ES2313324T3 - Aplicacion de lubricante para fabricar una estructura resistente a altas temperaturas. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para fabricar una estructura (1) resistente a altas temperaturas que comprende al menos una capa metálica (2) al menos parcialmente estructurada, con al menos los pasos siguientes: (a) conformación de la capa metálica lisa (2) como consecuencia de un procedimiento de laminación, en el que un aceite (3) humedece al menos parcialmente la al menos una capa (2); (b) retirada al menos parcial del aceite (3); (c) alimentación de lubricante (4) a al menos un tramo parcial (5) de la al menos una capa (2); (d) formación al menos parcial de la estructura (1); (e) generación de uniones por técnicas de ensamble para inmovilizar la estructura (1).

Description

Aplicación de lubricante para fabricar una estructura resistente a altas temperaturas.

La presente invención concierne a un procedimiento para fabricar una estructura resistente a altas temperaturas que comprende al menos una capa metálica al menos parcialmente estructurada. Tales estructuras resistentes a altas temperaturas se utilizan especialmente como cuerpos de soporte para catalizadores, como adsorbedores, como filtros de partículas o de manera semejante en la construcción de automóviles.

Tales estructuras resistentes a altas temperaturas se denominan también frecuentemente cuerpos de nido de abeja. Comprenden usualmente al menos una capa metálica lisa y una capa metálica ondulada que se posicionan una con relación a otra de modo que se formen canales de flujo para el gas de escape que ha de conducirse a su través. Las superficies de estas capas o de estos canales son provistas entonces de al menos un revestimiento prefijado que convierte constituyentes nocivos del gas de escape en componentes menos nocivos. El perfil o la ondulación de la al menos una capa materializa aquí una superficie relativamente grande por volumen de la estructura, de modo que se hace posible un contacto íntimo del gas de escape con la superficie revestida o no revestida. La conversión tiene lugar en general a temperaturas relativamente altas. El gas de escape que circula aquí a través de la temperatura alcanza, por ejemplo, temperaturas de hasta 1000ºC. Aparte del alto esfuerzo térmico, esta estructura está expuesta también, durante el funcionamiento en el sistema de gas de escape de un motor de combustión interna móvil, a altas cargas dinámicas que tienen su origen, por ejemplo, en los impulsos de presión del propio gas de escape que resultan de la combustión o en estímulos externos durante el funcionamiento de marcha de un vehículo.

Se conocen en múltiples formas cuerpos de nido de abeja arrollados o estratificados y unidos a base de capas metálicas. Se diferencian sobre todo dos formas de construcción típicas para tales cuerpos de nido de abeja. Una forma de construcción anterior, para la que muestra ejemplos típicos el documento DE 29 02 779, es la forma de construcción en espiral en la que se colocan sustancialmente sólo una capa de chapa lisa y sólo una capa de chapa ondulada y éstas se arrollan en forma de espiral. En otra forma de construcción se constituye el cuerpo de nido de abeja a partir de una pluralidad de capas de chapa lisas y onduladas dispuestas alternándose o de capas de chapa dotadas de una ondulación diferente, estratificándose estas capas de chapa para obtener una o varias pilas que se entrelazan o retuercen una con otra. En contraste con la forma en espiral, en esta forma de construcción todos los extremos de las capas de chapa vienen a aplicarse por fuera a una carcasa o un tubo envolvente y pueden inmovilizarse allí de manera permanente. Ejemplos típicos de esta forma de construcción últimamente citada se encuentran descritos en el documento EP 0 245 737 o en el documento WO 90/03220, los cuales se han dado a conocer también, por ejemplo, como la llamada forma en S. Para una descripción más exacta de la naturaleza o configuración de las diferentes estructuras o cuerpos de nido de abeja puede recurrirse a la explicación del contenido divulgativo de estas publicaciones.

Para fabricar un cuerpo de nido de abeja o una estructura de esta clase resistente a altas temperaturas se tienen que unir entre sí al menos una parte de las capas. Se conocen diferentes técnicas de ensamble para esto. Debido a las altas cargas térmicas y dinámicas de la estructura durante la utilización preferida en sistemas de gas de escape de motores de combustión interna móviles se han destacado especialmente diferentes procedimientos de soldadura dura para generar uniones permanentes. Es necesario a este respecto introducir en el cuerpo de nido de abeja un material de soldadura que presenta usualmente un punto de fusión más bajo que el de las capas metálicas y posicionar dicho material en los tramos de unión deseados. Por último, mediante el calentamiento del cuerpo de nido de abeja por encima del punto de fusión del material de soldadura se funde este material y, al enfriarse, une una con otra las capas metálicas adyacentes.

El material de soldadura puede introducirse de diferentes formas en el cuerpo de nido de abeja, por ejemplo como lámina de material de soldadura y/o como polvo de material de soldadura. Una lámina de material de soldadura se introduce y/o se pega en las zonas en las que deberán unirse capas una con otra. El polvo de material de soldadura se inmoviliza también sobre la superficie de las capas por medio de un agente de adherencia (aceite, cola, pegamento, etc) hasta que tenga lugar el proceso de soldadura propiamente dicho.

