ES2749165T3 - Conjunto soldado y procedimiento para fabricar un conjunto soldado - Google Patents

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Abstract

Conjunto soldado con una parte de base (1), formada por un material que absorbe la radiación láser con al menos una primera superficie de unión (1.1), y una parte sobrepuesta (2), con un eje longitudinal (S) y al menos una pieza de collar (2.1) hecha de un material transparente a la radiación láser, que presenta una segunda superficie de unión (2.2) con un extremo fijo (2.2.1) y un extremo libre (2.2.2) y que está dispuesta en una superficie periférica (U), paralela al eje longitudinal (S), de la parte sobrepuesta (2), en donde la al menos una primera superficie de unión (1.1) y la al menos una segunda superficie de unión (2.2) forman una región de unión (3) a través de la cual la parte sobrepuesta (2) está soldada a la parte de base (1), formando una unión soldada, y en la parte sobrepuesta (2) está presente al menos una superficie de presión, a través de la cual se introduce, durante la fabricación del conjunto soldado, una fuerza de presión (F) que actúa sobre la región de unión (3), en donde la al menos una pieza de collar (2.1) es elástica, y sobre o en la parte sobrepuesta (2) puede colocarse o insertarse en la dirección del eje longitudinal (S) un mandril de alojamiento (5) para alojar la parte sobrepuesta (2), moverla hacia la parte de base (1), posicionarla sobre la parte de base (1) y presionarla sobre esta a través de la al menos una superficie de presión, caracterizado por que la segunda superficie de unión (2.2) presenta, con respecto a un punto de referencia imaginario (P) que se encuentra sobre el eje longitudinal (S) y dentro de la primera superficie de unión (1.1), un contorno de superficie, antes de la unión, que se desvía del contorno de superficie de la primera superficie de unión (1.1), con respecto al mismo punto de referencia (P), incrementándose o disminuyendo de manera continua desde el extremo fijo (2.2.1) hasta el extremo libre (2.2.2).

Description

DESCRIPCIÓN
Conjunto soldado y procedimiento para fabricar un conjunto soldado
Un conjunto soldado, que consiste en una parte de base que absorbe el láser y una parte sobrepuesta transparente al láser de acuerdo con la invención, en cuya superficie periférica está configurado un collar de soldadura, a través del cual la parte sobrepuesta se conectó a la parte de base mediante soldadura por transmisión láser, se conoce genéricamente a partir del documento JP 2007030282 A.
Los conjuntos de soldadura fabricados mediante soldadura por transmisión láser y los procedimientos para la soldadura de tales conjuntos son ampliamente conocidos por el estado de la técnica. También se sabe que las superficies de unión de los dos elementos que participan en la soldadura se deben unir durante la soldadura, bajo presión, en una región de unión a través de la cual se debe establecer la unión de soldadura, para que tengan contacto superficial entre sí para la conducción de calor de la parte de base de absorción a la parte sobrepuesta de transmisión. Dado que la parte sobrepuesta de transmisión con la radiación láser debe actuar sobre la región de unión, la fuerza de presión no puede introducirse directamente en la región de unión, ya que, de ser así, la radiación láser quedaría apantallada.
El documento DE 199 11 890 A1 describe un portasensor en forma de casquillo con una pieza de collar parcial o completamente circunferencial (indicada en dicho documento como elemento de conexión), en donde la pieza de collar está dispuesta en uno de los extremos del portasensor. La pieza de collar está hecha de material plástico transparente al láser, de modo que el portasensor se suelda mediante soldadura por transmisión láser en una región de unión no especificada en la pieza de collar con una parte de base. En el caso de la soldadura láser, el portasensor se fija en posición con respecto a la parte de base por medio de un dispositivo de sujeción, en donde la fijación en posición se lleva a cabo con una ligera aplicación de presión en la región de unión. La forma en que se implementa un contacto superficial, requerido para la conducción de calor de la parte de base al portasensor, en la región de unión no se describe en el documento.
