ES2339600T3 - Metodo de soldadura por friccion-agitacion y metodo para fabricar una carroceria. - Google Patents
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Abstract
Un método para fabricar una carrocería de vagón que comprende: montar las estructuras laterales (120) a ambos extremos de un bastidor (110), respectivamente; y unir una primera de dichas estructuras laterales (120) a dicho bastidor (110) por soldadura por fricción-agitación utilizando una herramienta rotativa (80) en el lado exterior de la primera de dichas estructuras laterales (120) y el lado exterior de dicho bastidor (110), donde, cuando se realiza dicha soldadura por fricción-agitación utilizando dicha herramienta rotativa (80), se ubican los siguientes elementos en el orden siguiente en la línea que se extiende desde el centro axial de la herramienta rotativa (80): una primera porción de junta que es la localización de la junta del lado exterior de dicha primera estructura lateral y el lado exterior de dicho bastidor (110) en la que se realiza dicha soldadura por fricción-agitación, una placa superficial superior (111b, 112b) de dicho bastidor (110), que enfrenta el interior de la carrocería de vagón, una segunda porción de junta que es la porción de junta del lado exterior de la segunda de dichas estructuras laterales (120) y el lado exterior de dicho bastidor (110) en el otro extremo del mismo, y un dispositivo de soporte para soportar dicha segunda porción de unión del lado exterior.
Description
Método de soldadura por
fricción-agitación y método para fabricar una
carrocería.
La presente invención se refiere a un método de
soldadura por fricción-agitación. Especialmente, se
refiere a un método de soldadura apropiado para fabricar la
carrocería de un vagón que corre sobre rieles, tal como un vagón de
ferrocarril.
El método de soldadura por
fricción-agitación es un método para unir
componentes introduciendo un eje cilíndrico (denominado herramienta
rotativa) en una porción de junta y moviendo la herramienta a lo
largo de la línea de junta mientras se rota la herramienta, para
calentar, ablandar y plastificar la porción de junta, realizando de
ese modo la unión en fase sólida de los componentes. La herramienta
rotativa comprende una porción de diámetro grande y una porción de
diámetro pequeño. La porción de diámetro pequeño se inserta en los
componentes a ser unidos, y la superficie de terminación de la
porción de diámetro grande se pone en contacto con los componentes.
La porción de diámetro pequeño está provista de un tornillo. Además,
se forma una prominencia en la porción empalmada de los dos
componentes a ser unidos, y la herramienta rotativa se inserta desde
el lado provisto con esta prominencia de manera que el metal que
conforma la prominencia llene la brecha entre los dos componentes.
La porción de diámetro grande de la herramienta rotativa se inserta
en la prominencia. Cuando se sueldan por
fricción-agitación componentes huecos, la placa de
conexión que conecta dos placas frontales se utiliza como base de
apoyo cuando se sueldan por fricción-agitación los
componentes huecos. Estos métodos se describen, por ejemplo, en la
Publicación de Patente Japonesa No. 3070735 (USP6050474) y la
Publicación de Patente Japonesa Abierta a Inspección No.
2000-334581 (EP1055478A1).
Además, la Publicación de Patente Japonesa
Abierta a Inspección No. 2000-233285 describe en la
Figura 14 un método para soldar por
fricción-agitación dos componentes mientras se
coloca un componente de aporte en la brecha formada entre los dos
componentes. Además, la Publicación de Patente Japonesa Abierta a
Inspección No. 2000-167677 (EP0992314A2) describe
un método de soldadura por fricción-agitación para
soldar un primer componente que posea una prominencia con un
segundo componente que no posea una prominencia, en donde se realiza
una soldadura intermitente de relleno en el segundo componente
antes de realizar la soldadura por
fricción-agitación.
Los documentos
EP-A-985483 y
EP-A-1055478 muestran métodos de
soldadura por fricción-agitación aplicables a la
unión de componentes extrudidos en la fabricación de vagones de
ferrocarril.
Cuando existe una brecha entre los dos
componentes a ser soldados, es muy difícil realizar la soldadura por
fricción-agitación. Por ello, se forma una
prominencia en la superficie del componente donde se va a insertar
la herramienta rotativa, de manera que se llene la brecha con el
metal que conforma la prominencia. Sin embargo, en realidad cuando
la brecha excede de 1 mm, por ejemplo, es difícil obtener una buena
unión. Puede incrementarse el diámetro de la herramienta rotativa a
medida que la brecha se ensancha, pero esto puede causar otros
inconvenientes.
