ES2633941T3

ES2633941T3 - Equipos de soldadura de pulso electromagnético para la soldadura de chapas con un aislante refrigerante

Info

Publication number: ES2633941T3
Application number: ES12712553.2T
Authority: ES
Inventors: Pablo Pasquale
Original assignee: PST Products GmbH
Current assignee: PST Products GmbH
Priority date: 2011-02-03
Filing date: 2012-02-02
Publication date: 2017-09-26
Anticipated expiration: 2032-02-02
Also published as: KR101893234B1; DE102011010216A1; CN103347640B; KR20140027930A; HUE033322T2; RU2013132845A; US20130299487A1; DE112012000682A5; EP2670554A1; JP2014507284A; DK2670554T3; US9636771B2; WO2012103873A1; JP6004237B2; RU2625368C2; EP2670554B1; CN103347640A

Abstract

Equipo de soldadura electromagnético para la conexión de una placa metálica (11) con una pieza metálica (12), compuesta por: - una fuente de energía eléctrica (2), la cual a través de - un conductor (3) está unida a - una bobina (4) que muestra una pieza activa (41) y una pieza pasiva (42), las cuales transcurren a una proximidad cercana de la placa metálica (11), a cuyo efecto la placa metálica (11) está a una distancia de la pieza metálica (12) - la pieza pasiva (42) de la bobina (4) muestra una sección transversal mayor que la pieza activa (41) Y la pieza activa (41) y la pieza pasiva (42) lindan con una parte de su superficie respectivamente en unión continua con un aislante refrigerante (5), cuyo material muestra una conductividad magnética y eléctrica relativamente baja en comparación con el material de la bobina (4) caracterizado porque: - el aislante es un aislante refrigerante (5) y muestra una conductividad térmica relativamente alta en comparación con el material de la bobina , y - las partes de la superficie de la pieza activa (41) Y de la pieza pasiva (42) que lindan con el aislante refrigerante poseen la misma superficie.

Description

Equipos de soldadura de pulso electromagnético para la soldadura de chapas con un aislante refrigerante.

[0001] El invento se trata de un equipo de soldadura de pulso electromagnético para unir una placa metálica con una pieza metálica según el término genérico de la reivindicación 1 (ver por ej. JP2004342535) y según el término genérico de la reivindicación 5 (ver, por ej. W097/485 15).

[0002] En el estado actual de la técnica también es conocida como 'soldadura explosiva" la que para unir una placa con una pieza metálica impacta con esta última con una parte de su superficie en forma de estrías y bajo un ángulo afilado y una velocidad de al menos 100 mis, es decir mínimo 360 km/h.

Otra característica del proceso es que la placa se encuentra a una distancia pequeña de la pieza metálica antes de la soldadura, que sirve como vía de aceleración. Con esto, el aire que queda entre las piezas metálicas se acelera y comprime fuertemente y tiene el efecto prácticamente de una herramienta fija, la cual raspa las capas de óxido de la superficie de la pieza metálica.

De este modo, las superficies metálicas puras se tocan y se modelan de forma plástica hasta que se aproximan a una distancia atómica, de modo que surten efecto las fuerzas de enrejado que quedan soldadas unas con otras.

En un estado actual de la técnica, el proceso conocido sirve para producir la presión que crea la detonación de un explosivo. Para la uníón de dos placas metálicas horizontales una al lado de la otra, se coloca una capa fina uniforme de explosivo sobre la superficie de la placa metálica superior, la cual no tiene contacto con la superficie a añadir. Sobre esta capa de explosivo se coloca una placa muy pesada con relación a la fuerza explosiva. Entonces, la capa explosiva se enciende con un detonador eléctrico en un punto del borde o del centro y detona. Se produce una onda de presión la cual se expande a lo largo de la parte delantera de la placa metálica.

[0003] A través de la cobertura superior masiva , la onda de presión no puede expandirse libremente hacia arriba, sino que «golpea» la placa metálica que se encuentra debajo de la capa explosiva, la segunda placa metálica o el cuerpo metálico que se encuentran en la parte inferior.

[0004] Como consecuencia de su inercia, la placa metálica superior no se mueve como un todo, sino que se dobla solamente la sección respectiva de la placa que se encuentra bajo la zona de detonación y golpea la chapa base.

[0005] En el estado actual de la ciencia es conocida la utilización de una bobina en lugar del material explosivo para una aceleración parcial de la chapa y un campo magnético generado de la misma mediante un impulso electromagnético. Además, la bobina eléctrica se coloca cerca de la chapa a soldar y queda atravesada por una corriente muy alta por impulsión.

Esta corriente genera un primer campo magnético que crea corrientes de Foucault en la placa. Estas corrientes de Foucault provocan de nuevo un segundo campo magnético que está orientado al primer campo magnético de la bobina de forma que ambos campos magnéticos se golpean uno al otro. Finalmente se realiza por un corto periodo de tiempo una fuerte fuerza sobre la primera placa metálica, la cual se deforma parcialmente, se activa y se deja impactar sobre la segunda placa metálica.

[0006] La patente JP 2008 055 505 muestra una bobina adecuada para ello. Esta consta en principio de una placa metálica cuadrada, en la cual hay dos ranuras cortadas en un borde . A través de esto se le confiere a la placa metálica la forma de la letra E. El brazo medio de la E se conecta con un polo de la fuente de alimentación y los dos brazos externos vienen conectados entre sí y conectados al otro polo de la fuente de alimentación. La corriente pasa a través del brazo del centro a la bobina y a través de los brazos extemos de nuevo hacia fuera. A través de esto se forma un campo magnético que tiene su mayor intensidad de campo en la zona del brazo del centro. Por eso, se dispone el brazo del centro de la bobina en forma de E de forma paralela y a una pequeña distancia de la zona a soldar de la placa metálica.