Un conjunto soldado de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 se divulga en el documento DE19911890A1. El documento DE19911890A1 también divulga un procedimiento para producir un conjunto soldado que incluye una parte de base hecha de un material que absorbe la radiación láser, con al menos una primera superficie de unión, y una parte sobrepuesta, que presenta un eje longitudinal, con al menos una pieza de collar hecha de un material elástico transparente a la radiación láser, que tiene una segunda superficie de unión con un contorno de superficie, en donde la al menos una pieza de collar está dispuesta en una superficie periférica, paralela al eje longitudinal, de la parte sobrepuesta, y la al menos una primera superficie de unión y la al menos una segunda superficie de unión forman una región de unión, a través de la cual la parte sobrepuesta se suelda a la parte de base, formando una unión soldada, mientras actúa una fuerza de presión sobre la región de la unión,
en donde la parte sobrepuesta se aloja en la dirección de su eje longitudinal en un mandril de alojamiento y es movida por medio del mandril de alojamiento a la parte de base, se posiciona con respecto a esta y se presiona sobre esta,
en donde la parte sobrepuesta se posiciona con respecto a la parte de base por medio del mandril de alojamiento de manera que la al menos una primera y la al menos una segunda superficie de unión se sitúan enfrentadas entre sí y de manera que la parte sobrepuesta se aproxima a la parte de base hasta que hace un primer contacto con la parte de base,
la fuerza de presión se introduce en la parte sobrepuesta a través del mandril de alojamiento en la dirección del eje longitudinal, en donde la parte sobrepuesta está unida a la parte de base y se aplica radiación láser al conjunto soldado a través de la segunda superficie de unión, por lo que la parte sobrepuesta y la parte de base se sueldan en la región de unión.
En el documento JP 2007 030 282 A se describe un conjunto soldado, que consiste en un primer componente transparente al láser y un segundo componente que absorbe el láser, que se sueldan entre sí mediante láser a través de superficies de unión. El primer componente presenta un collar elástico cónico configurado en la periferia exterior (denominado labio en dicho documento), que se aplica, al apoyarse contra el segundo componente, contra una pared límite periférica, mientras se va reduciendo el ángulo de conicidad. Como resultado del apoyo del collar contra la pared límite, el primer componente se posiciona de manera definida con respecto al segundo componente y se asegura en posición horizontalmente, por lo que se descartan desplazamientos posicionales relativos horizontales de las superficies de unión entre sí durante la soldadura posterior. El apoyo necesario contra la pared límite, por un lado, y contra una superficie de unión del segundo componente, por otro lado, conduce a un sobredimensionamiento. Por lo tanto, un apoyo asegurado contra la pared límite puede conducir a un recalcado del collar o se mantiene un ángulo de conicidad mayor que cero. Ambas cosas dan como resultado que las dos superficies de unión al menos no tengan contacto continuo entre ellas, por lo que la calidad de la unión soldada se ve afectada.
El objetivo de la invención consiste en encontrar un conjunto soldado con una parte de base y una parte sobrepuesta, que presente una calidad garantizada de la unión soldada.
También es objetivo de la invención encontrar un procedimiento para producir dicho conjunto soldado.