Como agente de adherencia se utilizan de preferencia pegamentos especialmente desarrollados para ello que se prevén en los tramos de unión deseados. Se conocen una pluralidad de técnicas diferentes para esto. Por ejemplo, el documento EP 0 422 000 revela la aplicación del agente de adherencia con rodillos en rotación. La aplicación del agente de adherencia se efectúa aquí antes del arrollamiento o apilamiento de las capas. Asimismo, se conoce, por ejemplo, por el documento DE 101 51 487 el recurso de introducir agentes de adherencia en forma líquida en el interior de una estructura de nido de abeja de esta clase aprovechando fuerzas capilares. Esto puede efectuarse mediante una sencilla inmersión frontal de la estructura de nido de abeja en el agente de adherencia. Para una descripción detallada del método de aplicación de un agente de adherencia se puede recurrir a las explicaciones de las publicaciones citadas.

Para formar un perfil o una ondulación en la capa metálica son necesarios frecuentemente medios de funcionamiento que fomenten la conformación. Así, por ejemplo, se producen con frecuencia capas de chapa onduladas utilizando un procedimiento de conformación por laminación. Además, hay que tener en cuenta que las capas se colocan y/o transportan frecuentemente a lo largo de un prolongado espacio de tiempo, siendo éstas también humedecidas con medios de funcionamiento para su protección. Como tal medio de funcionamiento se utiliza predominantemente aceite que incluso puede adherirse permanentemente sobre la superficie de las capas. Sin embargo, el aceite que se encuentra sobre la superficie de tales capas influye negativamente, en ciertas circunstancias, sobre el proceso de soldadura. Así, por ejemplo es posible que este aceite mismo o una sustancia que se forme por el envejecimiento del aceite presente propiedades de adherencia que tengan como consecuencia una inmovilización al menos temporal de material de soldadura en un proceso de soldadura. Esto conduce, en ciertas circunstancias, a que se formen uniones técnicas de ensamble en sitios que están previstos para compensar dilataciones diferenciales térmicas y, por tanto, ponen en peligro la integridad estructural permanente de la pieza constructiva. Es también posible que los medios de funcionamiento o aceites presenten componentes volátiles que precisamente perjudiquen un vacío aplicado para el proceso de soldadura o una atmósfera definida prefijada.

Según estas reflexiones, no ha sido usual hasta ahora utilizar estos medios de funcionamiento en calidad de agente de adherencia o retirarlos completamente y prever un agente de adherencia separado que se aplica entonces prácticamente sobre una superficie limpiada o una superficie exenta de medios de funcionamiento (véase el documento WO-A-93 25339).

Partiendo de esto, el problema de la presente invención consiste, pues, en indicar un procedimiento mejorado para fabricar una estructura resistente a altas temperaturas a partir de al menos una capa metálica al menos parcialmente estructurada. En particular, el procedimiento deberá tener como consecuencia una generación lo más precisa posible y exactamente prefijable de uniones establecidas por técnicas de ensamble en la estructura. Al mismo tiempo, se deberá facilitar la manipulación o la conformación de la estructura metálica y hacer que resulte seguro el proceso, de modo que las operaciones necesarias para ello puedan realizarse con alta precisión incluso en el marco de una fabricación en serie. Además, hay que indicar también un procedimiento que tenga como consecuencia una utilización moderada de material de soldadura y/o medios de funcionamiento.

Estos problemas se resuelven por medio de un procedimiento con las características o pasos de la reivindicación formulada en forma independiente. Otras ejecuciones ventajosas del procedimiento son objeto de las reivindicaciones formuladas en forma subordinada.

El procedimiento según la invención para fabricar una estructura resistente a altas temperaturas que comprende al menos una capa metálica al menos parcialmente estructurada presenta al menos los pasos siguientes:

(a)

conformación de una capa metálica lisa como consecuencia de un procedimiento de laminación, en el que se humedece con aceite, al menos parcialmente, la al menos una capa;

(b)

retirada al menos parcial del aceite;

(c)

alimentación de lubricantes a al menos un tramo parcial de la al menos una capa;

(d)

formación al menos parcial de la estructura;

(e)

generación de uniones por técnicas de ensamble para inmovilizar la estructura.

Con el término "aceite" se quieren dar a entender medios funcionales que se han utilizado anteriormente para el almacenamiento, el transporte y/o la conformación de la al menos una capa. Estos comprenden especialmente aceites minerales, aceites sintéticos, grasas, etc. El procedimiento según la invención se basa, como un aspecto esencial, en la medida de que se retira primero el aceite y a continuación se aplica nuevamente un lubricante que puede comprender también un aceite. Se pretende conseguir así que se eliminen los estados anteriormente indefinidos o las zonas anteriormente no verificables que están humedecidas con aceite y que se transformen en zonas unívocamente definidas o se creen como zonas nuevas. Se forman así tramos parciales exactamente prefijados en los que el lubricante asegura, entre otras cosas, que las capas o los tramos de capa aplicados uno a otro se deslicen uno sobre otro sin destrucción durante la formación de la estructura. Esto se aplica especialmente para un arrollamiento o bobinado de pilas que comprenden una pluralidad de tales capas metálicas.