[0007] La gran desventaja hasta el momento es en la práctica que las bobinas conocidas actualmente solamente tienen una durabilidad relativamente corta, ya que se deben reunir unas fuerzas contrarias necesarias para el aceleramiento y deformación de la placa metálica y con ello también se calientan considerablemente a través de la caída de tensión en su resistencia óhmica.

[0008] Otra desventaja es que, a través del gran impulso de corriente, la bobina también se carga a si misma. Ambos brazos externos de la bobina en forma de E tiran uno de otro, pues corren en la misma dirección de corriente. Pero se repelen por el brazo del centro, ya que la corriente ahí fluye en dirección contraria. Puesto que estos dos efectos no se suprimen completamente uno al otro, los brazos frente a la parte perpendicular de la bobina, la cual une los brazos, se presurizan con un momento de fuerza de forma que después de un gran número de usos se produce una rotura del brazo.

Otra desventaja se produce porque el brazo del centro es preferentemente muy estrecho, para que en esta zona se pueda conseguir una densidad de corriente especialmente alta y con ello también una intensidad de campo magnética especialmente alta. De esto resulta una resistencia óhmica relativamente alta del brazo del centro, por lo que la carga térmica de esta parte de la bobina es la más alta. Por ello, en esta parte con más carga amenaza una ruptura temprana. De la patente JP 2004342535 se conoce un dispositivo de soldadura que a través de un canal de agua con líquido refrigerante se presuriza la pieza activa de los tres lados. En el campo de la microscopia eléctrica de transmisión se conocen las lentes electromagnéticas, en las cuales la bobina experimenta un enfriamiento a través de un líquido refrigerante llevado a cabo en la vecindad (JP 2009123542 A). Sobre esta base, el invento se ha propuesto la tarea de desarrollar una bobina para la soldadura electromagnética de placas con otras piezas metálicas, que son más resistentes que las bobinas conocidas hasta el momento en el estado de la técnica y que, a pesar de ello, cuentan con una alta durabilidad.

[0009] Como solución, el invento presenta un dispOSitivo de soldadura con las caracteristicas dadas en la reivindicación 1 y la reivindicación 5. Para soldar una placa metálica con una pieza metálica fluye a través de la bobina un gran impulso eléctrico, a cuyo efecto en la práctica se utiliza generalmente un banco condensador como fuente de alimentación. A través de esto se forma un fuerte campo magnético en forma de líneo o punto, el cual induce en la placa corrientes de Foucault. Las fuerzas contrarias generadas a través de esto generan una presión de tal tamaño que una zona en forma de linea o punto de la placa metálica repele de la bobina y se acelera a una velocidad muy alta .

[0010] En un intento, en la zona de la intensidad de campo magnética más alta se alcanza unas velocidades de la bobina eléctrica de una zona de la placa de hasta 720 m por segundo, es decir 2.600 km por hora. En unas velocidades altas de este tipo las zonas colindantes de la placa no se aceleran a la misma velocidad, sino que se deforman debido a su inercia. La inercia de otras zonas aún más lejanas de la placa limita la deformación de la placa respectivamente en las zonas en forma de tiras, dentro de la cual la placa se deforma en un perfil con forma de S respectivamente. De acuerdo con la formación del campo magnético se expande esta deformación a lo largo de una S de la línea frontal hasta la superficie.

[0011] La línea frontal en forma de S de la placa que se mueve con una velocidad de este tipo choca de forma abrupta contra la pieza metálica.

[0012] Aqui se acelera y comprime tanto el aire que se encuentra entre las piezas metálicas, que puede incluso alcanzar una velocidad supersónica, lo cual lleva a la conocida estampida sónica. Las capas atómicas superiores de la placa y de la pieza metálica y, con ello, la piel de óxido que se encuentra en cada superficie de metal , se proyectan hacia el espacio entre la placa y la pieza metálica con una alta velocidad.

[0013] Ambas capas límite de la pieza metálica y de la placa metálica esquivan la presión y vuelan momentáneamente como un líquido en dirección de detonación, a cuyo efecto los bordes de grano permanecen en gran parte. En esto, las capas cerca de los bordes se embalsan de forma recíproca y se aprietan entre ellas, de manera que se forma una zona de aglutinamiento en forma de onda. Estos frentes de ondas corren continuamente de forma perpendicular a la dirección de la reproducción del proceso de colisión, similar a las olas, las cuales se disuelven al topar con una piedra en la superficie de agua. El patrón de onda en la zona de formación se parece a las nervaduras orientadas de forma transversal a la dirección de la corriente, las cuales se forman en una playa de arena mediante el agua que corre.

[0014] Al igual que las olas en el agua , las ondas en la superficie metálica también pueden voltearse o incluso enrollarse. Solamente cuando la vértebra de la cima de las ondas es muy fuerte , entonces se puede producir ahí una fusión o una unión intermetálica.

[0015] A través de esto son efectivas, con el impacto de la placa sobre la pieza metálica colocada debajo, las fuerzas atómicas, las cuales como antes se ha descrito con la «soldadura de explosión» sueldan la placa metálica con la pieza metálica.

