ES2623228T3

ES2623228T3 - Método para la producción de una unión entre una estructura metálica y una estructura de plástico de material compuesto

Info

Publication number: ES2623228T3
Application number: ES12180617.8T
Authority: ES
Inventors: Spyridoula Kolossa; Dirk Schnubel; Stefan Riekehr; Volker Ventzke; Rene Dinse; Nikolai Kashaev
Original assignee: Helmholtz Zentrum Geesthacht Zentrum fuer Material und Kustenforschung GmbH
Current assignee: Helmholtz Zentrum Geesthacht Zentrum fuer Material und Kustenforschung GmbH
Priority date: 2012-08-16
Filing date: 2012-08-16
Publication date: 2017-07-10
Anticipated expiration: 2032-08-16
Also published as: EP2698224B1; PT2698224T; EP2698224A1

Abstract

Método para la producción de una unión entre una estructura de plástico de material compuesto (11, 21, 31, 41, 51) y una estructura metálica (12, 22, 32, 42, 52), en donde (i) al menos parte de la estructura de plástico de material compuesto (11, 21, 31, 41, 51) se superpone con al menos parte de la estructura metálica (12, 22, 32, 42, 52), (ii) donde un remache metálico cilíndrico (14, 24, 34, 44, 54) presenta una sección de cabeza (25, 35) y una sección de eje (26, 36), donde la sección de cabeza (25, 35) es de un diámetro mayor que la sección de eje (26, 36), sobresale a través de un orificio en dicha estructura de plástico de material compuesto (11, 21, 31, 41, 51), y donde dicha estructura metálica (12, 22, 32, 42, 52) conecta dicha estructura de plástico de material compuesto y dicha estructura metálica de tal forma que la sección de cabeza (25, 35) del remache metálico cilíndrico (14, 24, 34, 44, 54) está de cara a la superficie libre de dicha estructura de plástico de material compuesto (11, 21, 31, 41, 51) y que al menos parte de la sección de eje (26, 36) del remache metálico cilíndrico (14, 24, 34, 44, 54) está en contacto con la estructura metálica (12, 22, 32, 42, 52), y posteriormente, (iii) la parte de dicho remache metálico (14, 24, 34, 44, 54) que entra en contacto con dicha estructura metálica (12, 22, 32, 42, 52) se suelda a dicha estructura metálica (12, 22, 32, 42, 52) en la interfaz de dicho remache metálico y dicha estructura metálica, caracterizado porque la sección de cabeza (25, 35) sobresale a través de un orificio en dicha estructura de plástico de material compuesto y dicha estructura metálica, y porque la soldadura tiene lugar mediante soldadura por láser.

Description

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DESCRIPCION

Metodo para la produccion de una union entre una estructura metalica y una estructura de plastico de material compuesto

Antecedentes de la invencion

La presente invencion hace referencia a un metodo para la produccion de una union entre una estructura metalica y una estructura de plastico de material compuesto (composite), y a un ensamblaje que comprende una estructura metalica y una estructura de plastico de material compuesto que estan unidas entre si mediante soldadura por laser.

En ingenierfa automotriz y en otras industrias, la necesidad de una construccion ligera y rentable en cuanto al coste esta conduciendo al desarrollo de componentes hfbridos en los que se combinan dos o mas materiales diferentes. Los materiales compuestos de plastico reforzado con fibras (FRP, por sus siglas en ingles) son superiores a los metales en terminos de resistencia y rigidez especfficas, resistencia a la corrosion, y formabilidad. Los materiales compuestos, por lo tanto, se utilizan para estructuras primarias de embarcaciones y estructuras aeroespaciales pequenas o de tamano medio. Sin embargo, los metales son aun materiales importantes especialmente para estructuras de gran tamano. Por lo tanto, las embarcaciones de gran tamano estan realizadas, habitualmente, con estructuras hfbridas que se componen de materiales compuestos y metales. Debido a que las estructuras hfbridas de materiales compuestos/metales son la tecnologfa clave a la hora de producir una elevada rigidez, un peso ligero, y una elevada fiabilidad, se ven en la actualidad en muchas estructuras: ejes de transmision de automoviles, cabezales de rectificadoras, y estructuras roboticas.

