ES2663693T3 - Método de soldadura de una primera y una segunda pieza de trabajo metálica con pulverización en frío de una capa del material de modificación de la soldadura a una de las superficies - Google Patents

Método de soldadura de una primera y una segunda pieza de trabajo metálica con pulverización en frío de una capa del material de modificación de la soldadura a una de las superficies Download PDF

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Abstract

Un método de soldadura de unas primera y segunda piezas de trabajo metálicas delgadas (1, 3), caracterizadas porque cada una de las primera y segunda piezas de trabajo metálicas y delgadas (1, 3) con un espesor de menos de 1,5 mm, que comprenden: a. aplicar una capa del material de modificación de la soldadura (4) a una superficie de una o de cada una de las primera y segunda piezas de trabajo metálicas (1, 3) usando un proceso de pulverización en frío; en donde el material de modificación de la soldadura (4) es un material metálico y en donde cada uno del material de modificación de la soldadura (4), la primera pieza de trabajo metálica (1), y la segunda pieza de trabajo metálica (3) tienen un componente elemental mayoritario que es el mismo; y, b. soldar las primera y segunda piezas de trabajo metálicas de tal manera que el material de modificación de la soldadura (4) se incorpore en la soldadura.

Description

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Velocidad (mm/min): 1.000 Deflexión del haz: Circular Amplitud (mA): 0,15 Frecuencia (Hz): 500 Pendiente de entrada/salida (grados): 90 A continuación, en la Tabla 1 se muestran algunos resultados del ejemplo de soldaduras por EB (por sus siglas en
inglés) usando diferentes combinaciones de materiales y espesores del material de modificación. Tabla 1
Número de experimento
Material de la pieza de trabajo Material de modificación Resultado
1
6061 – ensayo fundido No Agrietada
2
6082 – ensayo fundido No Agrietada
3
6061 / 6061 No Agrietada
4
6082 / 6082 No Agrietada
5
6061 / 6061 Pulverización en frío de 4047 a 0,1 mm Agrietada
6
6082 / 6082 Pulverización en frío de 4047 a 0,1 mm Agrietada
7
6061 / 6061 Pulverización en frío de 4047 a 0,2 mm Sin grietas
8
6082 / 6082 Pulverización en frío de 4047 a 0,2 mm Sin grietas
9
6061 / 6061 Pulverización en frío de 4047 a 0,4 mm Sin grietas
10
6082 / 6082 Pulverización en frío de 4047 a 0,4 mm Sin grietas
10 A partir de estos resultados se puede ver que en este ejemplo se necesita un cierto espesor de material de modificación para obtener soldaduras libres de grietas.
La Figura 3 ilustra las etapas típicas del proceso general llevadas a cabo cuando se aplica un ejemplo de la invención a una aplicación de ensamblaje de automóvil. Los cierres de un automóvil normalmente requieren la unión de dos o más paneles de aluminio conformados por prensa en una configuración de solape. Un panel externo, que
15 es el panel que se usará en el exterior visible del automóvil, generalmente es de una aleación de la serie 6xxx, por ejemplo, 6016. Se usa aluminio de la serie 6xxx para el panel exterior debido a su buena apariencia superficial, resistencia a la abolladura y formabilidad requerida.
Un panel interior puede ser de la serie 6xxx u otra aleación de aluminio. En algunos casos, se pueden usar tres paneles de aluminio, siendo el panel exterior de la serie 6xxx. Se requiere que los paneles exterior e interior estén
20 unidos entre sí.
Con referencia a la etapa 300 en la Figura 3, los paneles se obtienen inicialmente en un estado conformado por prensa (preformados fuera de la línea). Después del conformado por prensa, los paneles se envían a una celda de pulverización en frío en la etapa 301. Los paneles también se pueden pulverizar antes del conformado por prensa, pero en este ejemplo se realiza el conformado por prensa antes de la pulverización en frío.
25 La metodología particular de pulverización en frío usada es como la descrita en relación con el Ejemplo EB (por sus siglas en inglés) anterior. Por lo tanto, en la etapa 302, el polvo del material de modificación de la soldadura se recubre por pulverización en frío sobre la superficie de un panel solo para proporcionar el material de modificación.