[0016] Puesto que la unión se produce principalmente a través de la alta presión momentánea, solamente se alcanza la temperatura de fundición de los metales en una zona muy plana a lo largo de la superficie de fundición, cuya profundidad se encuentra en la práctica normalmente entre 0,5 y 5 mm.

[0017] Mediante una muy rápida disipación del calor de esta zona en el entamo metálico permanecen la estructura y el granulado del metal. A diferencia de con otros soldadores convencionales con una zona de licuación muy grande comparativamente se forma en la solidificación tras la soldadura, según el invento, una estructura con unos granos extremadamente finos, la cual posee al mismo tiempo una alta fijación y una alta ductilidad.

[0018] Por lo tanto, tampoco se produce la fusión -como con la soldadura-de ambos metales a fusionar en un conjunto de combinaciones de metales que conlleva la formación de fases intermetálicas quebradizas.

[0019] Con un dispositivo de soldadura según el invento se pueden conseguir soldaduras muy uniformes y resistentes, especialmente también de dos metales con un punto de fundición muy distinto. Así, se pueden fundir, por ejemplo, placas de aluminio con vigas de acero o también cobre con titanio.

[0020] En una bobina según el invento se diferencia el tamaño de la sección transversal conductora de corriente claramente entre la llamada «pieza pasiva» de la bobina -bajo la cual no se produce ninguna soldadura-y la llamada «pieza activa» de la bobina, bajo la que se realiza la soldadura. En la pieza activa se «aglomera» la corriente a través de una sección transversal bastante pequeña sobre una superficie relativamente muy pequeña, por lo cual se consigue una soldadura muy segura y eficiente bajo esta superficie.

[0021] Por el contrario, la intensidad de campo magnética es tan mlnlma bajo la pieza pasiva por su sección transversal mucho más grande, que en la zona de la placa metálica solamente se genera un nivel de corrientes de Foucault muy bajo o insignificante y la placa metálica en esta zona no se acelera de forma significativamente.

[0022] El efecto extremadamente deseado de que el campo magnético se concentre casi exclusivamente en la pieza activa, llevaría sin embargo en una ejecución de la bobina según el conocido estado de la técnica como una llamada «bobina de aire» sin ninguna otro aislamiento o soporte, a que la pieza activa se rompa tras un pequeño número de usos al llevar la fuerza contraria mecánica durante una soldadura.

[0023] En caso de que la densidad de corriente todavia se tenga que aumentar más para reforzar aún más el campo magnético generado, la pieza activa podria a través de ello calentarse de tal forma que se derretiría.

[0024) Este efecto es principio conocido de una protección de fusible. De igual forma que la pieza activa de la bobina según el invento, el alambre de fusible de una protección de fusible muestra también una sección transversal bastante mínima en comparación a los componentes restantes de la conducción de corriente. A diferencia de la bobina para la soldadura electromagnética, una protección de fusible está pensada sin embargo a ser una pieza de abrasión.

[0025] Una idea esencial del invento es asegurar a través de esto la pieza activa de la bobina frente a esta carga, de modo que la pieza activa entre en contacto con al menos un aislante refrigerante. Tal y como su nombre indica, este sirve tanto para evacuar la pérdida de calor que se produce en la pieza activa, como también para aislarla.

[0026] Otra función que no aparece en su nombre del aislante refrigerante es el soporte mecánico de la pieza activa . En una ejecución de la bobina como bobina en forma de E, el aislante refrigerante evita por ejemplo de forma fiable que la pieza activa y la pieza pasiva se toquen.

[0027] Se ha demostrado que el nitruro de boro es un material especialmente adecuado para el aislante refrigerante. El nitruro de boro, con fórmula química BN, es una unión de nitrógeno y boro el cual aparece en ambas modificaciones estables a-BN y ~-BN

[0028] El principio de la acumulación parcial de un aislante refrigerante en la pieza activa de una bobina para la soldadura electromagnética de una placa metálica puede utilizarse en diferentes formas de bobinas.

[0029] Un ejemplo es la ya anterior al estado de la técnica nombrada bobina en fonna de E. Esta está compuesta por un perfil alargado como pieza activa, que va flanqueada a los dos lados longitudinales contrapuestos por una pieza pasiva respectivamente. Ambas piezas pasivas van de forma paralela y a una distancia de la pieza activa. El aislante refrigerante según el invento se coloca en este caso en ambos espacios existentes entre la pieza activa y ambas piezas pasivas y está posado sobre ambas partes en la superficie respectivamente.

[0030] Otra ejecución útil de una bobina para la soldadura electromagnética es una bobina «de dos vías», es decir, una bobina con dos espiras. Aquí interesa principalmente una ejecución en la que todas las piezas de la bobina, con excepción de un arco de contacto para la unión de ambas espiras, vayan por un mismo plano, es decir que estén fonnadas de una placa.

[0031] En esta fonna de ejecución las piezas activas de ambas espiras vienen dispuestas de fonna paralela una al lado de la otra. Sobre las superficies opuestas del espacio de aire existente entre las piezas activas hay un aislante refrigerante respectivamente , sobre cuyas superficies opuestas de la pieza pasiva se ajusta una espira. Cada espira de esta bobina de dos vías corresponde a una mitad de la bobina en fonna de E anterionnente descrita.

[0032] La ventaja de una bobina de dos vías de este tipo es que la densidad de corriente y con ello la intensidad de campo magnética prácticamente se duplica frente a una bobina de una vía. Una ejecución de este tipo no podría ponerse en funcionamiento sin el soporte de la pieza activa mediante un aislante refrigerante, sino que se destruiría ya en el primer impulso de corriente.