Debido a la retirada previa de aceite no necesario se reduce netamente la proporción de los componentes volátiles durante el proceso de soldadura final. Mediante el procedimiento propuesto se fomenta realmente tan sólo en las zonas deseadas el deslizamiento de capas metálicas una sobre otra por la previsión de un lubricante, mientras que en las zonas parciales restantes se presenta una superficie desnuda o una superficie revestida de otro modo. Es posible de esta manera, por ejemplo, proporcionar un tramo parcial separado con lubricante a cada zona de contacto de las capas metálicas dispuestas contiguas una a otra.

Referido al paso (a), cabe consignar que una capa metálica comprende tanto láminas de chapa como otras capas metálicas, especialmente estructuras de rejilla, placas agujereadas, velos fibrosos, materiales compuestos, etc.

Con un procedimiento de laminación se quieren dar a entender especialmente los procedimientos con lo que se produce un perfil o una ondulación en el metal liso gracias a una acción de fuerza exterior aplicada por medio de una herramienta (por ejemplo, rodillos perfilados en rotación). La conformación se efectúa predominantemente de tal manera que se realiza una deformación plástica permanente. A ser posible, se conserva entonces especialmente el espesor de las capas o materiales conformados. Esta ondulación resultante de esto está configurada usualmente de modo que se repite a intervalos determinados, por ejemplo una especie de ondulación sinusoidal, una ondulación en omega, un perfil en dientes de sierra, etc. Para la conformación de la capa metálica lisa se alimenta ésta ventajosamente en forma continua a una herramienta de laminación. Tales pasos de conformación se pueden realizar igualmente con el procedimiento de fabricación por troquelado, embutición, etc., los cuales no quedan abarcados aquí, especialmente cuando, para la conformación, se efectúa al mismo tiempo también una separación de material.

El aceite (o medios de funcionamiento semejantes) necesario para ello o ya situado sobre la capa metálica lisa es retirado al menos parcialmente después del paso de conformación. Preferiblemente, se retira todo el aceite aplicado sobre la superficie, pero es posible también retirar el aceite sólo en zonas parciales determinadas, por ejemplo aquéllas en las que debe aplicarse a continuación un revestimiento adicional. El aceite situado todavía sobre la superficie puede ser pretratado eventualmente (por ejemplo, por vía química y/o térmica) y, finalmente, puede ser cubierto al menos en parte con el lubricante.

En principio, es de poca importancia que los distintos pasos del procedimiento se ejecuten secuencialmente uno tras otro o que, en ciertas circunstancias, se repitan pasos individuales del procedimiento. Así, por ejemplo, es posible que se ejecuten alternadamente los pasos (c) y (d) del procedimiento. Esto puede efectuarse, por ejemplo, de tal manera que se apilen alternadamente una sobre otra capas lisas y capas estructuradas, aplicándose después de cada capa, en determinados tramos parciales, una capa de lubricante. Por tanto, la estratificación o el apilamiento de las capas, que ha de diseñarse como una formación parcial de la estructura, y la alimentación de lubricantes se realizan alternadamente hasta que esté formada la pila deseada. La pila así producida puede introducirse a continuación en una carcasa, soldarse y tratarse térmicamente.

Para el caso de que no se fabrique una estructura de esta clase resistente a altas temperaturas con un procedimiento de soldadura, se puede realizar también una unión por técnicas de ensamble para la inmovilización de la estructura mediante la materialización de uniones de difusión. En este caso, el lubricante presenta preferiblemente una alta proporción de carbono que sirve de catalizador para tales uniones de difusión. En esta clase especial de realización de uniones por técnicas de ensamble se solapan las zonas de unión y los tramos parciales. Esto no ocurre regularmente en la unión aquí preferida por medio de material de soldadura.