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40
En cuanto al ejemplo del haz de electrones, el revestimiento se puede aplicar a uno o más paneles en una o en ambas superficies. En este caso, se usa un polvo de aluminio de la serie 4XXX.
El material de modificación se aplica en el área donde se realizará la soldadura remota por láser. El material de modificación de la soldadura se selecciona para alterar la composición química de la zona de soldadura y evitar el agrietamiento. En el presente ejemplo se realizó una profundidad de revestimiento del material de modificación de 0,2 mm. En el presente caso, la trayectoria de la pulverización en frío del material de modificación se tendió con un ancho de 5 mm, aunque esto puede variar en otras aplicaciones según la soldadura que se vaya a realizar.
Con el presente ejemplo, no es necesario realizar la etapa 302 inmediatamente antes de la soldadura, de hecho, esta etapa se puede realizar en una instalación completamente separada y en una fecha/hora anterior al proceso de la verdadera soldadura. Esto se debe a la estabilidad de la capa pulverizada en frío.
En la etapa 303, los paneles se colocan dentro de un aparato de soldadura automatizada por láser, que incluye un sistema de sujeción para disponer los paneles externo e interno en una estrecha proximidad con su(s) región(es) revestida(s) orientada(s) en la dirección de la fuente de energía.
En la etapa 304, el proceso de soldadura remota por láser se realiza por un robot (a menudo denominado "On the fly welding") o por un láser por escáner que emplea generalmente espejos accionados por un galvanómetro para permitir la manipulación del rayo láser. La fuente de láser puede ser una de las muchas disponibles comúnmente, incluidas láseres generados por fibra o disco, aunque estos tipos no se deben considerar exhaustivos, y están o pueden estar disponibles en el futuro otros tipos de láser, lo que obviamente sería adecuado para llevar a cabo la invención.
Los paneles de aluminio están sujetos en su posición. Las áreas para unir están típicamente en una configuración de solape para aplicaciones del automóvil, pero por supuesto también son posibles otras geometrías de unión.
El rayo láser se manipula para producir la soldadura en las ubicaciones deseadas, cada una de las cuales tiene la capa del material de modificación unida a su superficie. El material de modificación se puede depositar en cualquier cara de las placas que se sueldan.
El láser penetra en los paneles solapados, derritiendo total o parcialmente los materiales de los paneles solapados. El material de modificación sobre el área de calentamiento por el láser también se funde, se mezcla con el material fundido de los paneles lo que tiene como resultado una composición de metal de soldadura modificado que reduce la susceptibilidad a la formación de grietas, y produce juntas de baja porosidad y sin grietas hechas a altas velocidades de soldadura.
Una vez que se ha soldado cada una de las regiones, el conjunto de los paneles unidos se retira del aparato de soldadura y luego en la etapa 305 se somete a cualquier proceso adicional requerido, por ejemplo, fijación de componentes adicionales, montaje en un vehículo, tratamiento superficial o acabado.
A continuación, en la Tabla 1 se muestran algunos resultados del ejemplo de soldaduras por láser en dos láminas de 6016 de 1,0 mm en una configuración de solape. Se varió la velocidad de soldadura y se produjeron soldaduras en muestras de chapas de aluminio no revestidas y en muestras con una capa de pulverización en frío de 0,2 mm de espesor sobre la superficie superior de la chapa superior. A continuación, se enumeran otros parámetros fijos del proceso:
Láser de fibra-Yb IPG 5kW
Manipulación: manipulación impulsada por un robot que emplea un Kawasaki FS60
Soporte de distancia -500mm
Diámetro del punto láser – 0,6 mm
Posición de enfoque: 0 mm, en la superficie del panel superior
Sin gas de protección
10
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  1. imagen1
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