Otra forma de ejecución muy interesante de una bobina según el invento es la llamada «bobina de martillo», ver reivindicación 5. Esta denominación se deduce de su fonna geométrica, en la cual el «tallo» del martillo está fonnado por dos piezas pasivas que van generalmente de forma paralela y generalmente en forma de placa, a las cuales se coloca un final de una pieza activa estrecha de forma transversal, la cual sobresale en sentido transversal sobre ambas piezas pasivas en fonna de placa y así forma la cabeza de una bobina de martillo.

A diferencia de lo mostrado anterionnente, bobina de una y dos vías, la bobina de martillo de este tipo no puede cortarse de fonna eficiente de la placa de material. Una fonna de ejecución interesante consiste en que en lugar de que la pieza activa esté formada por un perfil metálico delgado y largo, del cual a ambos extremos hay angulada una sección final , la cual está unida a una pieza pasiva respectivamente. Aquí ambas secciones finales están orientadas de fonna paralela una con la otra respectivamente. De fonna razonable, la sección transversal de la pieza activa es bastante más pequeña que la sección transversal de ambas piezas pasivas, para que el campo magnético se concentre en la zona de la pieza activa. De esto resulta una densidad de corriente extremadamente alta en la pieza activa, que no solamente derrite rápidamente la pieza activa cuando colinda con dos superficies colocadas de forma paralela respectivamente a un aislante refrigerante.

[0033] Para unir estos aislantes refrigerantes con la pieza activa de forma duradera y resistente, el invento propone que por los lados exteriores de ambos aislantes refrigerantes vaya una cinta metálica cerrada u otro dispositivo de presión que se aplique sobre las superficies paralelas una con la otra de ambos aislantes refrigerantes.

[0034] Para hacer posible un traspaso de baja resistencia de la corriente de la pieza activa a la pieza pasiva , el invento propone que una sección final de la gran superficie de una pieza pasiva en fonna de placa vaya fijada en una ranura respectivamente.

[0035] A través de ello se reduce la carga de una bobina según el invento durante un proceso de soldadura, que en la zona de traspaso de la pieza activa a la pieza pasiva, al menos la parte interior idealmente, pero también toda la superficie, están continuamente redondeadas.

[0036] Como ya se ha mencionado varias veces, para el proceso de soldadura según el invento es necesario que antes de la soldadura la placa metálica tenga una cierta pequeña separación de las dos piezas metálicas, de forma que al activar el campo eléctrico se pueda acelerar a través de esta separación para que impacte con una velocidad relativamente alta en un ángulo puntiagudo de la otra pieza metálica. En la práctica ha resultado ser en muchos casos una separación de un tamaño de 0,3 a 1,0 mm.

[0037] Intentos mostraron los mejores resultados cuando el impacto no se realiza de forma perpendicular a la superficie, sino que la placa se deformó de tal forma que se creó justo antes del impacto un ángulo de entre 2 y 30 grados entre ambas superficies. Solamente en una colisión «en dirección oblicua» de este tipo, se llegó a una deformación plástica deseada del material y una unión resistente.

[0038] A través de una selección determinada de la separación de ambas placas metálicas y del moldeado de la bobina y de la intensidad de corriente eléctrica que corre a través de esta, se da un determinado ángulo de colisión entre 2° y 30°. Entonces la energía producida se transforma en una tensión compresiva con el impacto de la sección metálica acelerada sobre la pieza metálica que se encuentra debajo y ambos metales en un estado fria dentro de la capa límite muy fina respectivamente son moldeables plásticamente.

[0039] Para asegurar el cumplimiento de la separación adecuada para ello antes de la soldadura, se utilizan en el caso más simple anclajes determinados para ambas piezas a soldar una con otra o espaciadores.

[0040] Para no tener que estar ajustando cada vez la distancia o fijando el correspondiente espaciador, el invento propone como altemativa que en la placa a soldar venga formada como minimo una protuberancia y/o una canaleta alargada, cuya elevación sobre la zona colindante de la superficie metálica de la separación anteriormente nombrara necesaria para la soldadura corresponde entre la placa metálica y la pieza metálica.

[0041] Como una primera forma de ejecución, el invento describe que la protuberancia o la canaleta venga dispuesta en el centro de la zona de la placa metálica a soldar. Entonces la pieza activa de la bobina deberia estar dispuesta de tal forma que la onda de choque y con ello la formación en forma de S de la chapa se reproduzca desde esta canaleta. Con ello se consigue que la superficie soldada se extienda a lo largo de la protuberancia o de ambos lados de la canaleta.

[0042] Aquí no hay que olvidar que en un punto en el centro o a lo largo de una línea en medio de la superficie a soldar, ambas piezas metálicas no están unidas una con la otra ya que a lo largo de ambos lados de este punto o de esta linea se extiende una superficie cualitativa de alta calidad soldada.

[0043] En una segunda y altemativa forma de ejecución, el invento propone que se disponga una hilera de protuberancias unas al lado de las otras en el borde de la zona a soldar de la placa metálica. Entonces, la soldadura debería empezar en el centro entre estas protuberancias y extenderse a lo largo de la soldadura hasta llegar a las protuberancias. De forma ideal, se integran entonces incluso las protuberancias en la superficie soldada y entonces ya no se reconocen como tales.

[0044) La ventaja de la separación entre las protuberancias es que en el impacto de las placas metálicas y del inicio de su modelaje se puede expandir la onda de choque producida entre y a lo largo de las protuberancias y por ello tiene un espacio libre suficiente para quitar de la superfiCie de las piezas metálicas las capas de óxido que roza .