Existen dos metodos principales para la union de materiales diferentes: la sujecion mecanica y la union adhesiva. La sujecion mecanica que utiliza pernos o remaches, es sencilla y es posible obtener una elevada fuerza de union con una baja dispersion. Este metodo se utiliza ampliamente, por lo tanto, en estructuras metalicas. Las desventajas de las uniones mecanicas son un incremento en el peso de toda la estructura y un bajo rendimiento del sellado. Ademas, la presencia de orificios para los pernos de las uniones mecanicas disminuye el area transversal de las estructuras, y aumenta la concentracion de esfuerzos. En especial en el caso de estructuras FRP, estructuras hfbridas plasticas-metalicas, el proceso de perforacion para fabricar los orificios de los pernos rompe las fibras de refuerzo, y causa descamacion de las capas superiores a la entrada del orificio, torsion de la fibra y degradacion de la resina en la pared del orificio, y la delaminacion de las ultimas capas en el laminado. Debido a que estos danos pueden iniciar fisuras por fatiga, la sujecion mecanica en las estructuras FRP disminuye seriamente la resistencia a la fatiga. Por estas razones, ha de utilizarse un numero mas elevado de uniones unidas con pernos para unir una estructura FRP y una lamina de metal en aplicaciones que requieren uniones duraderas, tales como las de la industria aeronautica. Una union hfbrida fijada con pernos y co-curada, entre plastico reforzado con fibra de vidrio (GFRP) y aluminio, se describe en Matsuzaki et al., Composites: Part A 39 (2008), paginas 154-163.

Al utilizar una union adhesiva, el peso de una estructura es menor que si se utilizan uniones mecanicas. La union adhesiva tiene un efecto del sellado, no presenta concentracion de esfuerzos debido a los orificios de los pernos, y no se producen danos en la FRP originados por el proceso de adhesion. Estas ventajas permiten que las uniones adhesivas tengan una elevada resistencia a la fatiga. En las uniones adhesivas, sin embargo, cada superficie de adherencia tiene su propio adhesivo adecuado. La seleccion del adhesivo es diffcil para las uniones de diferentes materiales. Ademas, son necesarios el desengrasado y decapado para obtener una elevada fuerza de union durante el proceso de adhesion general de las superficies de adherencia metalicas. Aunque el tratamiento qufmico genera una elevada fuerza de adhesion, la superficie adhesiva se oxidarfa y se contaminarfa tras unas pocas horas. La degradacion de la superficie adhesiva disminuye sumamente la fuerza de la adhesion. Por estas razones, obtener una elevada fuerza de la union con una baja difusion resulta diffcil para las uniones adhesivas.

Por lo tanto, existe una necesidad constante de metodos mejorados para unir estructuras de metal y de plasticos de materiales compuestos.

Por ejemplo, la WO 2008/110835 revela una union hfbrida que incorpora pasadores de pequeno diametro que se ajustan en un pre-impregnado plastico. La DE 10 2008 031 121 A1 revela una conexion con remache soldado, de uno o mas componentes que comprende un componente base, en donde el componente o componentes presenta un orificio a traves del cual se extiende el eje del remache soldado que comprende un cabezal, en donde una superficie extrema del eje esta soldada a la superficie del componente base y es plasticamente deformable.

Es objeto de la presente invencion proporcionar un metodo para la produccion de una union de poco peso entre una estructura metalica y una estructura de plastico de material compuesto que muestre propiedades de fatiga mejoradas, y que sean faciles de reparar, cuando se producen danos en las partes metalicas. Es otro objeto de la invencion proporcionar un ensamblaje que comprenda una union de poco peso entre una estructura metalica y una estructura de plastico de material compuesto que muestre propiedades de fatiga mejoradas.