La carrocería de un vagón de ferrocarril y
similares, que corre sobre rieles, incluye estructuras laterales
que conforman las superficies laterales internas del vehículo, una
estructura de techo y un bastidor que forma el piso. El primer paso
para fabricar una carrocería de vagón es fabricar las estructuras
laterales, la estructura del techo y el bastidor, respectivamente,
mediante la unión de una pluralidad de componentes moldeados por
extrusión. Después, estas estructuras se unen para formar la
carrocería del vagón. El tamaño de cada estructura lateral,
estructura de techo y bastidor es aproximadamente de 20 m de
longitud y 3 m de ancho, de manera que existe la posibilidad de un
gran error de fabricación. Este error ocasiona que la brecha de la
porción de junta fácilmente exceda de 1 mm.
El método de la invención se expone en la
reivindicación 1.
La invención proporciona un método simple de
soldadura por fricción-agitación para unir el
bastidor y las estructuras laterales, en el que la placa
superficial del bastidor se utiliza como medio de soporte.
La Figura 1 muestra los pasos para soldar dos
componentes por medio de soldadura por
fricción-agitación;
la Figura 2 es una vista en sección transversal
tomada en la línea II-II de la Figura 1;
la Figura 3 es una vista en sección transversal
tomada en la línea III-III de la Figura 1;
la Figura 4 es una vista en sección transversal
tomada en la línea IV-IV de la Figura 1;
la Figura 5 es una vista del dispositivo para
soldadura utilizado en la soldadura por
fricción-agitación;
la Figura 6 es una vista frontal de la
disposición para soldadura para la que se aplica la presente
invención;
la Figura 7 es una vista en sección transversal
tomada en la línea VII-VII de la Figura 6;
la Figura 8 es una vista en sección transversal
tomada en la línea VIII-VIII de la Figura 7;
la Figura 9 es una vista vertical en sección
transversal que muestra la porción de junta entre el bastidor y la
estructura lateral de la Figura 6;
la Figura 10 es una vista que muestra las etapas
de soldadura de otro método de soldadura por
fricción-agitación.
En primer término, se explicará un método de
soldadura por fricción-agitación con referencia a
las Figuras 1 a 4. La Figura 1 muestra la operación de soldadura en
los pasos realizados en orden desde (A) hasta (D).
En la Figura 1 (A), dos componentes 10 y 20 en
forma de placa se montan sobre una base 50 y se empalman uno con
otro. Los dos componentes 10 y 20 se empalman a fin de minimizar la
brecha entre ellos. El componente 10 comprende un bloque saliente
15 a lo largo de la porción empalmada contra el componente 20, y el
componente 20 descansa sobre el bloque 15. Las prominencias 12 y 22
se forman respectivamente en las superficies superiores de la
porción empalmada de los componentes 10 y 20. En este estado, los
componentes 10 y 20 se fijan a la base 50 usando un equipo de unión
(no se muestra). Los componentes 10 y 20 son de aleación de
aluminio. La porción empalmada de aquí en adelante se denominará la
línea de unión.
Una vez que los componentes se unen de acuerdo a
lo anterior, la superficie empalmada de los dos componentes 10 y 20
se corta desde arriba utilizando una herramienta de corte 60. Esto
forma una brecha (ranura) 40 que posee un ancho constante respecto
de las superficies empalmadas. El ancho del corte (brecha, ranura)
40 es mayor que la brecha que existía cuando los componentes 10 y
20 estaban empalmados. La superficie inferior de la brecha 40 (el
fondo del corte) no va por debajo de la superficie superior del
bloque saliente 15. (Figura 1(A)).
Se utiliza un sensor para detectar el ancho de
las dos prominencias 12 y 22, y el centro de la herramienta de
corte 60 se coloca en el centro del ancho detectado, realizando de
esta manera el proceso de corte. La profundidad de inserción de la
herramienta de corte 60 se controla a una profundidad fija
detectando la posición de la superficie superior de las
prominencias 12 y 22. El corte se realiza como corte en seco. Las
virutas se disipan mediante aire comprimido o se aspiran mediante
un colector de polvo. La herramienta de corte 60 que se muestra en
la Figura 1 es una fresa de espiga, pero en su lugar puede
utilizarse una sierra circular.
