ES2386702T3

ES2386702T3 - Procedimiento para la fabricación de una unión soldada de baja distorsión

Info

Publication number: ES2386702T3
Application number: ES09777779T
Authority: ES
Inventors: Bernd Schulze
Original assignee: Koki Technik Transmission Systems GmbH
Current assignee: Koki Technik Transmission Systems GmbH
Priority date: 2008-08-13
Filing date: 2009-08-10
Publication date: 2012-08-27
Anticipated expiration: 2029-08-10
Also published as: EP2326455B1; US20110163073A1; US8835794B2; WO2010017942A1; DE102008038929A1; EP2326455A1; ATE554877T1; CN102170993A

Abstract

Procedimiento para la fabricación de una unión de soldadura de baja distorsión, especialmente entre piezas detrabajo metálicas (1, 2),caracterizado en que, as piezas de trabajo (1, 2) son una horquilla de cambio (1) y unarrastrador de horquilla (2), y en que la horquilla de cambio (1) será colocada sobre un bloque de apoyo (7) y elarrastrador de horquilla (2) será colocado sobre un bloque de apoyo (9), en cuyo caso las piezas de trabajo (1, 2)serán juntadas o bien unidas y soldadas entre sí de forma sincronizada en al menos dos sitios de unión (3, 4),distanciados localmente, en cuyo caso se pre-fijarán las piezas de trabajo (1, 2) a través de los sitios de unión (3, 4),por lo que las piezas de trabajo (1, 2) a soldar, después de ser unidas, serán sujetadas en sus posiciones mediantela fuerza de presión (10), al menos durante el proceso de soldadura, en al menos su área de unión (1.1, 2.1).

Description

Procedimiento para la fabricación de una unión soldada de baja distorsión

El invento se refiere a un procedimiento conforme a los términos generales de la reivindicación 1.

Estado de la técnica

Es de sobra conocido que la soldadura consiste en un procedimiento de ensamblaje con el fin de unir dos o más materiales, fundamentalmente por medio de la aplicación de calor. En cuyo caso, el proceso de la soldadura se puede llevar a cabo con o sin materiales adicionales. En este contexto se indica entre otras la EP 1640111 A2. En este caso se presenta una técnica de soldadura por láser para la aviación. Además, se indica también la DE 19639667 C1, en la que se describe un procedimiento para soldar, además se describe también un sistema de sujeción, que sirve para fijar las piezas correspondientes durante el proceso de soldadura. Por otro lado, la DE 10248955 B3 describe también los conocidos como dispositivos de presión, cuya función es la de fijar las chapas durante el proceso de soldadura. Sin embargo, por lo general, durante un ensamblamiento térmico de este tipo, especialmente de piezas de trabajo metálicas, es posible que las piezas se deformen durante el proceso, lo que puede dificultar el mantenimiento de las medidas de construcción pre-determinadas y de las tolerancias. En este caso la magnitud de las distorsiones puede depender de varios factores, como del grado de la temperatura aplicada y las posibilidades de liberar las propias tensiones internas de las piezas de trabajo, así como también de la tensión aplicada sobre las piezas de trabajo en el dispositivo de soldadura y/o durante el proceso de soldadura.

Objetivo del invento

El presente invento tiene como objetivo presentar un procedimiento sencillo para la unión de piezas de trabajo, especialmente metálicas, mediante una soldadura, con la que se puedan minimizar las posibles distorsiones durante el proceso de soldadura.

Solución del objetivo

La consecución del objetivo conlleva el cumplimiento de la parte indicativa de la reivindicación 1.

Mediante una soldadura sincronizada en al menos dos puntos de unión, localmente distanciados entre sí, se pueden, por ejemplo, “congelar” prácticamente las posibles tensiones internas de las piezas de trabajo y hacerlas, de este modo, prácticamente inofensivas. A continuación, las distorsiones que se puedan producir durante el propio proceso de la soldadura, también pueden ser minimizadas del mismo modo de forma ventajosa. Las posibles tensiones internas en las piezas de trabajo que se van a soldar también pueden ser reducidas, de tal modo que antes de soldarlas son recocidas consiguiendo así eliminar las tensiones, lo que implica sin embargo otro paso de fabricación importante y conlleva por lo tanto gastos adicionales.

