 y en la segunda zona 3.
La figura 4 muestra una sección axial correspondiente en la cresta de onda 10 a través de otro ejemplo de realización de una capa metálica 1 estructurada según la invención. La capa metálica estructurada 1 se compone de una capa filtrante 18 y una lámina de chapa 19. En este caso, la capa filtrante 18 forma la primera zona 2 y la lamina de chapa 19 forma la segunda zona 3. La capa filtrante 18 es una esterilla filtrante hecha de un material que puede ser recorrido al menos parcialmente por un fluido. La primera zona 2 presenta un espesor D1, mientras que la segunda zona 3 presenta un espesor D2. En este ejemplo de realización el espesor D1 es mayor que el espesor D2. Esta capa metálica 1 fue también estructurada y cortada en una cresta de onda 10 en la dirección longitudinal 21. La capa filtrante 18 es porosa y puede ser recorrida por gas, por ejemplo, en dirección radial. Con respecto a la línea cero 13 de la ondulación estampada, las dos zonas 2 y 3 presentan alturas interiores diferentes 14, 15 con relación al paso por cero de la ondulación 13, pero tienen una altura exterior común 16. La primera zona 2 y la segunda zona 3 se solapan en una zona de solapamiento 20. En esta zona de solapamiento 20 se ha formado una unión por técnicas de ensamble entre la capa filtrante 18 y la lámina de chapa 19. Esta unión por técnicas de ensamble puede obtenerse, por ejemplo, por medio de un procedimiento de soldadura autógena, preferiblemente un procedimiento de soldadura autógena por resistencia o por láser. En este contexto, es especialmente ventajosa la aplicación de un procedimiento de soldadura autógena de costura con rodillo, ya que la presión de apriete durante la soldadura autógena de costura con rodillo puede aprovecharse para comprimir la capa filtrante 18 a fin de compensar la diferencia de espesor entre dicha capa filtrante 18 y la lámina de chapa 19. El resultante de este procedimiento de soldadura autógena de costura con rodillo es una sólida unión entre la capa filtrante 18 y la lámina de chapa 19. Cuando se une una lámina de chapa 19 con una capa filtrante 18, se puede formar de manera ventajosa en la zona de solapamiento 20, como alternativa o adicionalmente a una unión de ensamble térmico, una unión de ensamble mecánico.
La figura 5 muestra esquemáticamente una vista en perspectiva de una capa metálica 1 según la invención. Ésta presenta una primera zona 2 que está formada por una capa filtrante 18, por ejemplo hecha de un material fibroso metálico. La primera zona 2 presenta un espesor D1. Además, está formada una segunda zona 3 por una lámina de chapa 19, cuyo espesor D2 es netamente más pequeño que el espesor D1 de la primera zona 2. La primera zona 2 y la segunda zona 3 se solapan una a otra en la zona de solapamiento 20. La lámina de chapa 19 y la capa filtrante 18 están unidas una con otra por técnicas de ensamble en esta zona de solapamiento, por ejemplo por soldadura autógena de costura con rodillo. La lámina de chapa 19 está estructurada en la zona que no es parte de la zona de solapamiento 20. La estructura está formada con crestas de onda 10 y valles de onda 11 de modo que la distancia 23 entre la superficie exterior de las crestas de onda 10 y la superficie exterior de los valles de onda 11 corresponda exactamente al espesor D1. Esto conduce a la formación de una superficie de asiento superior 17 que comprende el lado superior 24 de la capa fibrosa 18, el lado superior de la zona de solapamiento 20 y las superficies exteriores de las crestas de onda 10. Así, en la zona de las crestas de onda 10 se forma una superficie de asiento superior 17 que es continua en la dirección longitudinal 21, es decir que no presenta saltos. Igualmente, se forma una superficie de asiento inferior 22 que comprende el lado inferior 25 y las superficies exteriores de los valles de onda 11 y que es sustancialmente continua en la dirección longitudinal 21.