A continuación, se dispone un material de aporte
30 en la brecha 40 formada por el proceso de corte. La altura del
material de aporte 30 se fija de manera que la superficie superior
del material 30 se coloque debajo de la superficie superior de las
prominencias 12 y 22. La superficie superior del material de aporte
30 se coloca sobre la línea que se extiende desde la superficie
superior de las placas 11 y 21 de los componentes 10 y 20,
excluyendo las prominencias 12 y 22. El ancho del material de aporte
30 preferentemente debe ser tan cercano al ancho de la brecha 40
como sea posible, pero que aún sea fácil de insertar en la brecha.
La diferencia en el ancho de la brecha 40 y el ancho del material
de aporte 30 es menor de 1 mm. (Figura 1(B), Figura 2).
A continuación, las superficies superiores de
las prominencias 12 y 22 cercanas a la brecha 40 se presionan desde
arriba, y las esquinas de las prominencias 12 y 22 se doblan hacia
la brecha 40. De ese modo, el material de aporte 30 se presiona
hacia abajo y se fija a los componentes 10 y 20. La fijación evita
que el material de aporte 30 se mueva cuando la herramienta
rotativa 80 realiza la soldadura por
fricción-agitación.
Este proceso de plegado se realiza pasando un
rodillo 70 a lo largo de la brecha 40. La punta del rodillo adopta
una forma trapezoidal. El centro de ancho del rodillo 70 se coloca
en el centro entre los dos componentes 10 y 20 (centro de la brecha
40). Las superficies inclinadas del rodillo 70 presionan la esquina
de las prominencias 12 y 22. De ese modo, las esquinas de las
prominencias 12 y 22 se rebordean. Un sensor detecta el ancho de
las dos prominencias 12 y 22, y el centro del rodillo 70 se coloca
en el centro del mismo, y se presiona el rodillo. (Figura
1(B), Figura 3).
El rodillo 70 presiona las prominencias 12 y 22
hacia la ranura 40 con una potencia predeterminada suministrada por
un cilindro de aire 75. El cilindro de aire 75 puede expandirse y
contraerse libremente de manera que concuerde con la variación de
la altura de las prominencias 12 y 22. Si existen cordones de una
soldadura de puntos explicada más adelante, el rodillo 70 puede
pasarse sobre los mismos.
A continuación, se inserta una herramienta
rotativa 80 en la porción empalmada desde arriba, soldando de ese
modo por fricción-agitación los tres componentes,
que son los componentes 10 y 20 y el material de aporte 30. La
herramienta rotativa 80 se mueve a lo largo de la línea de unión. La
punta de la porción de diámetro pequeño 82 de la herramienta
rotativa 80 llega al bloque saliente 15. El diámetro de la porción
de diámetro pequeño 82 es mayor que el ancho de la brecha 40. Un
sensor detecta el ancho de las dos prominencias 12 y 22, y el
centro de la herramienta rotativa 80 se coloca en el centro del
mismo cuando se realiza la soldadura por
fricción-agitación. La profundidad de inserción de
la herramienta rotativa 80 se controla a una profundidad fija
detectando la posición de la superficie superior de las prominencias
12 y 22. (Figura 1(C) y (D), Figura 4).
De ser necesario, después de la soldadura por
fricción-agitación, la porción de junta y las
prominencias 12 y 22 que emergen desde la superficie superior de
las placas 11 y 12 se cortan, para formar una superficie plana
suave.
Ahora se explicará un ejemplo del tamaño de cada
componente. El ancho de la brecha 40: 3 mm; la profundidad de la
brecha 40: 6 mm; el espesor de las placas 11 y 21: 4 mm; la altura
de las prominencias 12 y 22 (excluyendo la porción de las placas 11
y 21): 2 mm; el ancho de las prominencias 12 y 22: 8 mm; el ancho
del material de aporte 30: 2,5 mm; la altura del material de aporte
30: 5,5 mm; el diámetro de la porción de diámetro grande 81 de la
herramienta rotativa 80: 15 mm; el diámetro de la porción de
diámetro pequeño 82: 6 mm; el ángulo de inclinación de la
herramienta rotativa 80: 4º. Cuando se realiza la soldadura por
fricción-agitación, el límite entre la porción de
diámetro grande 81 y la porción de diámetro pequeño 82 (más
precisamente, el extremo inferior de la porción de diámetro grande
81) se coloca entre la superficie superior de las placas 11 y 21 y
la superficie superior del material de aporte 30.