El objetivo se consigue para un conjunto soldado con una parte de base, de un material que absorbe la radiación láser con al menos una primera superficie de unión, y una parte sobrepuesta, con un eje longitudinal y al menos una pieza de collar hecha de un material transparente a la radiación láser, que presenta una segunda superficie de unión con un extremo fijo y un extremo libre y que está dispuesta en una superficie periférica, paralela al eje longitudinal, de la parte sobrepuesta. La al menos una primera superficie de unión y la al menos una segunda superficie de unión forman una región de unión, a través de la cual la parte de unión se suelda a la parte de base, formando una conexión soldada. En la parte sobrepuesta está presente al menos una superficie de presión, por medio de la cual se introduce una fuerza de presión que actúa sobre la región de unión durante la producción del conjunto soldado. La al menos una pieza de collar es elástica. La segunda superficie de unión presenta, con respecto a un punto de referencia imaginario que se encuentra sobre el eje longitudinal y dentro de la primera superficie de unión, un contorno de superficie, antes de la unión, que se desvía del contorno de superficie de la primera superficie de unión, con respecto al mismo punto de referencia, incrementándose o disminuyendo de manera continua desde el extremo fijo hasta el extremo libre. Es esencial para la invención que sobre o en la parte sobrepuesta pueda colocarse o insertarse en la dirección del eje longitudinal un mandril de alojamiento para alojar la parte sobrepuesta, moverla a la parte de base, posicionarla con respecto a la parte de base y presionarla sobre esta a través de la al menos una superficie de presión. Preferiblemente, la al menos una superficie de presión está configurada de modo que forma una unión en arrastre de fuerza que actúa en la dirección del eje longitudinal con una superficie de contacto presente en el mandril de alojamiento. Las fuerzas de tracción que actúan al liberar la unión en arrastre de fuerza cargan la unión soldada, con lo cual, al extraer sin daños el mandril de alojamiento de la parte sobrepuesta, se puede detectar la calidad de la unión soldada para cada conjunto soldado individual.
Para generar una fuerza de tracción suficiente para esto, el mandril de alojamiento se acopla con la parte sobrepuesta con una correspondiente unión en arrastre de fuerza elevada. La al menos una superficie de presión puede ser, por ejemplo, una superficie cónica situada por dentro o por fuera en la parte sobrepuesta, en donde en el mandril de alojamiento está presente una superficie de contacto correspondiente.
Dependiendo del contorno de superficie de la primera superficie de unión en la parte de base, el contorno de superficie de la segunda superficie de unión en la parte sobrepuesta puede realizarse ventajosamente de manera diferente.
La al menos una pieza de collar puede estar preformada desviándose de un plano a través del punto de referencia imaginario, con el extremo libre orientado hacia la parte de base, en donde el contorno de superficie de la primera superficie de unión es plano o presenta, en cualquier punto con respecto al punto de referencia imaginario, una desviación con el mismo sentido de dirección con respecto al plano imaginario a través del punto de referencia, menor que la desviación que presenta la segunda superficie de unión en el mismo punto con respecto al plano, y la al menos una superficie de presión es una superficie de presión interna que está dispuesta entre el eje longitudinal y la segunda superficie de unión.
Además, la al menos una pieza de collar puede estar preformada desviándose de un plano a través del punto de referencia imaginario, con el extremo libre orientado hacia la parte de base, en donde el contorno de superficie de la primera superficie de unión presenta, en cualquier punto con respecto al punto de referencia imaginario, una desviación con respecto al plano imaginario a través del punto de referencia, con un sentido de dirección opuesto a una desviación de la segunda superficie de unión con respecto al plano en el mismo punto, y la al menos una superficie de presión es una superficie de presión interna que está dispuesta entre el eje longitudinal y la segunda superficie de unión.
Además, la al menos una pieza de collar puede estar preformada desviándose de un plano a través del punto de referencia imaginario, con el extremo libre orientado en sentido opuesto a la parte de base, en donde el contorno de superficie de la primera superficie de unión es plano o presenta, en cualquier punto con respecto al punto de referencia imaginario, una desviación con respecto al plano imaginario a través del punto de referencia, con un sentido de dirección opuesto a una desviación de la segunda superficie de unión con respecto al plano en el mismo punto, y la al menos una superficie de presión es una superficie de presión externa, que está dispuesta con respecto al eje longitudinal fuera de la segunda superficie de unión.
O la al menos una pieza de collar puede estar preformada desviándose de un plano a través del punto de referencia imaginario, con el extremo libre orientado en sentido opuesto a la parte de base, en donde el contorno de superficie de la primera superficie de unión presenta, en cualquier punto con respecto al punto de referencia imaginario, una desviación con el mismo sentido de dirección con respecto al plano imaginario a través del punto de referencia, menor que la desviación que presenta la segunda superficie de unión en el mismo punto con respecto al plano, y la al menos una superficie de presión es una superficie de presión interna que está dispuesta con respecto al eje longitudinal dentro de la segunda superficie de unión.