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Resumen de la invencion

El objeto mencionado anteriormente se logra mediante un metodo para la produccion de una union entre una estructura de plastico de material compuesto y una estructura metalica, en donde (i) al menos parte de la estructura de plastico de material compuesto se superpone con al menos parte de la estructura metalica, (ii) un remache metalico cilfndrico, que presenta una seccion de eje cilfndrica y una seccion de cabeza, donde la seccion de cabeza presenta un diametro mayor que la seccion de eje cilfndrica, sobresale a traves de una perforacion o taladro en dicha estructura de plastico de material compuesto y dicha estructura de metal, conectando ambas de tal manera que la seccion de cabeza del remache metalico esta de cara a la superficie libre de dicha estructura de plastico de material compuesto y de forma que al menos parte de la seccion de eje del remache metalico entra en contacto con la estructura metalica, y posteriormente, (ii) la parte de dicho remache metalico que entra en contacto con dicha estructura metalica se suelda a dicha estructura metalica mediante soldadura con laser en la interfaz de dicho remache metalico y dicha estructura metalica. Preferiblemente, una parte de la parte de cabeza del remache metalico cilfndrico forma una seccion anular que proporciona una superficie de soporte para asegurar la estructura de plastico de material compuesto contra la estructura metalica. De forma alternativa, la estructura de plastico de material compuesto puede estar colocada en una disposicion de tipo sandwich entre dos estructuras metalicas, por lo que el remache metalico se suelda a ambas estructuras metalicas. De esta manera, la estructura de plastico de material compuesto se asegura a ambas estructuras metalicas.

Generalmente, la estructura metalica es de cualquier metal o aleacion de metal que presente buena soldabilidad al metal o a la aleacion que se utiliza para el remache metalico. Segun un aspecto preferido de la invencion, la estructura metalica es de titanio (Ti), aluminio (Al), magnesio (Mg) o una aleacion de los metales mencionados anteriormente. Una aleacion de los metales anteriormente mencionados es preferiblemente una aleacion en la que cualquiera de estos metales esta presente en una cantidad de no menos del 50% en peso, preferiblemente no menos del 75% en peso.

Preferiblemente, la estructura metalica se encuentra en forma de una lamina de metal. El grosor habitual de la lamina de metal para aplicaciones en la industria aeroespacial es de 1 mm a 5 mm, preferiblemente de 2 mm a 3 mm. Para otras aplicaciones en la industria aeroespacial, automovilfstica o naval el grosor de la lamina puede variar entre 1 mm a 1 cm, preferiblemente de 2 mm a 5 mm, y de mayor preferencia de 2 mm a 3 mm, por ejemplo 2,5 mm.

Para una mejor adherencia a la lamina de plastico de material compuesto, la lamina de metal puede estar estructurada en la superficie que se encuentra de cara a la lamina de plastico de material compuesto. Las estructuras pueden ser de cualquier diseno que cause friccion y/o que ancle la estructura metalica a la estructura de plastico de material compuesto una vez endurecida. La configuracion de la superficie estructurada de la lamina metalica puede encontrarse en forma de estructuras piramidales, hemisfericas, o de tipo seta, como las descritas en la memoria EP 2 648 436 A1, que se incorpora a la presente patente a modo de referencia. De acuerdo con otro aspecto preferido de la invencion, el plastico compuesto (composite) es un material compuesto de plastico reforzado con fibras (FRP), preferiblemente de un plastico reforzado con fibras de carbono (CFRP) o de un plastico reforzado con fibras de vidrio (GFRP). De acuerdo a un aspecto preferido de la invencion, la estructura de plastico de material compuesto se encuentra en forma de una lamina de plastico de material compuesto. Un grosor habitual es de 1 mm a 1 cm, preferiblemente de 2 mm a 5 mm, y de mayor preferencia de 2 mm a 3 mm, por ejemplo 2,5 mm. Sin embargo, la lamina no soldada puede ser de cualquier otro material tal como plastico, madera, vidrio, otro metal, etc.

El remache metalico puede ser de cualquier material que pueda soldarse a la estructura metalica mediante soldadura con laser. Segun un aspecto de la invencion, el remache metalico esta realizado del material de la lamina de metal o de un material similar. Por tanto, segun un aspecto preferido de la invencion, el remache metalico es de titanio (Ti), aluminio (Al), magnesio (Mg) o una aleacion de los metales. Una aleacion de los metales mencionados es preferiblemente una aleacion en la que cualquiera de estos metales esta presente en una cantidad de no menos del 50% en peso, preferiblemente no menos del 75% en peso.