De acuerdo con el presente método, aun si existe
una brecha que exceda de 1 mm a lo largo de línea de unión cuando
se empalman dos componentes, el proceso de corte expande la brecha a
una medida predeterminada, y a continuación el material de aporte
30 se coloca en la misma reduciendo la brecha a menos de 1 mm, antes
de realizar la soldadura por fricción-agitación.
Por ello, se obtiene una buena soldadura. La brecha entre el
material de aporte 30 y la brecha 40 correspondiente al espesor de
las placas 11 y 21 se llena utilizando el metal que conforma las
prominencias 11 y 21 y la parte superior del material de aporte 30
como material fuente.
Si el material de aporte 30 no está lo
suficientemente fijo como para ser colocado mediante el rebordeado,
se puede realizar una soldadura de arco para soldar por puntos en
forma intermitente el material de aporte 30 a las prominencias 11 y
21.
A continuación, se explicará el dispositivo de
la Figura 5. La referencia 61 es una sierra circular utilizada como
herramienta de corte 60. Detrás de la sierra circular 61 hay una
abertura de succión 65 que aspira las virutas. Además, una placa de
goma 66 evita que las virutas se muevan corriente abajo. El material
de aporte 30 se bobina alrededor de un tambor 90. El material de
aporte del tambor 90 se dobla suavemente en forma de arco por medio
de rodillos guías 93b, 93c y 93d, y corre a través de una guía
cilíndrica 95 antes de insertarse en la brecha 40. Tales rodillos
93b, 93c y 93d y la guía 95 se colocan adecuadamente entre el tambor
90 y el rodillo. Cuando el material de aporte 30 se coloca en la
brecha 40, se fija a la misma mediante el rodillo 70, y se realiza
la soldadura por fricción-agitación mediante la
herramienta rotativa 80. Estos dispositivos se montan en un único
riel. A medida que el riel se mueve, el tambor 90 desenrolla el
material de aporte 30.
Al rebordear las prominencias 12 y 22 para fijar
el material de aporte 30, primero es preferible soldar la porción
final del material de aporte 30 a las prominencias 12 y 22.
El rodillo 70 que inserta el material de aporte
30 en la brecha 40 es también el rodillo 70 que rebordea las
prominencias 12 y 22, pero se pueden utilizar rodillos
independientes para los dos propósitos. El rodillo que inserta el
material de aporte 30 en la brecha 40 presiona las superficies
superiores del material de aporte 30.
Además, se utiliza el rodillo 70 para rebordear
las prominencias 12 y 22 para fijar el material de aporte 30, pero
en su lugar, la superficie superior del material de aporte 30 puede
presionarse y fijarse mediante el rodillo 70. Además, la superficie
superior del material de aporte 30 puede sobresalir por encima de
la superficie superior de las prominencias 12 y 22. Es preferible
montar varios rodillos 70 a lo largo de la dirección en que corre
el riel, de manera que se fije el material en forma segura.
En el presente método, el rodillo 70 se utiliza
para comprimir las prominencias 12 y 22, pero en su lugar, las dos
prominencias 12 y 22 pueden martillarse en forma intermitente. El
componente de martilleo debe tener una pequeña área transversal,
tal como un cincel. Es más: las virutas generadas cuando se corta la
ranura 40 pueden eliminarse introduciendo aire comprimido sobre las
mismas.
Si se ha de realizar un acabado de línea delgada
en la superficie después de realizar la soldadura por
fricción-agitación y la superficie se alisa, el
material de aporte 30 debe ser el mismo material que conforma los
componentes base 10 y 20. Si se utiliza un material de aporte
diferente del material de los componentes base, y se realiza un
acabado de línea delgada sin pintar la porción soldada, la porción
de junta puede decolorarse, y el aspecto se deteriora. Sin embargo,
si en el material de aporte se utiliza el mismo material que los
componentes base, se produce menos decoloración, y se mejora el
aspecto.