Debido a la formación de estructuras con crestas de onda 10 y valles de onda 11 en una segunda zona 3 se puede compensar así de manera ventajosa la diferencia de espesor entre el espesor D2 de la capa fibrosa 18 y el espesor D1 de la lámina de chapa 19. La formación de las estructuras en la segunda zona 3 puede efectuarse de manera ventajosa por ondulación o bien por ondulación y estampación subsiguiente. En caso de que la capa filtrante 18 presente también estructuras, es posible igualmente un procedimiento de ondulación escalonada para formar las estructuras.
El procedimiento según la invención y la capa metálica 1, 8 según la invención hacen posible de manera ventajosa la construcción de estructuras de nido de abeja 6 en las que las capas metálicas 1, 8, a pesar de la formación de dos zonas 2, 3 de espesor diferente D1, D2, están unidas con capas metálicas contiguas a través de superficies de asiento 17, 22 sustancialmente continuas en dirección axial en la zona de las crestas de onda 10 y/o los valles de onda 11. Es posible así la construcción de estructuras de nido de abeja 6, al menos en parte, a base de capas metálicas 1, 8, bajo un pretensado sustancialmente uniforme.
Lista de símbolos de referencia
1
Capa metálica
2
Primera zona
3
Segunda zona
4
Replegado
5
Rendija de replegado
6
Estructura de nido de abeja
7
Capa de chapa lisa
8
Capa de chapa estructurada
9
Canal
10
Cresta de onda
11
Valle de onda
12
Escalón
13
Paso por cero
14
Primera altura interior
15
Segunda altura interior
16
Altura exterior
17
Superficie de asiento superior
18
Capa filtrante
19
Lámina de chapa
20
Zona de solapamiento
21
Dirección longitudinal
22
Superficie de asiento inferior
23
Distancia
24
Lado superior
25
Lado inferior
D1
Espesor de la primera zona
D2
Espesor de la segunda zona
L2
Longitud de la segunda zona

Claims (24)

1. Procedimiento para fabricar una capa metálica (8) que presenta al menos en zonas parciales unas estructuras con valles de onda (11) y crestas de onda (10) y que tiene una superficie de asiento superior (17) formada al menos en parte por las crestas de onda (10) y una superficie de asiento inferior (22) formada al menos en parte por los valles de onda (11), presentando la capa metálica (8) en la dirección longitudinal (21) de las crestas de onda (10) y los valles de onda (11) al menos una primera zona (2) con un primer espesor de material (D1) y una segunda zona (3) con un segundo espesor de material (D2) diferente del primer espesor de material (D1), caracterizado porque la formación de las estructuras en dirección longitudinal se efectúa de modo que a) independientemente del respectivo espesor de material (D1, D2), ambas zonas (2, 3) presentan superficies de asiento superiores (17) alineadas en dirección longitudinal (21) en la zona de las crestas de onda (10) y b) independientemente del respectivo espesor de material (D1, D2), ambas zonas (2, 3) presentan superficies de asiento inferiores (22) sustancialmente alineadas en dirección longitudinal (21) en la zona de los valles de onda (11).
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la zona (3) con el espesor de material menor (D2) está al menos parcialmente estructurada, mientras que la otra zona (2) es sustancialmente lisa.
3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la primera zona (2) y la segunda zona (3) presentan estructuras.
4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos una de las zonas (2) está formada por un material permeable al menos parcialmente para un fluido, preferiblemente un material fibroso metálico.
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la capa metálica (8) está replegada en al menos una zona (2, 3).
6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la formación de las estructuras se realiza al menos en parte por estampación.
7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque la formación de las estructuras se realiza por ondulación y estampación subsiguiente.
8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la formación de las estructuras se realiza por ondulación escalonada.
9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 7 u 8, caracterizado porque se forman por la ondulación ondas sinusoidales, rectangulares y/o triangulares, especialmente formas diferentes en la primera zona (2) y en la segunda zona (3).
10. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la primera zona (2) y la segunda zona (3) se solapan una a otra al menos parcialmente en una zona de solapamiento (20).
11. Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado porque la primera zona (2) y la segunda zona (3) se unen una con otra en la zona de solapamiento (20) por medio de técnicas de ensamble, preferiblemente por procedimientos de ensamble térmico, especialmente soldadura autógena y/o soldadura de aporte, y/o procedimientos de ensamble mecánico, especialmente remachado.
12. Capa metálica que presenta al menos en zonas parciales unas estructuras con crestas de onda (10) y valles de onda (11), especialmente para construir un cuerpo de nido de abeja (6), en donde las crestas de onda (10) forman al menos parcialmente una superficie de asiento superior (17) y los valles de onda (11) forman al menos parcialmente una superficie de asiento inferior (22), y la capa metálica (8) presenta en la dirección longitudinal (21) de las crestas de onda y los valles de onda (11) al menos una primera zona (2) con un primer espesor de material (D1) y una segunda zona (3) con un segundo espesor de material (D2) diferente del primer espesor de material (D1), caracterizada porque las estructuras están configuradas de modo que a) independientemente del respectivo espesor de material (D1, D2), ambas zonas (2, 3) presentan superficies de asiento superiores (17) alineadas en dirección longitudinal (21) en la zona de las crestas de onda (10) y b) independientemente del respectivo espesor de material (D1, D2), ambas zonas (2, 3) presentan superficies de asiento inferiores (22) sustancialmente alineadas en dirección longitudinal (21) en la zona de los valles de onda (11).
13. Capa metálica según la reivindicación 12, caracterizada porque la zona (3) con el espesor de material menor (D2) está al menos parcialmente estructurada, mientras que la otra zona (2) es sustancialmente lisa.
14. Capa metálica según la reivindicación 12, caracterizada porque la primera zona (2) y la segunda zona (3) presenta estructuras.
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15. Capa metálica según una de las reivindicaciones 12 a 14, caracterizada porque la capa de chapa (8) está replegada en al menos una zona extrema frontal.
16. Capa metálica según una de las reivindicaciones 12 a 15, caracterizada porque al menos una de las zonas (2, 3) está formada por un material que puede ser recorrido al menos parcialmente por un fluido, preferiblemente un material fibroso metálico.
17. Capa metálica según una de las reivindicaciones 12 a 16, caracterizada porque la primera zona (2) y la segunda zona (3) se solapan una a otra al menos parcialmente en una zona de solapamiento (20).
18. Capa metálica según la reivindicación 17, caracterizada porque las zonas (2, 3) están unidas una con otra en la zona de solapamiento (20) por medio de un procedimiento de ensamble térmico, preferiblemente soldadura autógena, especialmente soldadura autógena de costura con rodillo, y/o soldadura de aporte.
19. Capa metálica según la reivindicación 17 ó 18, caracterizada porque las zonas (2, 3) se han unido una con otra en la zona de solapamiento (20) por medio de un procedimiento de ensamble mecánico, preferiblemente remachado.
20. Capa metálica según una de las reivindicaciones 12 a 19, caracterizada porque las estructuras están al menos parcialmente estampadas.
21. Capa metálica según la reivindicación 20, caracterizada porque las estructuras se han formado por ondulación y estampación subsiguiente.
22. Capa metálica según una de las reivindicaciones 12 a 19, caracterizada porque las estructuras se han formado por ondulación escalonada.
23. Capa metálica según la reivindicación 21 ó 22, caracterizada porque las ondas son ondas sinusoidales, triangulares y/o rectangulares, especialmente estructuras diferentes en la primera zona (2) y en la segunda zona (3).
24. Cuerpo de nido de abeja constituido al menos en parte por capas metálicas (8) que se han fabricado por el procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 11, o por capas metálicas (8) según una de las reivindicaciones 12 a 23.
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