Segun un aspecto de la invencion, la seccion de cabeza del remache metalico tiene una forma conica que se estrecha desde un extremo del remache hasta una seccion en la que la seccion de cabeza se conecta a la seccion de eje del remache. De acuerdo a otro aspecto de la invencion, la seccion de cabeza del remache metalico presenta un recorte, es decir, la seccion de cabeza presenta una forma cilfndrica o hemisferica que es mayor en diametro que la seccion de eje.

El remache metalico puede ser un remache metalico macizo (solido) o hueco.

El diametro del remache metalico en su punto mas ancho puede variar desde unos pocos micrometros a una cantidad de centfmetros. De mayor preferencia, el remache metalico presenta un diametro de 2 mm a 10 mm, en particular de 4 mm a 6 mm.

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De acuerdo con una realizacion preferida adicional de la invencion, se dispone una capa de aislante termico entre la estructura metalica y la estructura de plastico de material compuesto. La capa de aislamiento termico retrasa la transferencia de calor del remache metalico al plastico de material compuesto de forma que se evita que el plastico de material compuesto se queme, se funda o se deforme cuando el remache se suelda a la lamina de metal. Puede utilizarse como aislante termico cualquier material que pueda absorber la energfa inducida por el laser y que pueda soportar el calor generado por el laser. Los aislantes preferidos son los materiales ceramicos que presentan muy buenas propiedades aislantes. Sin embargo, estos materiales presentan la desventaja de que son muy quebradizos. Otros aislantes termicos preferidos estan realizados de cuarzo, alumina o circona. Preferiblemente, la capa de aislante termico se dispone unicamente unos pocos mm (por ejemplo 0,1 a 1,5 mm) alrededor de los orificios a traves de los cuales sobresale el remache metalico, y no a traves de la totalidad de la interfaz metal, plastico de material compuesto.

El grosor de la lamina del aislante termico depende de la estructura del area de union, ademas de la cantidad de calor que se requiere que absorba. Por razones relacionadas con el peso, debe elegirse un grosor tan fino como sea posible. Por ejemplo, el grosor de la lamina del aislante termico puede estar entre 0,1 mm y 2 mm, preferiblemente entre 1 y 1,5 mm.

Se prefiere que la estructura metalica entre la union soldada con laser y el remache metalico cubra la profundidad total de la estructura metalica, es decir, el remache se suelda a la estructura metalica a traves de todo el grosor de la estructura metalica. De esta manera se evitan puntos debiles en la interfaz entre el remache metalico y la estructura metalica, que pueden ser la causa del inicio de fisuras. Por tanto, si el laser no puede ajustarse de una manera lo suficientemente precisa para evitar el contacto con la estructura de plastico de material compuesto, se recomienda el uso de la anteriormente mencionada capa de aislante termico en la interfaz entre la lamina de plastico de material compuesto y la lamina de metal. Por otro lado, un aislante termico puede no resultar necesario, si se utiliza un laser para producir la union soldada con laser, cuya profundidad puede ser ajustada en un area de pocos micrometros.

Los parametros de soldadura tendran que ser ajustados dependiendo del equipo laser y la profundidad de la soldadura que se desea lograr. Estos parametros pueden diferir cuando se utiliza un equipo laser diferente. Una persona experta en el arte sabrfa como ajustar los parametros de soldadura. En un proceso habitual de la invencion, se aplico una potencia del laser de aproximadamente 1800 W. Ademas, para reducir la cantidad de calor transferido a la estructura de plastico de material compuesto durante el proceso de soldado, la estructura preferiblemente se enfrfa en el lado del plastico de material compuesto.

Otro parametro de soldadura, que puede ser controlado, es la profundidad de soldadura. La profundidad de soldadura es preferiblemente tanta como el grosor de la placa o estructura metalica. Toda la interfaz del remache metalico y la estructura metalica es preferiblemente soldada, y la zona soldada, preferiblemente, no presenta ningun poro ni hendiduras. El ancho del agujero de vapor o “keyhole” (ojo de cerradura, termino ingles por la forma que adquiere) se selecciona lo mas estrecho posible, de manera que la zona soldada y la zona correspondiente afectada por el calor sean tan estrechas como sea posible. De esta manera, el dano a la placa de material compuesto es tan mfnimo como sea posible.