A continuación, se explicará una realización de
la invención con referencia a las Figuras 6 a 9. Esta realización
aplica el presente método a la fabricación de la carrocería de un
vehículo que corre sobre rieles, tal como un vagón de ferrocarril.
La carrocería del vagón de ferrocarril comprende, por ejemplo, un
bastidor 110 que constituye el piso del vagón, las estructuras
laterales 120, 120 que constituyen las superficies laterales del
mismo, y una estructura de techo 130 que constituye el techo del
vagón. En primer término, la estructura del techo 130 se monta en
la parte superior de un par de estructuras laterales 120, 120, y
después se sueldan y se integran. Después, la carrocería se monta
sobre el bastidor, los cuales después se sueldan. La siguiente es
una explicación de un dispositivo de soldadura por
fricción-agitación que suelda el bastidor a las
estructuras laterales.
El bastidor 110 se monta sobre y se fija a una
base 210. Las estructuras laterales 120, 120 se montan sobre el
bastidor 120. Se suelda una estructura de techo 130 al área superior
de las estructuras laterales 120, 120. Después de soldar las
estructuras laterales 120, 120 y la estructura del techo 130, la
carrocería soldada se monta sobre el bastidor 120.
Las áreas superiores de las estructuras
laterales 120, 120 se apoyan en un dispositivo de soporte 230. El
dispositivo de soporte 230 se monta sobre un marco 220 ubicado a lo
largo de ambas superficies laterales de la carrocería del vagón. El
dispositivo de soporte 230 puede expandirse y contraerse en
dirección horizontal. Se dispone un dispositivo de soporte 240 en
el lado interno de la carrocería del vagón para establecer el
intervalo entre el par de estructuras laterales 120 y 120 en un
tamaño predeterminado y para establecer el grado vertical de las
estructuras 120, 120. El dispositivo de soporte 240 se coloca entre
las partes superiores de las estructuras laterales 120, 120, entre
las partes inferiores de las mismas, y entre la porción superior y
la porción inferior de las mismas. El dispositivo de soporte 240
puede consistir en barras de soporte para incrementar el intervalo
entre las estructuras laterales 120 y 120, o cadenas para reducir el
intervalo de las mismas. Cada una está equipada con un tensor, que
permite variar el intervalo. La cadena debe estar engrampada en una
ventana y similares para sujetar la estructura. Además, el extremo
inferior de las estructuras laterales 120 está presionado desde el
exterior de la carrocería del vehículo en dirección hacia el
interior.
Los dispositivos de soldadura 300, 300 se
colocan vecinos a ambas superficies laterales de la carrocería del
vagón. Los extremos superior e inferior de cada dispositivo para
soldadura 300 se apoyan sobre los rieles 301, 302 que corren en
forma lineal a lo largo de la carrocería del vagón. El dispositivo
para soldadura 300 se coloca en un carril 310. El dispositivo para
soldadura 300 se monta en el riel inferior 301 a través de un
rodillo, y además está equipado con un rodillo que hace contacto con
los lados izquierdo y derecho del riel. El área superior del
dispositivo de soldadura 300 está equipado con un rodillo que hace
contacto con los lados izquierdo y derecho del riel. El riel 302
se forma en la parte superior del marco 220.
El dispositivo para soldadura 300 es el equipo
descrito en la anterior realización. El dispositivo para soldadura
300 se coloca sobre una plataforma elevadora 320 del carril 310. La
plataforma elevadora 320 se mueve hacia arriba y abajo guiada por
los mástiles en los lados izquierdo y derecho del marco cuadrado del
carril 310. Se coloca un asiento 330 que rota en dirección vertical
en el área superior de la plataforma elevadora 320. Sobre la
superficie superior del asiento rotatorio 330 se encuentra un
asiento 340 que se mueve en dirección horizontal. Sobre la
superficie superior del asiento movible 340 se coloca un asiento 350
que se mueve hacia arriba y hacia abajo. El equipo descrito en la
realización anterior se monta sobre estos asientos de arriba/abajo
350, 350. Es decir, sobre un asiento 350 se monta la sierra circular
61, el dispositivo impulsor de la misma, la abertura de succión 65,
la placa 66, el sensor y similares. Sobre el otro asiento 350 se
montan los rodillos 70, 93b, 93c, 93d, la guía 95, la herramienta
rotativa 80, el dispositivo impulsor de la misma, el sensor y
similares. En la parte superior del carril 310 se coloca el tambor
90.