[0045] Como ya se ha explicado repetidas veces, un identificador característico de la soldadura según el invento es que a través de la placa metálica soldada se extiende un modelaje en forma de S desde el centro de la zona a soldar hasta el extremo de la zona soldada. Este perfil en forma de S en el extremo de la zona soldada se reconoce en los lados no soldados fronterizos de la placa metálica como una hendidura.

[0046] Cuando se da la petición de que una profundización de este lipa no debe permanecer después de la soldadura, es posible que en la placa metálica que se presente una hacia arriba en la pieza opuesta de la protuberancia y/o canaleta, que es complementaria a ese moldeo de la placa metálica que se formaría tras la soldadora de una placa metálica plana con anterioridad. A través del moldeo durante el proceso de soldadura, esta protuberancia pingorotuda hacia afuera volvería a alisarse de forma que, como resultado final, se crearía una superficie llana.

[0047] Hay que tener en cuenta que en una configuración de la protuberancia o canaleta, estas no están posadas con la segunda pieza metálica en la zona a soldar de la placa metálica de forma directa y sin separación, de forma que la onda de presión producida con la soldadura a ser posible no pueda correr en todo el peri metro.

[0048] Puesto que a través de esto se puede impedir la erosión de la capa de óxido metálico, el invento propone como un perfeccionamiento altemativo que la protuberáncia o canaleta formada hacia afuera presente algunas pequeñas hendiduras en la zona de su montura, a través de la cual pueda escaparse la onda de presión .

[0049] Otra mejora se consigue de forma que la protuberancia y/o canaleta grabada en el metal sea un poco más estrecha que la zona a soldar, de forma que el proceso de soldadura «allane» de nuevo por si solo la protuberancia o la canaleta.

[0050] Para un proceso de soldadura con una protuberancia o canaleta formada con anterioridad en la placa metálica, es posible que el aparato de soldadura admita además la impresión de la protuberancia o la canaleta , de forma que la placa metálica solamente se tiene que fijar o colocar una vez en la máquina especializada para ello. El invento propone para ello una ejecución del aparato en la que la placa metálica a soldar solamente se fije o coloque una vez en un alojamiento adecuado. Entonces, en un primer paso de elaboración, se forma una protuberancia y/o una canaleta en la zona a soldar, por ejemplo, mediante pulsos electromagnéticos. En el segundo paso de elaboración, esta zona de la placa metálica se soldará con la pieza metálica.

[0051] La ventaja de un aparato doble de este tipo es el ahorro en tiempo de trabajo y la ganancia de garantía de calidad a través de la prevención de un paso de elaboración.

[0052] A continuación se explican con más detalle varias singularidades y características del invento mediante tres ejemplos. Sin embargo, estos no deben limitar al invento sino solamente explicarlo. Se muestra en representación esquemática:

Figura 1 Sección a través de una bobina de una vía con dos placas metálicas soldadas entre sí.

Figura 2 Foto inclinada de una bobina de dos vías.

Figura 3 Escala de una «bobina de martillo».

[0053] En la figura 1 aparece representada en dibujo escala una bobina de una vía en forma de E y gráficamente transversal a los tres brazos de la E. El corte está prolongado mediante las placas metálícas 11 a soldar y la pieza metálica que se encuentra debajo.

[0054] En la pieza cortada gráficamente de la derecha, la bobina 4 se puede ver en el centro de la pieza activa 41 . Esta, colinda con dos superficies exteriores contrapuestas a un aislante refrigerante 5 respectivamente, el cual está marcado mediante una cara frontal marcada con una cruz. En las otras dos superficies de cada aislante refrigerante 5 colindan sendas piezas pasivas 42 de la bobina 4.

En la figura 1 viene marcado con flechas cómo la corriente eléctrica proveniente de la fuente de energía 2 pasa a través de la bobina 4:

Cuando se cierra el interruptor, entonces la corriente pasa por la pieza activa 41 y continua a través de parte de la bobina 4 recortada gráficamente y, por lo tanto, no visible, hasta llegar a la zona representada.

[0055] En la figura 1 se puede entender perfectamente que la corriente se separa de la pieza activa 41 al emerger y que una parte de la corriente continua hacia la pieza pasiva 42 izquierda de la bobina y la otra parte de la corriente corre por la pieza pasiva 42 derecha de la bobina.

[0056] A través del segmento recortado, y por lo tanto no visible, de la pieza pasiva 42 de la bobina 4 pasa la corriente de vuelta al conductor 3 hasta que se cierra el circuito de corriente en la fuente de energia 2.

(0057) En la figura 1 se puede ver que la corriente fluye en un circuito izquierdo y en uno derecho. Sin embargo, puesto que ambos circuitos de corriente se superponen en la parte activa 41 en el centro de la bobina 4, se conocerá la bobina de este tipo como bobina «de una via».

(0058) En la figura 1 se puede ver claramente que la densidad de corriente en la pieza activa 41 es bastante más grande que en ambas piezas pasivas 42: con este propósito, solamente se comparan las superficies de la sección transversal de la pieza activa 41 con la suma de las superficies de las secciones transversales de ambas piezas pasivas 42. De la figura 1 se puede apreciar que la superficie de la sección transversal de la pieza activa 41 solamente es una décima parte de la superficie de la sección transversal de ambas piezas pasivas 42 . En consecuencia , la densidad de corriente en la pieza activa 41 es diez veces mayor que la densidad de corriente en ambas piezas pasivas 42.