Una soldadura laser de potencia muy alta puede ofrecer un area soldada de gran profundidad, pero deben tomarse precauciones para que se elimine la creacion de poros. Sin el uso de un aislante termico, una soldadura con laser de alta potencia puede tambien causar un dano irreversible a un material compuesto (un material compuesto duroplastico por ejemplo), sin el uso de un aislante termico. Un material compuesto termoplastico puede soportar altas temperaturas sin un dano irreversible significativo y para estos casos puede ser apropiado un laser de potencia mayor, incluso sin el uso de un aislante.

Otro parametro que puede ser controlado en el proceso de soldadura es la trayectoria de soldadura. Cuando el remache metalico tiene un diametro determinado y preciso, la trayectoria de soldadura, preferiblemente, se ajusta de manera que el centro del keyhole se encuentre de forma exacta con la interfaz y la estructura metalica. Cuando la trayectoria de soldadura cambia hacia el centro del remache, la interfaz puede no estar completamente soldada y pueden insertarse hendiduras en la soldadura. Las hendiduras pueden ser puntos de inicio de fisuras que reducen la resistencia a la fatiga de una estructura. Cuando se cambia la trayectoria de soldadura hacia el exterior desde el centro del remache, pueden tambien introducirse hendiduras en la estructura.

Preferiblemente, se utiliza para la soldadura un laser de fibra de modo unico que presenta un haz de muy buena calidad, el cual puede proporcionar una union de buen rendimiento junto con un dano muy pequeno del plastico compuesto.

El objeto mencionado anteriormente se logra ademas mediante un ensamblaje de una estructura de plastico de material compuesto y una estructura metalica, en donde la estructura de plastico de material compuesto y la estructura metalica estan conectados mediante un remache metalico cilfndrico, donde el remache metalico sobresale a traves de un orificio en dicha estructura de plastico de material compuesto y dicha estructura metalica, y comprende una seccion de cabeza y una seccion de eje cilfndrico, donde la seccion de cabeza es de un diametro

mayor que la seccion de eje, donde la conexion es de tal manera que la seccion de cabeza esta de cara a la superficie libre de dicha estructura de plastico de material compuesto y que al menos parte de la seccion de eje entra en contacto con la estructura metalica, y en donde el remache metalico se une a la estructura metalica mediante una union por soldadura laser. El ensamblaje es preferiblemente parte de una aeronave, una embarcacion 5 o un automovil.

De forma alternativa, el objeto mencionado anteriormente se logra mediante un ensamblaje de una estructura de plastico de material compuesto que esta dispuesto (en una disposicion tipo sandwich) entre dos estructuras metalicas, y la estructura de plastico de material compuesto y las estructuras metalicas estan conectadas por un pasador metalico cilfndrico, donde el pasador metalico sobresale a traves de un orificio en dicha estructura de 10 plastico de material compuesto, y dichas estructuras metalicas comprenden unicamente una seccion de eje cilfndrico que es uniforme en su diametro, donde dicha conexion es de tal manera que al menos parte de la seccion de eje cilfndrico del pasador metalico entra en contacto con ambas estructuras metalicas, y el pasador metalico esta unido a cada una de las estructuras metalicas mediante una union soldada con laser. El ensamblaje es preferiblemente parte de una aeronave, una embarcacion o un automovil.

15 La resistencia a la fatiga es mejorada porque la placa metalica no presenta puntos debiles adecuados para el inicio de fisuras; la soldadura laser crea una estructura integrada, en la que el remache metalico o el pasador metalico que conecta la parte de material compuesto al metal, esta soldado completamente a la estructura metalica. El mecanismo del fallo de la estructura cambia con el uso de esta invencion, cambiando el fallo de la estructura metalica a los remaches metalicos o a los pasadores metalicos, que son entonces, mas sencillos y economicos de 20 reemplazar en comparacion con la estructura metalica completa.

Descripcion detallada de la invencion

La invencion se ilustra en mayor detalle mediante las figuras adjuntas, en donde:

La Fig. 1 es una vista en planta de un ensamblaje de acuerdo a una realizacion de la invencion;

La Fig. 2 es una vista en corte transversal mediante un ensamblaje de acuerdo con otra realizacion de la 25 invencion.