En el caso de una soldadura sincronizada de al menos dos lugares de unión distanciados localmente resulta especialmente ventajoso realizar la soldadura de forma paralela en lugares de unión opuestos, es decir que se realice al mismo tiempo una unión de soldadura por ambos lados de al menos dos piezas de trabajo a unir. Además puede ser una ventaja que las piezas de trabajo a soldar estén sujetas en sus posiciones por medio de la tensión de una fuerza de presión después de ser unidas al menos, durante el proceso de la soldadura, en las áreas de ensamblaje. Pero también puede ser útil que cada una de las piezas de trabajo a soldar esté sujeta en su posición tras el ensamblaje.

Especialmente en el caso de piezas de trabajo de alto valor y en el caso de números de fabricación relativamente elevados, como es el caso de los elementos de conexión de cajas de cambio manuales, puede resultar favorable económicamente realizar los procesos de soldadura sincronizada por medio de un procedimiento de soldadura por láser. Del mismo modo, también pueden ser posibles procedimientos de soldadura de metal con gas inerte en el conocido como procedimiento de soldadura MSG.

Los procedimientos de soldadura sincronizados pueden ser realizados de modo conveniente con la ayuda de brazos robotizados que se pueden desplazar de forma paralela, en cuyo caso también es conveniente evaluar las posibles colisiones de sus cabezales de soldadura, con el fin de que éstos no puedan colisionar con una construcción de dispositivo para la fijación de las piezas de trabajo que se van a soldar entre sí.

Finalmente, la unión de soldadura que se tiene que realizar al mismo tiempo en ambos sitios de unión puede realizarse con un cordón de soldadura o por medio de varios puntos de soldadura, en cuyo caso los últimos pueden suponer un ahorro adicional en el esfuerzo de soldadura, en forma de energía, y si fuera preciso en sustancias aditivas.

En la práctica, este procedimiento obtiene los mejores resultados con el conocido como procedimiento de soldadura por radiación. Los peores resultados se alcanzan con el conocido como procedimiento de soldadura de metal con gas inerte, debido a que con este procedimiento de soldadura se introduce demasiada energía en el interior de las piezas de trabajo.

Los sitios de unión tienen como objetivo tan solo la fijación previa de las piezas de trabajo antes de la propia soldadura, pero se encuentran dentro del cordón de soldadura posterior.

La forma o el modo con el que se realiza la siguiente soldadura no es importante para la idea del invento. Es posible realizar la soldadura completa desde un sitio de unión hasta otro sitio de unión o iniciar la soldadura completa en el espacio que hay entre dos sitios de unión hasta el siguiente sitio de unión.

Tampoco es importante en qué lado del sitio de unión se inicia la soldadura completa. La soldadura sincronizada implica en este contexto la utilización de una máquina de soldar con un mayor rendimiento y lleva de este modo a un ahorro de tiempo. Sin embargo, el concepto del presente invento abarca también que primero se pueda realizar la soldadura en un lado de la pieza de trabajo desde un sitio de unión hasta otro sitio de unión, y que a continuación, por el otro lado de la pieza de trabajo, se realicen las soldaduras en el sentido contrario o en el mismo sentido de sitio de unión a sitio de unión.

Descripción de las figuras

Otras características y ventajas del presente invento resultan de la siguiente descripción y dos ejemplos de ejecución en combinación con el dibujo, el cual muestra en

Figura 1 una representación en perspectiva de una unión de soldadura, por ambos lados, con un cordón de soldadura entre una horquilla de cambio de un engranaje de cambio y una parte de un arrastrador de horquilla y

Figura 2 una representación en perspectiva simplificada de un dispositivo para soldar para la fabricación de la unión soldada conforme a la figura 1, sin embargo en este caso, en vez de estar previsto por ambos lados un cordón de soldadura está prevista una serie de soldaduras puntuales, también por ambos lados.

Las dos piezas de trabajo representadas en la figura 1 – indicadas con 1 y 2 – pertenecen a un engranaje de cambio, en cuyo caso como pieza de trabajo 1 está prevista una horquilla de cambio y como pieza de trabajo 2 un arrastrador de horquilla. Ambas piezas de trabajo 1 y 2 se tocan en un área de unión de solapamiento, formada por una traversa 1.1 de la horquilla de cambio 1 y el extremo libre 2.1 del arrastrador de horquilla 2. Los sitios de unión formados de este modo, identificados mediante las flechas 3 y 4, se han soldado con cordones de soldadura 5 y (6) sincronizados en este primer caso de ejemplo de ejecución.