Cada uno de los sensores arriba mencionados
detecta el ancho y la posición de las prominencias, y sobre la base
de ellos se mueven el asiento de movimiento horizontal 340 y el
asiento de arriba/abajo 350, a fin de controlar la posición y la
profundidad de la sierra circular 61 y la herramienta rotativa 80.
El asiento de movimiento horizontal 340 cambia la distancia a la
carrocería del vagón.
El asiento rotatorio 330 se usa cuando la forma
de la porción del vehículo a ser soldada se inclina desde la
superficie vertical.
En la Figura 9, el bastidor 110 y la estructura
lateral 120 se forman, cada uno, soldando varios componentes
huecos. Cada una de las placas superficiales 121b y 121c del
componente hueco 121 en el extremo inferior de la estructura
lateral 120 se empalma al componente hueco 111 en el extremo del
bastidor 110. El componente hueco 111 se denomina barra lateral, y
la altura o el espesor de la placa es mayor que el de los otros
componentes huecos 112.
La placa superficial 121c que mira hacia el
interior del vagón se monta sobre la placa superficial superior
111b del componente hueco 111. Las mismas son sustancialmente
ortogonales. Esta porción empalmada se suelda ortogonalmente
mediante soldadura de arco desde el lado interior de la carrocería
del vagón.
La placa superficial 121b que mira hacia el
exterior se empalma a la porción empotrada 111d formada en el área
superior del componente hueco 111, y se monta sobre la porción
empotrada 111d. Esta parte empalmada se suelda por
fricción-agitación desde el lado exterior de la
carrocería del vagón.
La porción empotrada 111d existe en el
componente hueco 111 entre la placa superficial superior 111b y la
placa perpendicular 111c que mira hacia el lado exterior. La porción
empotrada 111d se abre tanto hacia la dirección superior como hacia
la dirección externa. La porción empotrada 111d está provista de un
bloque saliente 111f que sobresale hacia arriba. El bloque saliente
111f está contiguo al lado posterior de la placa superficial
121b.
El centro del espesor de la sierra circular 61,
es decir, la extensión del centro axial de la herramienta rotativa
80, está dentro del intervalo del espesor de la placa superficial
111b. Esto permite que, cuando se realiza la soldadura por
fricción-agitación, la carga esté apoyada en la
placa superficial 111b, evitando de ese modo la deformación de la
porción de junta, y permitiendo una buena soldadura.
Las placas superficiales superiores 111b y 112b
del componente hueco 111 y 112 del bastidor 110 se colocan
sustancialmente en el mismo plano. El lado exterior del extremo
inferior de la placa superficial 121b y el lado exterior del
extremo superior de la placa de conexión 111c están provistos, cada
uno, de prominencias 12, 22, respectivamente.
La estructura de la porción de junta entre la
estructura lateral izquierda 120 y el bastidor 110 es idéntica a lo
explicado más arriba.
Ahora se explicarán los pasos de soldadura. El
bastidor 110 se monta sobre la base 210, y las estructuras
laterales 120, 120 se montan encima, con dispositivos de soportes
230 y 240 que fijan las estructuras laterales en la posición
predeterminada. Después, el bastidor 110 y las estructuras laterales
120, 120 se sueldan por puntos en forma intermitente desde el
interior y exterior del vagón. A continuación, las placas
superficiales 121b y 111b se sueldan con arco desde el lado
interior del vagón.
A continuación, los dispositivos de soldadura
izquierdo y derecho 300, 300 se impulsan en forma sincrónica y la
soldadura se realiza en forma sincrónica. La sierra circular 61 del
dispositivo para soldadura 300 forma una ranura 40 en la porción de
junta en la cual se coloca el material de aporte 30, antes de
realizar la soldadura por fricción-agitación.
El corte de la ranura (brecha) 40 se comienza
desde la porción longitudinal extrema de la carrocería del vagón
utilizando la sierra circular 61. Después de formar una ranura 40 de
largo predeterminado, se interrumpe el movimiento del carril 310, y
el material de aporte 30 se desenrolla desde el tambor 90 y se
inserta en la ranura 40.