Según un perfeccionamiento del procedimiento, se alimenta después del paso (b) a la al menos una capa un agente de adherencia para generar al menos una capa adherente. El agente de adherencia tiene la función de inmovilizar al menos temporalmente a material posteriormente alimentado. Se quiere dar a entender con esto especialmente un material de soldadura que se posicione en las proximidades de las zonas de contacto de las capas antes de que se genere la unión por técnicas de ensamble. Como agente de adherencia se utiliza preferiblemente un pegamento que presenta una alta proporción de disolvente, por ejemplo una proporción del disolvente acetona mayor de 98% o una proporción comparable del disolvente etanol. El disolvente es de preferencia fácilmente volatilizable. El agente de adherencia presenta una tendencia muy pequeña a la corrosión, es decir que las capas metálicas en contacto permanente con el agente de adherencia no están sometidas a corrosión alguna. Además, es ventajoso que el agente de adherencia sea estable a la temperatura hasta 300ºC, es decir que no pierda su propiedad de adherencia. Por tanto, son posibles pretratamiento térmicos eventualmente necesarios hasta este intervalo de temperatura. En casos especiales, por ejemplo cuando se imprime el agente de adherencia, éste presenta una conductividad eléctrica en el intervalo de 1,0 a 1,2 mS (milisiemens). La viscosidad de este agente de adherencia deberá estar aproximadamente en el intervalo de 3,5 a 4,5 mPa (milipascales), rigiendo estos valores para temperatura ambiente y presión atmosférica normal. Las capas de agente de adherencia preparadas con éste tienen preferiblemente una anchura de 0,1 a 1,0 mm (milímetros) y están configuradas especialmente en forma de tiras. Presentan un espesor de capa que está comprendido ventajosamente dentro de un intervalo de 0,1 \mum a 0,5 \mum (micrómetros).

En este contexto, se propone también que la al menos una capa adherente esté prevista en una zona de unión que esté formada en posición contigua al al menos un tramo parcial. Con la zona de unión se quiere dar a entender especialmente la zona en la que es posible y también deseable, en la estructura a soldar, un contacto con material de soldadura. Por tanto, la zona de unión designa también la zona en la que, en último término, se deberá inmovilizar material de soldadura u otro material de revestimiento. En principio, es posible también que se superpongan parcialmente la zona de unión con la capa adherente y el tramo parcial con el lubricante (por ejemplo, capas contiguas), pero se prefiere la ejecución de zonas separadas sobre la respectiva capa metálica. Por tanto, se garantiza que las propiedades deseadas del lubricante y la capa adherente no se afecten mutuamente en sentido negativo, sino que puedan conservarse permanentemente durante el proceso de fabricación.

Las zonas de unión pueden estar dispuestas decaladas una respecto de otra al menos en ciertos tramos. Se quiere dar a entender con esto especialmente que las zonas de unión de capas del cuerpo de nido de abeja dispuestas contiguas una a otra no están dispuestas, por ejemplo, una tras otra en direcciones radial y/o axial. Es también posible que las zonas de unión estén dispuestas en una sección transversal del cuerpo de nido de abeja a la manera de un tablero de ajedrez, no estando previstos, especialmente en forma repetida, puntos de contacto de las capas yuxtapuestas en la dirección del recorrido de la capa y/o perpendicularmente a ésta, es decir, no estando previstas zonas de unión. Se prefiere muy especialmente que tal modelo de unión no sea igual en toda la longitud del cuerpo de nido de abeja, sino que se presenten al menos dos secciones transversales distanciadas una de otra que presenten modelos de unión diferentes uno de otro.

Además, se propone también que el lubricante se aplique con un procedimiento de gota sobre demanda o un procedimiento de chorro de burbujas.

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El procedimiento de "gota sobre demanda" es un procedimiento de impresión que se caracteriza porque el lubricante se aplica en forma de gota sobre el tramo parcial previsto para ello. La generación de la gota se efectúa realmente tan sólo en los instantes en que precisamente deberá humedecerse con ella la capa metálica, lo cual se contrapone al llamado procedimiento de chorro de tinta continuo en el que se producen continuamente las gotas, pero sólo se aplican parcialmente. Por tanto, el procedimiento de "gota sobre demanda" casi representa un procedimiento discontinuo de preparación de gotas de lubricante. Esto quiere decir en otras palabras que la aplicación del lubricante se efectúa de tal manera que se materialice un movimiento relativo entre la capa y el dispositivo para ejecutar el procedimiento de gota sobre demanda, generando y emitiendo exactamente gotas el dispositivo tan sólo cuando éstas puedan aplicarse sobre el tramo parcial deseado.

En sistemas de gota sobre demanda es posible, por ejemplo, generar gotas individuales por medio de actores piezoeléctricos. Los actores piezoeléctricos consisten usualmente en convertidores electromecánicos que se basan en el efecto piezoeléctrico. La aplicación de una tensión alterna al elemento piezoeléctrico conduce aquí a vibraciones mecánicas. Esta vibración se transmite a un volumen prefijado del lubricante, formándose en una salida del dispositivo una respectiva gota que es alimentada seguidamente con una velocidad relativamente alta a una boquilla. Se conocen varios procedimientos de gota sobre demanda que comprenden convertidores piezoeléctricos, por ejemplo piezotubitos, piezodiscos, piezoláminas.