La Fig. 3 es una vista en corte transversal mediante un ensamblaje de acuerdo con otra realizacion de la invencion;

La Fig. 4 es una vista en planta de un ensamblaje de acuerdo con otra realizacion de la invencion; y

La Fig. 5 es una vista en planta de un ensamblaje de acuerdo con aun otra realizacion de la invencion.

30 La Fig. 6 es una vista en corte transversal mediante un ensamblaje de acuerdo con aun otra realizacion de

la invencion.

La Fig. 7 es una fotograffa de corte transversal que representa una union de soldadura.

La Fig. 8 es una fotograffa que representa otra union de soldadura.

La Fig. 1 representa un ensamblaje 10 que comprende una lamina 11 de plastico de material compuesto y una 35 lamina metalica 12 que se superpone con la superficie de la lamina 11 de plastico de material compuesto. La lamina 11 de plastico de material compuesto y la lamina metalica 12 estan unidas en su region de solapamiento mediante remaches 14 metalicos cilfndricos. Los remaches 14 metalicos cilfndricos presentan una seccion superior que se adhiere a la superficie superior de la lamina 11 de plastico de material compuesto. Los remaches 14 pueden estar colocados en filas de un unico o multiples remaches, segun se observa en la vista en planta.

40 La Fig. 2 representa un ensamblaje similar al que se muestra en la Fig. 1 en una vista en corte transversal. El ensamblaje 20 representado en la Fig. 2 tambien comprende una lamina 21 de plastico de material compuesto y una lamina metalica 22 que se superpone con la superficie inferior de la lamina 21 de plastico de material compuesto. La lamina 21 de plastico de material compuesto y la lamina metalica 22 se unen en su region de solapamiento mediante remaches metalicos 24. Los remaches metalicos cilfndricos 24 presentan una parte de cabeza 25 que es mayor en 45 diametro que la parte de eje 26 del remache 24. En el caso representado, el remache presenta un recorte en forma de una parte anular 27 que separa su parte de cabeza 25 de su parte de eje 26, y que asegura la lamina 21 de plastico de material compuesto a la lamina metalica 22. El remache metalico cilfndrico 24 esta unido a la lamina metalica 22 mediante uniones 28 soldadas con laser.

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La Fig. 3 representa una realizacion alternativa de un ensamblaje de acuerdo con la invencion. El ensamblaje 30 representado en la Fig. 3 comprende una lamina 31 de plastico de material compuesto y una lamina metalica 32 que se superpone con la superficie superior de la lamina 31 de plastico de material compuesto. La lamina 31 de plastico de material compuesto y la lamina metalica 32 se unen en su region de solapamiento mediante remaches 34 metalicos cilfndricos. Los remaches 34 metalicos cilfndricos presentan una parte de cabeza 35 que es mayor en su diametro que la parte de eje 36 del remache 34. En el caso representado, la parte de cabeza 35 del remache 34 presenta una forma conica. Se estrecha desde el extremo inferior del remache 34 hasta una seccion, en la que la seccion de cabeza 35 conecta con la seccion de eje 36 del remache 34, formando tambien de ese modo una parte anular 37 que separa su parte de cabeza 35 de su parte de eje 36, y que asegura la lamina 31 de plastico de material compuesto a la lamina metalica 32. El remache 34 metalico cilfndrico esta unido a la lamina metalica 32 mediante soldadura por laser 38.

Las Figs. 4 y 5 representan realizaciones alternativas de ensamblajes (40, 50) de acuerdo con la invencion. Los ensamblajes (40, 50) comprenden una lamina (41, 51) de plastico de material compuesto y una lamina metalica (42, 52) que se superpone con la superficie superior de la lamina (41, 51) de plastico de material compuesto. La lamina (41, 51) de plastico de material compuesto y la lamina metalica (42, 52) se unen en su region de solapamiento mediante remaches (44, 54) metalicos cilfndricos, donde la seccion inferior de los mismos es visible. Los remaches (44, 54) metalicos cilfndricos se unen a la lamina metalica (42, 52) mediante soldadura por laser (48, 58). Las Figs. 4 y 5 se distinguen por la disposicion de los remaches metalicos en la superficie de la lamina metalica (42, 52). Los remaches (44, 54) pueden colocarse en filas de un unico (Fig. 4) o de multiples remaches (Fig. 5) segun se observa en la vista en planta.