A continuación, el material de aporte 30
insertado en la ranura 40 se suelda por puntos a las prominencias
12 y 22. La posición de soldadura es encuentra en el extremo inicial
del material de aporte 30 insertado en la ranura 40. A
continuación, el rodillo 70 sobresale hacia la ranura 40 en una
posición predeterminada, y se inicia el movimiento del carril. El
corte también se reanuda. Al mismo tiempo que se inicia la inserción
del material de aporte 30 en la ranura 40, el rodillo 70 comienza a
fijar el material 30 en posición.
Cuando la herramienta rotativa 80 del
dispositivo de soldadura por fricción-agitación se
mueve a la posición donde comienza la línea de junta, se interrumpe
el movimiento del carril 310. Mientras se rota la herramienta
rotatoria 80, la herramienta 80 se inserta en la porción a ser
soldada. A continuación, se reanuda el movimiento del carril
310.
Los dispositivos de soldadura 300 y 300 sobre
los lados izquierdo y derecho de la carrocería de vagón se mueven
en forma sincrónica cuando se realiza la soldadura por
fricción-agitación. En otras palabras, sobre la
línea que se extiende desde el centro axial de la herramienta
rotativa 80 del dispositivo de soldadura derecho 300 se coloca
sustancialmente el centro axial de la herramienta rotativa 80 del
dispositivo de soldadura izquierdo. Entre los dispositivos
izquierdo y derecho están las placas superficiales 111b y 112b del
bastidor 110. Por tanto, mientras se realiza la soldadura por
fricción-agitación la gran carga está soportada por
las placas superficiales, que evitan que el bastidor se
deforme.
Sin embargo, en general, el centro axial de la
herramienta rotativa 80 se inclina hacia la dirección en la que
ésta se mueve. Por ello, la herramienta rotativa 80 no se colocará
sobre la línea que se extiende desde el centro axial de la otra
herramienta 80. En este caso, la otra herramienta rotativa 80 no
puede soportar la carga de una herramienta rotativa 80, pero puede
soportar el área que rodea a la misma. Por ello, la unión por
fricción-agitación se realiza sin que el bastidor se
deforme.
A fin de soportar la carga de una herramienta
rotativa 80 desde el otro lado, se utiliza un rodillo para soportar
el área que se extiende desde el centro axial de una herramienta
rotativa 80, que se mueve en forma sincrónica con dicha herramienta
rotativa 80. Cuando se utiliza un número plural de rodillos, los
rodillos se ubican a lo largo de la línea de junta. Además, se
proporciona un dispositivo de soporte para soportar el área que
rodea a la otra porción de junta. En este otro lado, el dispositivo
de soporte puede proporcionarse sin la herramienta rotativa 80. En
este caso, el dispositivo de soporte soporta ya sea la porción de
junta o una porción de no empalme.
Es común proporcionar una curvatura a la
carrocería del vagón. Cuando se forma una curvatura en el bastidor
110, la altura del proceso de corte y la altura del proceso de
soldadura por fricción-agitación se mueven hacia
arriba y hacia abajo de acuerdo con la curvatura. En este caso, es
preferible utilizar una fresa de espiga en lugar de una sierra
circular.
De acuerdo con la realización anterior,
normalmente el material de aporte se fija en la posición rebordeando
las prominencias 12 y 22, pero también puede fijarse soldando
intervalos predeterminados de las mismas. La posición de soldadura
se fija entre la sierra circular 61 y la guía 95.
La soldadura de la placa superficial 121b del
componente hueco 121 y la placa superficial 111c del componente
hueco 111 se realiza en la porción de conexión 111h prevista entre
la placa superficial 111c y la placa de conexión 111g que conecta
las dos placas superficiales sustancialmente paralelas (una es
111c). La placa superficial 111c que está encima de la porción de
conexión 111h está ahuecada de manera que se pueda fijar a la misma
la placa superficial 121b. De ese modo, el extremo inferior de la
placa superficial 121b se empalma con la placa superficial 111c
ubicada debajo de la porción de conexión 111h. La placa de conexión
111c se coloca a lo largo de la línea que se extiende desde el
centro axial de la herramienta rotativa 80. Esta soporta la carga
de la herramienta rotativa. La porción extrema de la placa
superficial 121c se suelda a la placa superficial 111b.