Independientemente de los contornos de superficie de la primera y la segunda superficie de unión, está presente ventajosamente exactamente una pieza de collar, y la segunda superficie de unión constituye una superficie envolvente de un cono truncado y el eje longitudinal representa un eje de simetría.
Alternativamente, la segunda superficie de unión representa ventajosamente una superficie envolvente de un segmento esférico y el eje longitudinal representa un eje de simetría.
También puede ser ventajoso que estén presentes exactamente dos piezas de collar, cuyas segundas superficies de unión representan segmentos de una superficie envolvente de un cono truncado o de un segmento esférico, simétricamente dispuestos uno con respecto al otro, y que el eje longitudinal sea un eje de simetría.
El montaje del conjunto soldado se simplifica cuando hay una entalladura o un paso en la parte de base y la parte sobrepuesta se inserta al menos parcialmente en la parte de base.
El objetivo se consigue para un procedimiento para producir un conjunto soldado que incluye una parte de base hecha de un material que absorbe la radiación láser, con al menos una primera superficie de unión, y una parte sobrepuesta, que presenta un eje longitudinal, con al menos una pieza de collar hecha de un material transparente a la radiación láser, que presenta una segunda superficie de unión con un extremo fijo y un extremo libre y que está dispuesta en una superficie periférica, paralela al eje longitudinal, de la parte sobrepuesta, en donde la al menos una primera superficie de unión y la al menos una segunda superficie de unión forman una región de unión, a través de la cual la parte sobrepuesta se suelda a la parte de base, formando una unión soldada, mientras actúa una fuerza de presión sobre la región de la unión.
En una primera etapa de procedimiento se facilita la parte sobrepuesta. En esta parte sobrepuesta, la al menos una pieza de collar está hecha de un material elástico y la segunda superficie de unión presenta un contorno de superficie que se desvía de manera continua, desde el extremo fijo hasta el extremo libre, del contorno de superficie de la primera superficie de unión. Además, la parte sobrepuesta está realizada de modo que, en la dirección de su eje longitudinal, puede colocarse o insertarse un mandril de alojamiento. Por medio del mandril de alojamiento colocado encima o insertado, la parte sobrepuesta puede alojarse, moverse a la parte de base, posicionarse con respecto a esta y presionarse sobre esta.
En una segunda etapa de procedimiento, un mandril de alojamiento se inserta o se coloca en o sobre la parte sobrepuesta y la parte sobrepuesta se posiciona con respecto a la parte de base por medio del mandril de alojamiento de manera que la al menos una primera y la al menos una segunda superficie de unión se sitúen enfrentadas entre sí antes de que la parte sobrepuesta se aproxime a la parte de base hasta que esta entre en contacto por primera vez con la parte de base.
Ventajosamente, la superficie de presión está configurada en la parte sobrepuesta de modo que forma una unión en arrastre de fuerza en la dirección del eje longitudinal con una superficie de contacto presente en el mandril de alojamiento durante la inserción o colocación del mandril de alojamiento.
A continuación, la fuerza de presión se introduce en la parte sobrepuesta en la dirección del eje longitudinal a través del mandril de alojamiento, en donde la parte sobrepuesta se junta con la parte de base y la segunda superficie de unión se pega, desde el lugar del primer contacto, continuamente a la primera superficie de unión hasta que la primera y la segunda superficie de unión hagan contacto superficial por completo. A este respecto, la al menos una pieza de collar se deforma elásticamente de manera controlada, de modo que se introducen esfuerzos en la al menos una pieza de collar.