Un procedimiento de gota sobre demanda especialmente preferido está representado por el llamado procedimiento de "chorro de burbujas". En este caso, las gotas de lubricante son generadas no por medio de un convertidor piezoeléctrico, sino utilizando actores térmicos. Éstos son en general elementos de calentamiento que están formados en una boquilla y unidos con el lubricante. Mediante estos elementos de calentamiento se lleva por breve tiempo en la boquilla una zona localmente limitada a una temperatura muy alta que está netamente por encima de la temperatura de ebullición del lubricante. El lubricante comienza entonces a hervir localmente, con lo que al cabo de un tiempo muy breve se forma una burbuja de vapor cerrada. Esta burbuja de vapor expulsa una gota del lubricante fuera de la boquilla, pudiendo alcanzarse presiones de 10 bares o más y velocidades de expulsión de 10 m/s (metro por segundo) y más. Estas burbujas de vapor se colapsan seguidamente, tras lo cual, debido a fuerzas capilares, se produce una reaspiración de lubricante en la boquilla. En tal procedimiento de chorro de burbujas se diferencian diversas técnicas de impresión que, entre otros nombres, son conocidas como "edge-hooter" y "sides-hooter".

En este contexto, es especialmente ventajoso que el lubricante y al menos también el agente de adherencia se apliquen con un dispositivo común. En principio, es así posible que el lubricante y el agente de adherencia se apliquen con técnicas de impresión diferentes, por ejemplo el lubricante con un procedimiento de gota sobre demanda y el agente de adherencia con un procedimiento de chorro de tinta continuo. Sin embargo, es preferible el suministro de lubricante y agente de adherencia según un procedimiento, especialmente un determinado procedimiento de gota sobre demanda. Con esto se quiere dar a entender especialmente que el dispositivo emite al mismo tiempo en momentos determinados tanto agente de adherencia como lubricante, pero es posible también que los diferentes medios se apliquen sucesivamente con el mismo dispositivo.

Según un perfeccionamiento del procedimiento, se aplica a la al menos una capa, antes del paso (a), un aceite de rápida volatilización que esté sustancialmente volatilizado después de la conformación y especialmente hasta la ejecución del paso (c) o la aplicación del agente de adherencia. Es decir, en otras palabras, que el aceite necesario para la conformación es cargado inmediatamente antes de esta conformación sobre la superficie de la capa, pero este aceite se volatiliza ya al cabo de un tiempo muy breve después del proceso de conformación, es decir que se transforma en constituyentes gaseosos. Con un espacio de tiempo muy corto se quiere dar a entender especialmente un espacio de tiempo que está en un rango inferior a 10 segundos, especialmente también inferior a 5 segundos. La volatilización puede garantizarse sin medidas adicionales, ya que no se sigue mecanizando la capa continuamente movida durante este espacio de tiempo, de modo que puede tener lugar mientras tanto la volatilización sin impedimentos hacia el medio ambiente. Sin embargo, es posible también favorecer la disolución del aceite, por ejemplo mediante la habilitación de temperaturas elevadas, sustancias químicas, dispositivos de erosión mecánicos, etc.

Asimismo, se propone también que el paso (b) comprenda al menos uno de los procedimientos de desengrasado térmico o mecánico. Con desengrasado térmico se quiere dar a entender especialmente que se proporciona en el entorno de la capa una temperatura situada (netamente) por encima de la temperatura ambiente y a la cual se volatiliza al menos una porción considerable del aceite situado sobre la superficie. Se quieren dar a entender con esto preferiblemente temperaturas en un intervalo de 200ºC a 400ºC, especialmente en un intervalo de 250ºC a 300ºC. Por desengrasado mecánico se entiende la utilización de agentes de limpieza accionados y/o no accionados que se pongan en contacto físico con la superficie de la capa. Mediante el contacto se asegura la absorción (en el agente de limpieza) o el desprendimiento de aceite (de la capa).

Como ya se ha insinuado antes varias veces, es especialmente ventajoso que la al menos una capa sea puesta en contacto con un material de soldadura al menos antes o después del paso (d). En ciertas circunstancias, es posible también que tenga lugar igualmente una aplicación repetida de material de soldadura. El material de soldadura se pone en contacto preferiblemente (de manera incontrolada) con las superficies de las capas que forman la estructura, acumulándose material de soldadura de manera permanente especialmente tan sólo allí donde está previsto un agente de adherencia. El restante material de soldadura es recogido y alimentado de nuevo a un proceso de soldadura subsiguiente. Como material de soldadura se utiliza preferiblemente un polvo de soldadura que presenta una fracción promediada de grano de soldadura, especialmente con un tamaño de grano de soldadura inferior a 106 \mum (micrómetros). El material de soldadura presenta preferiblemente una aleación a base de níquel.

Según un perfeccionamiento del procedimiento, el paso (e) comprende un tratamiento térmico de la estructura. Se quiere dar a entender con esto preferiblemente un proceso de soldadura en vacío a alta temperatura. Se alcanzan entonces preferiblemente tan sólo temperaturas que están por debajo de la temperatura de fusión del material de la capa metálica.