La Fig. 6 representa una realizacion alternativa adicional de un ensamblaje (60) de acuerdo con la invencion. El ensamblaje (60) comprende una lamina (61) de plastico de material compuesto y dos laminas metalicas (62) que se superponen con la superficie superior e inferior de la lamina (61) de plastico de material compuesto, respectivamente, de manera que la lamina de plastico de material compuesto queda dispuesta entre las dos laminas metalicas. La lamina (61) de plastico de material compuesto y las laminas metalicas (62) se unen en su region de solapamiento mediante remaches (64) metalicos cilfndricos. Los remaches (64) metalicos cilfndricos estan unidos a cada lamina metalica (62) mediante soldadura por laser, donde (68) representa la soldadura laser.

Las figuras anteriores no ilustran el aislante, que sera una lamina o capa adicional dispuesta entre la lamina de plastico de material compuesto (11, 21, 31, 41, 51, 61) y la lamina metalica (12, 22, 32, 42, 52, 62) en las figuras anteriores.

La Fig. 7 representa una fotograffa de corte transversal de una union soldada por laser en la que se utilizo un laser de alta potencia; hay algunos poros visibles en el area del keyhole de la soldadura. El lado derecho del pasador tambien muestra un ejemplo de un centro del keyhole desplazado hacia el exterior. Es tambien obvio que parte del material compuesto que se utiliza aquf esta danado por el calor.