(0059) Este comportamiento explica de nuevo la denominación del brazo central de la bobina como «pieza activa », ya que ahi la densidad de corriente y con ello también la intensidad de campo magnética por unidad de superficie de la placa a soldar son diez veces mayor que en la zona de la pieza pasiva. En consecuencia, solamente debajo de la pieza activa 41 se ejerce una fuerza de tal dimensión sobre la placa metálica 11, de forma que se «alisa» de forma brusca hacia abajo en dirección a la pieza metálica

12.

(0060) En la figura 1 se puede ver que la zona «alisada» de la placa metálica 11 se ha acelerado de forma continuada en su recorrido desde la posición llana de la placa metálica 12 hasta abajo para impactar contra la pieza metálica y por eso entra en la pieza de chapa 12 con una gran velocidad.

(0061) En la figura 1 se puede ver claramente la característica fundamental ingeniosa precisamente del aislante refrigerante 5 entre la pieza activa 41 y ambas piezas pasivas 42 de la bobina. Se entiende que el aislante refrigerante 5 está sobre una gran parte de la superficie de la pieza activa 41 y toca igualmente una gran parte de la superficie de la pieza pasiva 42 .

(0062) Dado que el aislante refrigerante 5 es un buen aislante eléctrico, pero sin embargo un buen conductor térmico, se puede identificar en la figura 1 cómo la pérdida de calor de la pieza activa 41 se sale a través de ambos aislantes refrigerantes 5 que flanquean las piezas pasivas 42 colindantes. Ahí hay que tener en cuenta que en la pieza activa 41 la densidad de corriente es unas diez veces mayor que en ambas piezas pasivas 42 . Por ello, la pérdida de calor emergente en la resistencia óhmica de la pieza activa 41 también es en la misma medida mayor que en las piezas pasivas y la gradiente de temperatura de la pieza activa 41 mayor a las correspondientes piezas pasivas 42.

(0063) En la figura 1 también se puede ver otra función de ambos aislantes refrigerantes 5, en concreto el soporte mecánico de la pieza activa 41 . Por otra parte, a través de su sección transversal relativamente fina condicionada, la pieza activa 41 ya no es tan resistente mecánicamente como ambas piezas pasivas

42.

(0064) En la figura 1 se puede ver claramente que en el modelaje de la placa metálica 12 se crea una

fuerza sobre la placa, que va dirigida hacia abajo. Otra fuerza contraria del mismo tamaño que va dirigida hacia arriba, actúa sobre la pieza activa 41 de la bobina 4. La comparación de la sección transversal de la pieza activa 4 y de ambas piezas pasivas 42 muestra que la pieza activa 41 puede crear una resistencia muy inferior contra esta fuerza en comparación con ambas piezas pasivas 42. Por ello, es muy bien bienvenida la función de ambos aislantes refrigerantes 5, los cuales transmiten de esta fuerza con efecto vertical una parte a ambas piezas pasivas 42 altamente resistentes.

(0065) En la figura 2 se muestra una bobina según el invento en la forma de ejecución y denominada bobina 4 «de dos vías» en perspectiva de punto de fuga. En la mitad izquierda se pueden ver ambas espiras 4 L y 4 R de la bobina 4. Queda claro que de esta bobina solamente sobresale sobre el nivel de las espiras arco de contacto 43 para unir la espira de la parte izquierda 4 L con la espira de la parte derecha 4 D.

(0066) En la figura 2 se ve rápidamente cómo la corriente fluye por debajo del arco de contacto 43 hacia la espira de la izquierda 4 L de la bobina. Del conducto 3 esta entra a través del bloque de conexión 31 en la bobina 4. Justo antes de entrar, esta tiene que dejarse aglomerar sobre la sección transversal considerablemente pequeña de la pieza activa 41 . Luego esta corre con una densidad de corriente relativamente alta a través de la pieza activa 41 relativamente fina , la cual va de forma paralela a un primer aislante refrigerante 5, al cual colinda en toda su superficie.

(0067) En su extremo izquierdo se extiende la sección transversal de la pieza activa 41 claramente y puentea en una primera pieza pasiva 42 , cuya sección transversal es unas diez veces mayor que la de la pieza activa. Por eso se reduce también la densidad de corriente correspondiente.

[0068) De la primera pieza pasiva 42 de la espira derecha 4 L, la corriente pasa a través del arco de contacto 43 por el conducto de entrada hasta la espira izquierda 4 R de la bobina 4. También aqui se estrecha el perfil de la segunda pieza activa 41 de forma dramática frente a la zona de entrada. En el extremo de la segunda pieza activa 41 pasa también la corriente por la parte derecha de la bobina 4 R de forma continua a la sección transversal considerablemente más grande de la segunda pieza pasiva 42.

[0069) Esta sección transversal grande está unida a través del bloque de conexión 31 y del conductor 3 con la fuente de energia 2.

[0070) En la figura 2, se muestra la bobina 4 y ambos bloques de conexión 31 para ambos conductores 3 en una ejecución cercana a la realidad . Las aberturas grandes y cilindricas que se pueden ver en los bloques de conexión atornillables 31 dejan claro la considerable sección transversal que es necesaria para los conductos 3 ya que durante la soldadura magnética fluye una corriente de pico muy alta. Los conductos 3, asi como también la fuente de tensión 2, sin embargo están simbolizados solamente como diagrama de bloques.