A continuación se aplica radiación láser al conjunto soldado a través de la segunda superficie de unión, por lo que la parte sobrepuesta y la parte de base se sueldan en la región de la unión, formando una unión soldada, y los esfuerzos introducidos se disipan en la al menos una pieza de collar.
Finalmente se extrae el mandril de alojamiento de la parte sobrepuesta.
Preferiblemente, durante la extracción o la retirada del mandril de alojamiento de la parte sobrepuesta se ejerce una fuerza de tracción sobre la unión soldada para verificar la calidad de la unión soldada.
El contorno de superficie de la segunda superficie de unión puede fabricarse de modo que la desviación con respecto al contorno de superficie de la primera superficie de unión disminuya de manera continua. La fuerza de presión se introduce, entonces, a través de una superficie de presión interna entre el extremo fijo y el eje longitudinal, que lo incluye.
Alternativamente, el contorno de superficie de la segunda superficie de unión puede fabricarse de modo que la desviación con respecto al contorno de superficie de la primera superficie de unión se incremente de manera continua. La fuerza de presión se introduce, entonces, a través de una superficie de presión externa, con respecto al eje longitudinal, fuera de la segunda superficie de unión.
La invención se explicará con más detalle a continuación con referencia a ejemplos de realización y dibujos.
A este respecto, muestran:
la Figura 1 un primer ejemplo de realización de un conjunto soldado, en el que la parte de base presenta una primera superficie de unión plana y la parte sobrepuesta presenta una segunda superficie de unión, que está preformada desviándose de un plano, con el extremo libre orientado hacia la parte de base,
la Figura 2 un segundo ejemplo de realización de un conjunto soldado, en el que la parte de base presenta una primera superficie de unión convexa y la parte sobrepuesta presenta una segunda superficie de unión, que está preformada desviándose de un plano, con el extremo libre orientado hacia la parte de base, la Figura 3 un tercer ejemplo de realización de un conjunto soldado, en el que la parte de base presenta una primera superficie de unión cóncava y la parte sobrepuesta presenta una segunda superficie de unión, que está preformada, desviándose de un plano, con el extremo libre orientado hacia la parte de base, la Figura 4 un cuarto ejemplo de realización de un conjunto soldado, en el que la parte de base presenta una primera superficie de unión convexa y la parte sobrepuesta presenta una segunda superficie de unión que representa una superficie plana,
la Figura 5 un quinto ejemplo de realización de un conjunto soldado, en el que la parte de base presenta una primera superficie de unión cóncava y la parte sobrepuesta presenta una segunda superficie de unión, que representa una superficie plana,
la Figura 6 un sexto ejemplo de realización de un conjunto soldado, en el que la parte de base presenta una primera superficie de unión plana y la parte sobrepuesta presenta una segunda superficie de unión, que está preformada, desviándose de un plano, con el extremo libre orientado en sentido opuesto a la parte de base,
la Figura 7 un séptimo ejemplo de realización de un conjunto soldado, en el que la parte de base presenta una primera superficie de unión convexa y la parte sobrepuesta presenta una segunda superficie de unión, que está preformada desviándose de un plano, con el extremo libre orientado en sentido opuesto a la parte de base,
la Figura 8 un octavo ejemplo de realización de un conjunto soldado, en el que la parte de base presenta una primera superficie de unión cóncava y la parte sobrepuesta presenta una segunda superficie de unión, que está preformada, desviándose de un plano, con el extremo libre orientado en sentido opuesto a la parte de base,
la Figura 9 una primera modificación de la parte sobrepuesta para todos los ejemplos de realización de conjuntos soldados,
la Figura 10 una segunda modificación de la parte sobrepuesta para todos los ejemplos de realización de conjuntos soldados,
las Figuras varios ejemplos de diseños de las piezas de collar para todos los ejemplos de realización de conjuntos 11a-f soldados con una segunda superficie de unión, que está preformada desviándose de un plano hacia la parte de base,
las Figuras varios ejemplos de diseños de las piezas de collar para todos los ejemplos de realización de conjuntos 12a-e soldados con una segunda superficie de unión, que está preformada desviándose de un plano alejándose de la parte de base, y
las Figuras vistas en planta de ejemplos de posibles contornos exteriores para todos los ejemplos de realización de 13a-b conjuntos soldados.