El posible dispositivo de soldadura, representado de forma simplificada en la figura 2, para soldar la horquilla de cambio 1 con el arrastrador de horquilla 2 posee un bloque de recepción 7, realizado de forma correspondiente al contorno interior de la horquilla de cambio 1, el cual está fijado a su vez sobre una placa base 8.

En el caso de este dispositivo de soldadura, el arrastrador de horquilla 2 está colocado con su extremo en forma de t sobre un bloque de apoyo 9, y además puede estar fijado sobre éste por medio de tornillos. Sin embargo, se puede alcanzar una fijación entre las piezas de trabajo a soldar 1 y 2 de un modo más rápido, de tal forma que se aplica la tensión de una fuerza de presión 10, la cual está indicada en la figura 2 por medio de una flecha ancha.

En el segundo ejemplo de ejecución de una unión por soldadura, representado en la figura 2, se han previsto simplemente varias soldaduras puntuales 11.1 – 11.3, de las cuales la soldadura puntual más adelantada 11.1 y la soldadura puntual más atrasada 11.3 están ubicadas cada una aproximadamente a unos 2 mm desde el principio o desde el final – identificado con 12 y 13 – del área de unión 1.1/2.1 de la unión por soldadura.

El funcionamiento del presente invento es el siguiente:

Al soldar las dos piezas de trabajo 1 y 2, es decir la horquilla de cambio 1 con el arrastrador de horquilla 2, se coloca la horquilla de cambio 1 con su contorno interior sobre un bloque de recepción 7 con la forma correspondiente y a continuación se coloca el arrastrador de horquilla 2 con su extremo libre 2.1 sobre la traversa 1.1 de la horquilla de cambio 1 de forma congruente, en cuyo caso el extremo libre 2.1 será presionado entonces durante el procedimiento de soldadura sobre la traversa 1.1 debido a la fuerza de presión 10 (figura 2) siendo, de este modo, fijado.

Después se generan al mismo tiempo en los dos sitios de unión 3 y 4 los cordones de soldadura 5 y (6) con la ayuda de dos brazos de robot, que no han sido representados aquí, y que se mueven de forma sincronizada, con cabezales de soldadura por láser, gracias a lo cual se evita de forma ventajosa, o bien se minimiza, una posible distorsión de las dos piezas de trabajo 1 y 2.

En el caso del primer ejemplo de ejecución conforme a la figura 1 la soldadura se ha realizado con una potencia de láser de 1,9 kW, en cuyo caso la geometría de los cordones de soldadura 5 y (6) ha conseguido una profundidad del cordón de soldadura de un promedio de 3,2 mm y un ancho de cordón de soldadura medio de aproximadamente 1,2 mm con un avance de aproximadamente 1000 mm/min. En el caso de un aumento del avance hasta 5 aproximadamente 1500 mm/min en el caso de un procedimiento de soldadura la profundidad media del cordón de soldadura ronda los 2,7 mm y el ancho medio del cordón de soldadura anda sobre aproximadamente 0,9 mm.

De manera alternativa, según muestra la figura 2, también es posible en vez de los cordones de soldadura 5 y (6) aplicar al mismo tiempo por ambos lados por ejemplo 3 soldaduras puntuales 11.1 – 11.3 ó bien 11.1’ – 11.3’ 10 mediante una soldadura con laser, en cuyo caso éstas entonces deben estar colocadas preferiblemente hundidos al menos 2 mm en los sitios de unión. También en este caso resultó en una unión por soldadura ventajosamente bajo en deformaciones, la cual además en casos justificados también puede ser recocida bajo en tensiones, en cuyo caso entonces la correspondiente resistencia de tracción de la unión de soldadura disminuye levemente.

15 Resumiendo, se ha desarrollado un procedimiento para unir piezas de trabajo, especialmente metálicas, con el cual básicamente se evita de modo ventajoso una distorsión de las piezas de trabajo durante la unión térmica o al menos se puede minimizar, lo que significa un progreso significativo para dichos procedimientos de soldadura o similares.