En la figura 2 se ve claramente que la corriente pasa dos veces a través de las zonas activas de la bobina 4, en concreto a través de ambas piezas activas 41 de ambas partes de la bobina 4 L y 4 R. Es plausible que a través de ello la densidad de corriente se duplique frente a una bobina de una via. En la figura 2 sin embargo, se ve también de forma impresionante que además es necesaria una sección transversal extremadamente pequeña de la pieza activa. Por ello, sin los aislantes refrigerantes colindantes con la pieza activa, las piezas activas se romperian o incluso se derretirian.

[0071) La figura 2 deja muy claro que los aislantes refrigerantes 5 además sirven para un soporte mecánico de las piezas activas 41 sobre las piezas pasivas 42.

[0072] En la figura 3 se muestra como gráfico esquema perspectivo la estructura base de la llamada «bobina de martillo», asi como también una placa metálica 11 la cual debe soldarse con la pieza metálica 12 bajo la pieza activa 41 . Se puede ver claramente que además ambas piezas metálicas 11 , 12 están distanciadas una de la otra.

[0073) En esta forma de ejecución, están dispuestas ambas piezas pasivas 42 cada una con dos placas que están dispuestas de forma paralela y a una distancia una con la otra. En la práctica -aqui no mostrado-se soportan una sobre la otra mediante elementos aislantes. En su extremo delantero, estas dos piezas pasivas 42 están unidas entre ellas a través de ambas secciones finales 43 de la pieza activa 41 que van hacia arriba en forma perpendicular.

[0074] La pieza activa 41 horizontal forma junto con ambas secciones finales 43 una conducción de electricidad en forma de percha, cuya sección transversal con corriente es bastante más pequeña que la sección transversal conductora de ambas piezas pasivas 42.

[0075] En la forma de ejecución según la figura , en ambos lados de la pieza activa 41 viene adjunto un aislante refrigerante 5, a cuyo efecto las superficies de la pieza activa 41 y de los aislantes refrigerantes 5 se tocan . Para mantener unidos ambos aislantes refrigerantes 5 a ambos lados de la pieza activa 41 se marca en la figura 3 alrededor de ambos aislantes refrigerantes un dispositivo de presión 51. Solamente está representada en su totalidad la parte izquierda de delante; del resto solamente está marcada con una linea de puntos las líneas del perfil.

[0076) El dispositivo de presión 51 está formado en esta forma de ejecución por dos piezas metálicas en forma de U las cuales se presionan contra la superficie de ambos aislantes refrigerantes. De esto solamente se muestra la mitad del arco de presión frontal. A la izquierda se puede ver cómo una mitad del dispositivo de presión 51 se puede unir a través de un atomillado con la otra mitad del dispositivo de presión 51 . Solamente está marcado mediante línea de perfil a puntos la mitad derecha del arco de presión frontal y del arco de presión trasero, de fonna que solamente se puede ver en la figura 3 un cuarto del dispositivo de presión 51 como pieza rota ilustrada.

[0077] De igual forma que en las figuras 1 y 2, los conductos 3 y la fuente de energía 2, así como también el interruptor cuya activación solamente vienen como diagrama de bloques no vienen en una representación con perspectiva.

[0078] Listado de números de referencia Reivindicaciones

11: Plancha metálica, pieza de trabajo con pieza metálica 12 para soldar

12: Pieza metálica , pieza de trabajo con plancha metálica 11 para soldar

2: Fuente de alimentación, suministra impulsos eléctricos 2 con bobina 4

3: Conductor, conecta la fuente de alimentación 3 con la bobina 4

31: Bloque de conexión , conecta el conductor 3 con la bobina 4

4: Bobina

41: Pieza activa de la bobina 4, con una alta densidad de corriente, produce soldeo de la placa

metálica 11

42: Pieza pasiva de la bobina, con una baja densidad de corriente

43: Arco de contacto, puentea por bobinas de varias vías el cable de alimentación a una parte de la

bobina

4 L: Parte de la espira izquierda de una bobina de dos vías

4 R: Parte de la espira derecha de una bobina de dos vías

5: Aislante refrigerante , enfría, aísla y estabiliza la pieza activa 41

Claims

REIVINDICACIONES

1. Equipo de soldadura electromagnético para la conexión de una placa metálica (11) con una pieza metálica (12), compuesta por:

una fuente de energía eléctrica (2), la cual a través de un conductor (3) está unida a una bobina (4) que muestra una pieza activa (41) y una pieza pasiva (42), las cuales transcurren a una proximidad cercana de la placa metálica (11), a cuyo efecto la placa metálica (11) está a una distancia de la pieza metálica (12) la pieza pasiva (42) de la bobina (4) muestra una sección transversal mayor que la pieza activa (41) Y la pieza activa (41) y la pieza pasiva (42) lindan con una parte de su superficie respectivamente en unión continua con un aislante refrigerante (5), cuyo material muestra una conductividad magnética y eléctrica relativamente baja en comparación con el material de la bobina (4)

caracterizado porque:

el aislante es un aislante refrigerante (5) y muestra una conductividad térmica relativamente alta en comparación con el material de la bobina, y las partes de la superficie de la pieza activa (41) Y de la pieza pasiva (42) que lindan con el aislante refrigerante poseen la misma superficie.
2.

Equipo de soldadura según la reivindicación 1, caracterizado porque el aislante refrigerante (5) está compuesto de nitruro de boro.
3.

Equipo de soldadura según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la pieza activa (41) consta de un perfil largo el cual está flanqueado a ambos costados fronterizos por la pieza pasiva (42), la cual está dispuesta a una distancia de la pieza activa (41) Yambos espacios entre la pieza activa (41) Yambas piezas pasivas (42) están rellenados cada uno con un aislante refrigerante (5).
4.