Se explicará ahora la realización de la Figura
10. Dos componentes 10 y 20 se empalman entre sí como se mencionó y
se realiza una soldadura con arco a lo largo de la línea de la
junta. La soldadura se realiza continuamente a lo largo de la línea
de la junta. En especial, se sueldan las áreas que poseen una brecha
con el fin de llenar la brecha tanto como sea posible (Figura
10(A), (B)).
A continuación, se realiza la soldadura por
fricción-agitación utilizando la herramienta
rotativa 80. En este caso, se utiliza el trozo B que se levanta en
lugar de las prominencias 12 y 22. Es decir, el extremo inferior de
la porción 81 de diámetro grande de la herramienta rotativa 80 se
ubica dentro del trozo levantado B cuando se realiza la soldadura
por fricción-agitación. Además, los componentes 10 y
20 también pueden estar provistos de las prominencias 12 y 22 para
la soldadura (Figura 10(C), (D)).
La soldadura se realiza para llenar la brecha
con material de aporte. Esencialmente, los componentes se empalman
entre sí con el fin de que no se forme ninguna brecha, de manera que
la porción empalmada forme un bisel de tipo I. Por ello, puede no
existir ningún trozo (material de aporte) en el área inferior de la
brecha. Sin embargo, el trozo B formado (levantado) o las
prominencias 12 y 22 funcionarán como material de aporte. La
resistencia de la soldadura debe estar a un nivel tal que evite que
el trozo B que aún no está soldado por
fricción-agitación se quiebre por la fuerza de la
soldadura por fricción-agitación.
Empalmando dos componentes entre sí, cortando
los mismos, moviendo después los componentes de manera de minimizar
o eliminar la ranura entre los dos componentes, éstos están listos
para la soldadura por fricción-agitación.
Claims (5)
1. Un método para fabricar una carrocería de
vagón que comprende:
montar las estructuras laterales (120) a ambos
extremos de un bastidor (110), respectivamente; y
unir una primera de dichas estructuras laterales
(120) a dicho bastidor (110) por soldadura por
fricción-agitación utilizando una herramienta
rotativa (80) en el lado exterior de la primera de dichas
estructuras laterales (120) y el lado exterior de dicho bastidor
(110),
donde, cuando se realiza dicha soldadura por
fricción-agitación utilizando dicha herramienta
rotativa (80), se ubican los siguientes elementos en el orden
siguiente en la línea que se extiende desde el centro axial de la
herramienta rotativa (80):
una primera porción de junta que es la
localización de la junta del lado exterior de dicha primera
estructura lateral y el lado exterior de dicho bastidor (110) en la
que se realiza dicha soldadura por
fricción-agitación,
una placa superficial superior (111b, 112b) de
dicho bastidor (110), que enfrenta el interior de la carrocería de
vagón,
una segunda porción de junta que es la porción
de junta del lado exterior de la segunda de dichas estructuras
laterales (120) y el lado exterior de dicho bastidor (110) en el
otro extremo del mismo, y
un dispositivo de soporte para soportar dicha
segunda porción de unión del lado exterior.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Un método para fabricar una carrocería de
vagón de acuerdo con la reivindicación 1, en el que:
dicho dispositivo de soporte es una herramienta
rotativa (80) para soldar por fricción-agitación el
lado exterior de dicha segunda estructura lateral y el lado
exterior de dicho bastidor; y
dichas herramientas rotativas (80) respectivas
se mueven a lo largo de la línea de junta en forma sincrónica.
\vskip1.000000\baselineskip
3. Un método para fabricar una carrocería de
vagón de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho
dispositivo de soporte se mueve a lo largo de la línea de junta en
forma sincrónica con dicha herramienta rotativa (80).
\vskip1.000000\baselineskip
4. Un método para fabricar una carrocería de
vagón de acuerdo con la reivindicación 1, que incluye:
constituir las áreas de junta entre dicho
bastidor y dichas estructuras laterales de componentes huecos (111,
121); y
soldar el lado interior de las porciones de
unión entre el bastidor (110) y dichas estructuras laterales (120)
antes de realizar dicha soldadura por
fricción-agitación.
\vskip1.000000\baselineskip
5. Un método para fabricar una carrocería de
vagón de acuerdo con la reivindicación 1, en el que:
dicho dispositivo de soporte es un rodillo, que
se mueve en forma sincrónica con dicha herramienta rotativa
(80).
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