Lista de números de referencia

1: Horquilla de cambio 34 67

2: Arrastrador de horquilla 35 68

3: Sitio de unión 36 69

4: Sitio de unión 37 70

5: Cordón de soldadura 38 71

6: Cordón de soldadura 39 72

7: Bloque de recepción 40 73

8: Placa base 41 74

9: Bloque de apoyo 42 75

10: Fuerza de presión 43 76

11: Soldadura puntual 44 77

12: Inicio 45 78

13: Final 46 79

14: 47

15: 48

16: 49

17: 50

18: 51

19: 52

20: 53

21: 54

22: 55

23: 56

24: 57

25: 58

26: 59

27: 60

28: 61

29: 62

30: 63

31: 64

32: 65

33: 66

Claims

REIVINDICACIONES

1.

Procedimiento para la fabricación de una unión de soldadura de baja distorsión, especialmente entre piezas de trabajo metálicas (1, 2),caracterizado en que, as piezas de trabajo (1, 2) son una horquilla de cambio (1) y un arrastrador de horquilla (2), y en que la horquilla de cambio (1) será colocada sobre un bloque de apoyo (7) y el arrastrador de horquilla (2) será colocado sobre un bloque de apoyo (9), en cuyo caso las piezas de trabajo (1, 2) serán juntadas o bien unidas y soldadas entre sí de forma sincronizada en al menos dos sitios de unión (3, 4), distanciados localmente, en cuyo caso se pre-fijarán las piezas de trabajo (1, 2) a través de los sitios de unión (3, 4), por lo que las piezas de trabajo (1, 2) a soldar, después de ser unidas, serán sujetadas en sus posiciones mediante la fuerza de presión (10), al menos durante el proceso de soldadura, en al menos su área de unión (1.1, 2.1).
2.

Procedimiento conforme a la reivindicación 1, caracterizado en que la soldadura sincronizada de las piezas de trabajo (1, 2) se lleva a cabo en sitios de unión (3, 4) opuestos.
3.

Procedimiento conforme a la reivindicación 1 ó 2, caracterizado en que las piezas de trabajo (1, 2) a soldar serán sujetadas cada una en su posición después de estar unidas al menos durante el proceso de soldadura.
4.

Procedimiento conforme a una de las anteriores reivindicaciones 1 hasta 3, caracterizado en que los procesos de soldadura sincronizada serán realizados por medio de un proceso de soldadura por láser u otros procesos de soladura por radiación, como el procedimiento de soldadura por haz de electrones.
5.

Procedimiento conforme a una de las anteriores reivindicaciones 1 hasta 3, caracterizado en que los procesos de soldadura sincronizados serán realizados mediante una soldadura de metal – gas inerte (MIG).
6.

Procedimiento conforme a una de las anteriores reivindicaciones 1 hasta 3, caracterizado en que los procesos de soldadura sincronizados serán realizados mediante una soldadura por láser y/o una soldadura GMAW-Tándem.
7.

Procedimiento conforme a una de las anteriores reivindicaciones, caracterizado en que los procesos de soldadura sincronizados serán realizados con la ayuda de al menos dos brazos robotizados que se mueven de forma sincronizada y que están equipados con un cabezal de soldadura.
8.

Procedimiento conforme a una de las anteriores reivindicaciones, caracterizado en que dicho procedimiento se utiliza para unir elementos de cambio en engranajes de cambio.
9.

Procedimiento conforme a la reivindicación 8, caracterizado en que dicho procedimiento se utiliza especialmente para unir una horquilla de cambio (1) con un arrastrador de horquilla (2).
10.

Procedimiento conforme especialmente a la reivindicación 9, caracterizado en que la unión por soldadura, generada de forma sincronizada en ambos sitios de unión (3, 4), se realiza por medio de un cordón de soldadura (5, 6) o por medio de soldaduras puntuales (11).
11.

Procedimiento conforme a la reivindicación 10, caracterizado en que después del proceso de soldadura, la unión de soldadura generada es recocida libre de tensiones con el fin de alcanzar una reducción adicional de posibles tensiones en la unión de soldadura.

REFERENCIAS CITADAS EN LA DESCRIPCIÓN

La lista de referencias citada por el solicitante lo es solamente para utilidad del lector, no formando parte de los documentos de patente europeos. Aún cuando las referencias han sido cuidadosamente recopiladas, no pueden 5 excluirse errores u omisiones y la OEP rechaza toda responsabilidad a este respecto.

Documentos de patente citados en la descripción

•

EP 1640111 A2 [0003] • DE 10248955 B3 [0003]

•

DE 19639667 C1 [0003]