La Fig. 8 representa otra fotograffa de corte transversal de una union soldada por laser. En esta fotograffa, hay un ejemplo de un centro del keyhole que esta desplazado hacia el exterior desde el centro del pasador. A la derecha del pasador, donde la soldadura no se realiza a traves de toda la interfaz pasador/placa metalica, puede verse una hendidura. A la derecha del pasador, el keyhole esta bien centrado, pero la profundidad de soldadura no cubre la total interfaz pasador metalico/placa metalica.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Metodo para la produccion de una union entre una estructura de plastico de material compuesto (11, 21, 31, 41, 51) y una estructura metalica (12, 22, 32, 42, 52), en donde (i) al menos parte de la estructura de plastico de material compuesto (11, 21, 31, 41, 51) se superpone con al menos parte de la estructura metalica (12, 22, 32, 42, 52), (ii) donde un remache metalico cilfndrico (14, 24, 34, 44, 54) presenta una seccion de cabeza (25, 35) y una seccion de eje (26, 36), donde la seccion de cabeza (25, 35) es de un diametro mayor que la seccion de eje (26, 36), sobresale a traves de un orificio en dicha estructura de plastico de material compuesto (11, 21, 31, 41, 51), y donde dicha estructura metalica (12, 22, 32, 42, 52) conecta dicha estructura de plastico de material compuesto y dicha estructura metalica de tal forma que la seccion de cabeza (25, 35) del remache metalico cilfndrico (14, 24, 34, 44, 54) esta de cara a la superficie libre de dicha estructura de plastico de material compuesto (11, 21, 31, 41, 51) y que al menos parte de la seccion de eje (26, 36) del remache metalico cilfndrico (14, 24, 34, 44, 54) esta en contacto con la estructura metalica (12, 22, 32, 42, 52), y posteriormente, (iii) la parte de dicho remache metalico (14, 24, 34, 44, 54) que entra en contacto con dicha estructura metalica (12, 22, 32, 42, 52) se suelda a dicha estructura metalica (12, 22, 32, 42, 52) en la interfaz de dicho remache metalico y dicha estructura metalica, caracterizado porque la seccion de cabeza (25, 35) sobresale a traves de un orificio en dicha estructura de plastico de material compuesto y dicha estructura metalica, y porque la soldadura tiene lugar mediante soldadura por laser.
2. Metodo segun la reivindicacion 1, en donde la seccion de cabeza (35) del remache metalico (34) presenta una forma conica que se estrecha desde un extremo del remache hasta una seccion, en la que la seccion de cabeza (35) conecta con la seccion de eje (36) del remache (34).
3. Metodo segun la reivindicacion 1, en donde la seccion de cabeza (25) del remache metalico (24) presenta un recorte.
4. Metodo segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el remache metalico (14, 24, 34, 44, 54) es hueco.
5. Metodo segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la estructura metalica (12, 22, 32, 42, 52) y la estructura de plastico de material compuesto (11, 21, 31, 41, 51) y el remache metalico (14, 24, 34, 44, 54) se unen entre sf mediante un adhesivo antes de que se realice la soldadura por laser.
6. Metodo segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde se dispone un aislante termico entre la estructura metalica (12, 22, 32, 42, 52) y la estructura de plastico de material compuesto (11, 21, 31, 41, 51).
7. Metodo segun la reivindicacion 6, en donde el aislante termico es de un material ceramico, cuarzo, alumina o circona.
8. Metodo segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el material de la estructura metalica (12, 22, 32, 42, 52) se selecciona del grupo que consiste en titanio (Ti), aluminio (Al), magnesio (Mg) o una aleacion de los metales mencionados anteriormente.
9. Metodo segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el material de la estructura de plastico de material compuesto (11, 21, 31, 41, 51) se selecciona del grupo que consiste en plastico reforzado con fibra de carbono (CFRP) o un plastico reforzado con fibra de vidrio (GFRP).
10. Ensamblaje de una estructura de plastico de material compuesto (11, 21, 31, 41, 51) y una estructura metalica (12, 22, 32, 42, 52), en donde la estructura de plastico de material compuesto y la estructura metalica estan conectadas por un remache metalico cilfndrico (14, 24, 34, 44, 54), donde el remache metalico (14, 24, 34, 44, 54) comprende una seccion de cabeza (25, 35) y una seccion de eje (26, 36), donde la seccion de cabeza (25, 35) es de un diametro mayor que la seccion de eje (26, 36), caracterizado porque el remache metalico (14,24,34,44,54) sobresale a traves de un orificio en dicha estructura de plastico de material compuesto (11,21,31,41,51) y dicha estructura metalica (12,22,32,42,52), y porque dicha conexion es de tal manera que al menos parte de la seccion de eje (26, 36) del remache (14, 24, 34, 44, 54) entra en contacto con la estructura metalica (12, 22, 32, 42, 52) y en donde el remache metalico (14, 24, 34, 44, 54) y la estructura metalica (12, 22, 32, 42, 52) se unen mediante una union de soldadura por laser de forma que la soldadura por laser crea una estructura integrada, donde el remache metalico se suelda a la estructura metalica (12, 22, 32, 42, 52).
11. Ensamblaje segun la reivindicacion 10, en donde el remache metalico es macizo.
12. Ensamblaje segun cualquiera de las reivindicaciones 10 u 11, en donde el ensamblaje es parte de una aeronave, una embarcacion o un automovil.
13. Ensamblaje (60) de una estructura de plastico de material compuesto (61) que esta dispuesta (disposicion tipo sandwich) entre dos estructuras metalicas (62), y caracterizada porque la estructura de plastico de material compuesto (61) y las estructura metalicas (62) se conectan mediante un pasador metalico cilfndrico (64), el pasador metalico (64) que sobresale a traves de un orificio en dicha estructura de plastico de material compuesto (61) y 5 dichas estructuras metalicas (62), y que comprende unicamente una seccion de eje cilfndrico cuyo diametro es uniforme, donde dicha conexion es de tal manera que parte de la seccion de eje cilfndrico del pasador metalico (64) entra en contacto con ambas estructuras metalicas (62), y el pasador metalico (64) se une a cada una de las estructuras metalicas (62) mediante una union de soldadura por laser (68), de forma que la soldadura por laser crea una estructura integrada, en la que el pasador metalico esta soldado a las estructuras metalicas (62).

10 14. Ensamblaje segun la reivindicacion 13, en donde el remache metalico es macizo.
15. Ensamblaje segun cualquiera de las reivindicaciones 13 o 14, en donde el ensamblaje es parte de una aeronave, una embarcacion o un automovil.