Equipo de soldadura según una de las reivindicaciones precedentes caracterizado porque:

-una bobina de dos vias, (4) a excepción de una espira conductora (43), se extiende para conectar dos bobinados en un plano -las piezas activas (41) de ambos bobinados están dispuestas de forma paralela y forman un espacio entre ellas y -en la superficie de cada pieza activa (41) que está opuesta a otra pieza activa (41) en cada caso, hay un aislante refrigerante (5), y -en la superficie contraria del mismo, reposa la pieza pasiva (42) de cada bobinado.
5.

Equipo de soldadura electromagnético destinado a unir una placa metálica (11) con una pieza metálica (12), estando situada la placa metálica (11) a una cierta distancia de la pieza metálica (12), y consistiendo en:

-

una fuente de energia eléctrica (2), la cual está conectada via :

-

conductores eléctricos (3) a

-

una bobina (4), la cual cuenta con una pieza activa (41) Y una pieza pasiva (42),

-

la pieza pasiva (42) de la bobina (4) muestra una sección transversal mayor que la pieza activa

(41) Y

-

solamente la pieza activa (41) se extiende muy cerca de la placa metálica y con una parte en su superficie que se conecta de forma convergente a un aislante, cuyo material presenta una conductividad eléctrica y magnética relativamente inferior en comparación al material de la bobina (4), -la pieza activa (41) cuenta con un perfil alargado y en los dos extremos de dicho perfil, hay una sección final corta y angulada (43), y cada sección final (43) está conectada a una pieza pasiva

(42) en cada caso, y las dos secciones finales (43) están alineadas de forma paralela a otra en cada caso,

caracterizado porque:

la pieza pasiva (42) de la bobina (4) presenta una mayor sección transversal que la pieza activa (41) y el aislante es un aislante refrigerante (5) y, en comparación con el material de la bobina cuenta con una conductividad termal elevada, y esas dos superficies de la pieza activa (41) que van paralelas a las secciones finales (43) lindan en cada caso con un aislante refrigerante (5).
6.

Equipo de soldadura según la reivindicación 5, caracterizado porque en la parte exterior de ambos aislantes refrigerantes (5), hay una banda de metal independiente u otro dispositivo de presión (51).
7.

Equipo de soldadura según las reivindicaciones 5 o 6, caracterizado porque una sección final (43) está fijada en una ranura en la superficie grande de una pieza pasiva (42) en forma de placa.

B. Equipo de soldadura según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en la bobina (4), en la zona de paso de la pieza activa (41) a la pieza pasiva (42), los extremos interiores y/o las superficies están redondeadas de forma continua.
9.

Equipo de soldadura según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el espacio entre las zonas a soldar de la placa metálica (11) Y de la pieza metálica (12) presenta una medida de entre 0,3 y 1,0 milimetros.
10.

Equipo de soldadura según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en la placa metálica (11 ) sobre o cerca de las zonas a soldar, antes de la soldadura, se puede colocar como minimo una protuberancia y/o una canaleta alargada, cuya elevación a través de las zonas colindantes de la superficie metálica corresponde al espacio a soldar entre la placa metálica (11) Y la pieza metálica (12).
11 . Equipo de soldadura según la reivindicación 10, caracterizado porque la protuberancia o la canaleta está dispuesta en mitad de las zonas a soldar de la placa metálica (11).
12.

Equipo de soldadura según la reivindicación 10, caracterizado porque hay dispuesta una hilera de protuberancias una al lado de la otra en la montura de la zona a soldar de la placa metálica (11).
13.

Equipo de soldadura según la reivindicación 10, caracterizado porque la protuberancia y/o la canaleta vienen formadas de forma complementaria a la deformación de la placa metálica (11), que se establecería tras la soldadura de una de las placas metálicas (11) previamente llanas.
14.

Equipo de soldadura según una de las reivindicaciones 10 a 13, caracterizada porque antes de la soldadura también se pueden formar las protuberancias y/o canaletas necesarias en la placa metálica (11 ).
15.

Equipo de soldadura según la reivindicación 14, caracterizado porque:

-

cada placa metálica (11) solamente se encaja o se fija una vez y -en un primer paso del proceso, por ejemplo, mediante impulsos electromagnéticos, -se forma una protuberancia y/o canaleta en o sobre zonas a soldar y

-

en un segundo paso del proceso, esta zona de la placa metálica (11) queda soldada con una pieza metálica (12).
16. Equipo de soldadura según una de las reivindicaciones 10 a 15, caracterizado porque muestra una

excepción para la colocación o fijación de una placa metálica (11), en el cual: -en una primera fase, se puede imprimir en la placa metálica (11) una protuberancia y/o al menos una canaleta, y -en una segunda fase, la placa metálica (11) se puede soldar de forma parcial con la pieza metálica (12) en la zona de la protuberancia o la canaleta.

Figura 1

./

Figura 2

Figura 3

DOCUMENTOS QUE FIGURAN EN LA DESCRIPCiÓN

Esta relación de documentos facilitada por el solicitante tiene como objetivo exclusivo servir de información al lector y no forma parte del documento de patente europea. Ha sido elaborada con el máximo cuidado; pero la OEP no asume ninguna responsabilidad por posibles errores u omisiones.

Patentes que figuran en la descripción

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J P 2004342535 B [0001) [0008)

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WO 9748515 A [0001) J P 2008055505 B [0006)

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JP 2009123542 A [0008)