Además, se propone también que la estructura se fabrique a partir de una pluralidad de láminas lisas y láminas onduladas, comprendiendo el paso (d) el apilamiento alternado de estas láminas, de modo que se formen sitios de contacto que lleven superpuesto, al menos parcialmente, al menos un tramo con el lubricante, y moviéndose entonces las láminas al menos parcialmente una respecto de otra. Con el apilamiento alternado de láminas lisas y onduladas se generan en general sitios de contacto de forma casi lineal entre las láminas dispuestas contiguas una a otra, los cuales se forman aproximadamente a lo largo de los extremos de la ondulación. Se propone aquí ahora que el tramo parcial con el lubricante se superponga exactamente a estos sitios de contacto. Esto tiene la ventaja de que, al realizar un retorcimiento o arrollamiento subsiguiente de la pila, las láminas se deslicen más fácilmente una sobre otra en o sobre estos sitios de contacto. Esto tiene la ventaja de que se puede evitar una deformación no deseada de la estructura o de las láminas lisas y/o de las láminas onduladas.

En este contexto, se prefiere también formar lindando con los sitios de contacto unas pechinas en las que se prevé al menos parcialmente una capa adherente. Con pechinas se quiere dar a entender la zona próxima a los sitios de contacto que es generada por las láminas lisas y onduladas contiguas. La pechina comprende especialmente una forma de sección transversal terminada en punta de una esquina de un canal, etc. Usualmente, en una zona de esta pechina una unión por técnicas de ensamble deberá estar realizada finalmente como una unión de soldadura. Es necesario para esto que esté prevista allí una capa adherente que asegure que el material de soldadura adherido a ella durante el tratamiento térmico se acumule exactamente en esta pechina después de la fusión. Esto se garantiza, entre otras cosas, por medio de una tira de capa adherente que penetre al menos parcialmente en la pechina.

Se prefiere también que el al menos un tramo parcial con el lubricante sea generado sobre al menos una lámina lisa y que la capa adherente sea generada sobre al menos una lámina ondulada. Esto significa, por ejemplo, que se pueden humedecer con el lubricante superficies relativamente grandes de la lámina lisa sin que sean finalmente influenciadas por ello las uniones realizadas por técnicas de ensamble, ya que la capa adherente opuesta garantiza una retención suficiente para la fijación provisional del material de soldadura. Sin embargo, se asegura también al mismo tiempo que esté previsto lubricante suficiente incluso en caso de un decalaje entre las láminas.

Según otra ejecución del procedimiento, se forma una pila en la que están previstas dos láminas exteriormente dispuestas con lubricante y, entre éstas, láminas sin lubricante. Precisamente en la deformación o bobinado y/o arrollamiento conjuntos de una pila con varias láminas se presentan regularmente los mayores movimientos relativos en la capa límite. Además, estas pilas se limitan frecuentemente también con láminas lisas, de modo que, en ciertas circunstancias, durante la fabricación de la estructura a partir de varias pilas, varias láminas lisas dispuestas contiguas una a otra quedan directamente situadas una al lado de otra. Para minimizar aquí el rozamiento es especialmente ventajoso equipar estas capas límite con lubricante suficiente.

Haciendo referencia a los dibujos se explican con detalle el procedimiento según la invención, las capas o estructuras fabricadas con éste y el entorno técnico. Los dibujos muestran ejecuciones especialmente preferidas del procedimiento o de la estructura fabricada con éste, a las cuales no se puede limitar la invención. Muestran:

La figura 1, esquemáticamente, el desarrollo de un procedimiento para fabricar una estructura resistente a altas temperaturas;

La figura 2, esquemáticamente, una capa después de la mecanización con un dispositivo para aplicar agentes de adherencia y lubricantes; y

La figura 3, esquemáticamente, un detalle de una lámina ondulada preparada para el proceso de soldadura.

La figura 1 muestra esquemáticamente la fabricación de una estructura 1 resistente a altas temperaturas que presenta un gran número de canales 22 que pueden ser recorridos por un gas de escape. Unas capas metálicas 2 están retorcidas aquí en forma de S alrededor de puntos de arrollamiento 6, de modo que la estructura 1 tiene finalmente una configuración exterior sustancialmente cilíndrica. Tales estructuras, denominadas también cuerpos de nido de abeja, se utilizan especialmente para el tratamiento de gases de escape de automóviles.

Para la fabricación se disponen alternadamente formando una pila 14 unas capas lisas y onduladas 2 que están limitadas, por ejemplo, por capas de cubierta externamente dispuestas 31.

Para la fabricación de una capa 2, especialmente una lámina ondulada 13, se retira continuamente la capa lisa de, por ejemplo, una bobina 17. La capa es conducida entonces hasta dos rodillos perfilados 18 que engranan uno con otro, añadiéndose aceite 3 de rápida volatilización antes de que tenga lugar el paso de conformación. Como quiera que la capa 2 es conducida a través de los rodillos perfilados engranados 18, se origina una ondulación. El aceite 3 que se encuentra sobre los lados o sobre la superficie se volatiliza a través del trayecto 28 en el que se conduce la lámina ondulada 13 alrededor de una pluralidad de rodillos 19. Cuando el tramo mecanizado de una lámina ondulada 13 alcanza la primera boquilla 20 para aplicar agente de adherencia 7, el aceite aplicado 3 ya no está presente. Debido al hecho de que se ha retirado ahora el aceite 3, no resulta perjudicada la adherencia de la capa adherente 8 o del agente de adherencia 7 (no representado aquí). Durante el proceso continuo aquí mostrado se aplica primero, por medio de una primera boquilla 20, agente de adherencia 7 desde un lado de la lámina ondulada 13 y a continuación agente adherente 7 desde el otro lado por medio de otra boquilla 20. Sin embargo, en un gran número de casos es suficiente que la lámina ondulada 13 sea provista de agente de adherencia 7 solamente desde un lado. Por último, la lámina ondulada 13 con una longitud prefijada es seccionada y retirada de la banda por medio de un dispositivo de corte 21.

En la mitad inferior de la imagen se representa esquemáticamente en paralelo la habilitación de capas metálicas lisas. Nuevamente, se retira una capa 2 de una bobina 17, retirándose térmicamente por medio de un horno 29 el aceite 3 que se encuentra sobre dicha capa. A continuación, se aplica deliberadamente un lubricante 4 sobre el lado superior y seguidamente también sobre el lado inferior. Nuevamente, se divide a continuación la banda metálica lisa con un dispositivo de corte 21 en láminas lisas 12 de una longitud prefijada.

La lámina lisa 12 y la lámina ondulada 13 así fabricadas se apilan ahora formando una pila 14, a continuación se retuercen y finalmente se sueldan una con otra. La soldadura puede tener lugar aquí de la manera conocida introduciendo la estructura 1 al menos parcialmente en una carcasa y poniendo el dispositivo completo en contacto con polvo de soldadura, por ejemplo por medio del lado frontal y a través de los canales formados. A continuación, se retira el material de soldadura sobrante y se conduce el dispositivo a un horno, en donde tiene lugar el proceso de soldadura real.

La figura 2 muestra esquemáticamente en una vista en planta una capa metálica 2 configurada con varias capas adherentes 8 y varios tramos parciales 5 con lubricantes 4. Los tramos parciales 5 están dispuestos de modo que cubren los extremos 26 de la capa ondulada 2, en concreto exactamente allí donde tiene lugar un contacto con una capa metálica lisa contigua. En posición contigua a ellos, las capas adherentes 8 están previstas en la zona de unión deseada 9. Como puede deducirse de la figura 2, son posibles modelos de cualquier clase respecto de la disposición de capas adherentes 8 y capas de lubricante. Los tramos parciales 5 con el lubricante 4 se extienden aquí preferiblemente por todo el sitio de contacto 15 o toda la longitud de la capa 2, mientras que la capa adherente 8 se extiende de preferencia tan sólo en una zona parcial localmente limitada en la dirección de los extremos 26 o transversalmente a ésta.

La aplicación de lubricante 4 y agente de adherencia 7 se efectúa en la variante de realización representada con un dispositivo común 10. Se recurre aquí preferiblemente al llamado procedimiento de gota sobre demanda. El dispositivo 10 presenta para ello una pluralidad de boquillas 20 que emiten agente de adherencia 7 o lubricante 4. El dispositivo 10 está dispuesto en forma móvil con relación a la capa metálica 2 o bien la capa 2 es móvil con respecto al dispositivo. Según el modelo deseado sobre la capa 2, se genera una capa 8 de agente de adherencia y/o una capa de lubricante cuando la respectiva boquilla 20 está dispuesta sobre la capa 2. El dispositivo 10 presenta para esto un accionamiento 23 que está unido con, por ejemplo, una unidad de memoria y/o un sistema de control libremente programable. Es posible también que el accionamiento esté unido con un detector 24, de modo que sea posible una regulación de la alimentación de lubricante o de la alimentación de agente de adherencia a la capa metálica 2. Se garantiza así, por ejemplo, que, en caso de una deformación de la capa 2 o durante el tratamiento de tipos de ondulación diferentes, siga teniendo lugar todavía un posicionamiento muy exacto del lubricante 4 o del agente de adherencia 7.

En la figura 3 se muestra esquemáticamente y en una representación en perspectiva un detalle de una lámina ondulada 13 que (insinuado con línea de trazos) es cubierta finalmente por dos láminas lisas 12. Las láminas lisas 12 y las láminas onduladas 13 alternadamente apiladas forman pechinas 16 en las que deberán generarse finalmente las uniones de soldadura. A la derecha se representa esquemáticamente en la figura 3 el material de soldadura 11 que se fija allí especialmente a consecuencia de la habilitación de capas adherentes 8 hasta el tratamiento térmico de la estructura 1.

La lámina ondulada 13 presenta una ondulación de tipo sinusoidal que se caracteriza por extremos 26 que discurren sustancialmente paralelos uno a otro. Los extremos 26 representan en el apilamiento subsiguiente los sitios de contacto 15 hacia las láminas lisas contiguas 12. Mediante el procedimiento descrito se pueden proporcionar lubricante 4 en un tramo parcial 5, por ejemplo en la zona de los extremos 26 o en la zona del sitio de contacto 15. Este lubricante 4 favorece un movimiento relativo 25 de la lámina lisa 12 con respecto a la lámina ondulada 13. Se impide así, por ejemplo, una destrucción mecánica de la superficie e igualmente el arrollamiento se diseña para proporcionar una fabricación en serie con un proceso seguro. Para asegurar que se forme a continuación una unión permanente por técnicas de ensamble, se prevé una capa adherente 8 cerca de las pechinas 16 o cerca de los extremos 26, preferiblemente en función de los espesores utilizados 30 de las capas. La capa adherente 8 con el agente de adherencia 7 está posicionada aquí junto al lubricante 4. Al mismo tiempo, se impide también que se disponga material de soldadura 11 en la zona de los flancos 27 en la que no es posible posteriormente un contacto simultáneo del material de soldadura 11 con una lámina contigua.

La capa de lubricante producida con precisión y la capa adherente 8 delimitada respecto de ella y producida con precisión permiten que las capas 2 dispuestas contiguas una a otra se deslicen una sobre otra durante el proceso de arrollamiento, garantizándose al mismo tiempo una fijación provisional suficiente del material de soldadura 11 en el interior de la estructura 1. Se pueden fabricar así estructuras 1 susceptibles de ser sometidas a cargas especialmente altas, como las que se utilizan, por ejemplo, en calidad de cuerpo de soporte para los más diferentes revestimientos en sistemas de gas de escape de motores de combustión interna móviles.

Lista de símbolos de referencia

1

Estructura

2

Capa

3

Aceite

4

Lubricante

5

Tramo parcial

6

Unión

7

Agente de adherencia

8

Capa adherente

9

Zona de unión

10

Dispositivo

11

Material de soldadura

12

Lámina lisa

13

Lámina ondulada

14

Pila

15

Sitio de contacto

16

Pechina

17

Bobina

18

Cilindro perfilado

19

Rodillo

20

Boquilla

21

Dispositivo de corte

22

Canal

23

Accionamiento

24

Detector

25

Movimiento relativo

26

Extremo

27

Flanco

28

Trayecto

29

Horno

30

Espesor

31

Capa de cubierta

Claims (13)

1. Procedimiento para fabricar una estructura (1) resistente a altas temperaturas que comprende al menos una capa metálica (2) al menos parcialmente estructurada, con al menos los pasos siguientes:

(a)

conformación de la capa metálica lisa (2) como consecuencia de un procedimiento de laminación, en el que un aceite (3) humedece al menos parcialmente la al menos una capa (2);

(b)

retirada al menos parcial del aceite (3);

(c)

alimentación de lubricante (4) a al menos un tramo parcial (5) de la al menos una capa (2);

(d)

formación al menos parcial de la estructura (1);

(e)

generación de uniones por técnicas de ensamble para inmovilizar la estructura (1).

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que, después del paso (b), se alimenta a la al menos una capa (2) un agente de adherencia (7) para generar al menos una capa adherente (8).

3. Procedimiento según la reivindicación 2, en el que la al menos una capa adherente (8) está prevista en una zona de unión (9) que está formado en posición contigua al al menos un tramo parcial (5).

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el lubricante (4) se aplica con un procedimiento de gota sobre demanda o un procedimiento de chorro de burbujas.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 2 a 4, en el que se aplican el lubricante (4) y adicionalmente también el agente de adherencia (7) con un dispositivo común (10).

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que se aplica a la al menos una capa (2), antes del paso (a), un aceite (3) de rápida volatilización que se volatiliza sustancialmente después de la conformación y hasta la ejecución del paso (c) o la aplicación del agente de adherencia (7).

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el paso (b) comprende al menos uno de los procedimientos de desengrasado térmico o mecánico.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que se pone la al menos una capa (2) en contacto con un material de soldadura (11) al menos antes o después del paso (d).

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el paso (e) comprende un tratamiento térmico de la estructura (1).

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la estructura (1) se fabrica a partir de una pluralidad de láminas lisas (12) y láminas onduladas (13), comprendiendo el paso (d) el apilamiento alternado de estas láminas (12, 13), en el que se forman sitios de contacto (15) que llevan superpuesto, al menos parcialmente, al menos un tramo parcial (5) con el lubricante (4), y en el que se mueven entonces las láminas (12, 13) al menos parcialmente una respecto de otra.

11. Procedimiento según la reivindicación 10, en el que se forman lindando con los sitios de contacto (15) unas pechinas (16) en las que se prevé al menos parcialmente una capa adherente (7).

12. Procedimiento según la reivindicación 10 u 11, en el que el al menos un tramo parcial (5) con el lubricante (4) se genera sobre al menos una lámina lisa (12) y la capa adherente (8) se genera sobre al menos una lámina ondulada (13).

13. Procedimiento según una de las reivindicaciones 10 a 12 anteriores, en el que se forma una pila (14) en la que están previstas dos láminas externamente dispuestas (12, 13) con lubricante (4) y, entre ellas, unas láminas (12, 13) sin lubricante (4).