Dado que los contornos de superficie realizados de manera diferente de las superficies de unión primera y segunda 1.1, 2.2 que forman en cada caso una región de unión ya no son reconocibles en el conjunto soldado terminado, los dibujos en las figuras 1 a 8 muestran, además de un conjunto soldado acabado, la parte de base 1 y la parte de unión 2 posicionadas una respecto a la otra antes de la soldadura, pero aún sin contacto entre sí, de modo que las piezas de collar 2.1, que se deforman en todas las formas de realización del conjunto soldado al juntarse, y por tanto se someten a esfuerzos, se encuentran en un estado relajado. La sección transversal de las piezas de collar 2.1 y, por lo tanto, también la forma de las segundas superficies de unión 2.2 no se detalla aquí.
Ejemplos de ello se muestran en las figuras 11a-f y 12a-e.
En las figuras 1, 2, 3 y 4, una realización de un mandril de alojamiento se indica en cada caso mediante una línea discontinua. Las realizaciones del mandril de alojamiento no están vinculadas a las realizaciones representadas en cada caso de las piezas del collar, sino que también pueden combinarse con otras realizaciones de las piezas del collar.
Un conjunto soldado de acuerdo con la invención, tal como se muestra en todas las figuras 1 a 8, consiste básicamente en una parte de base 1 y una parte sobrepuesta 2. La parte de base 1 está hecha de un material que absorbe una radiación láser adecuada para la soldadura por transmisión láser y presenta al menos una primera superficie de unión 1.1. La parte sobrepuesta 2 presenta un eje longitudinal S y al menos una pieza de collar 2.1 hecha de un material transparente a la radiación láser con una segunda superficie de unión 2.2, que está configurada en una superficie periférica U, paralela al eje longitudinal S, de la parte sobrepuesta 2 ortogonalmente al eje longitudinal S.
En aras de la simplicidad, para la descripción de la invención se supondrá que la parte sobrepuesta 2 presenta una sección transversal circular, de modo que el eje longitudinal S representa un eje de simetría y la superficie periférica U representa una envolvente cilíndrica. La al menos una pieza de collar 2.1 presenta un extremo libre 2.2.2 y un extremo fijo 2.2.1 unido a la superficie periférica U de la parte sobrepuesta 2. En principio, la parte sobrepuesta 2 puede presentar cualquier sección transversal deseada, incluso de forma libre. Además, la superficie periférica U que discurre en paralelo al eje longitudinal S no tiene que extenderse por toda la altura de la parte sobrepuesta 2 o por toda la circunferencia de la parte sobrepuesta 2.
Si la parte sobrepuesta 2 solo presenta una pieza de collar 2.1, entonces se trata ventajosamente de una pieza de collar 2.1 que rodea por completo la parte sobrepuesta 2.
Varias piezas de collar 2.1 están ventajosamente dispuestas de manera uniforme en la superficie periférica U a una misma altura con respecto al eje longitudinal S, pero también pueden estar dispuestas, desviándose de esto, a diferentes alturas. En aras de la simplicidad, en los siguientes ejemplos de realización se supondrá que solo hay una pieza de collar 2.1 en cada caso, siendo válidas dado el caso las afirmaciones respecto a la misma para las diversas piezas de collar 2.1.
En el caso de una parte sobrepuesta 2 con simetría axial (véase la figura 13b) o una parte sobrepuesta 2 con simetría de revolución (véase la figura 13a), el eje longitudinal S representa un eje de simetría.
En cada caso una de las primeras superficies de unión 1.1 y una de las segundas superficies de unión 2.2 forman entre sí una región de unión 3, a través de la cual la parte sobrepuesta 2 está soldada a la parte de base 1.
Es esencial que la al menos una pieza de collar 2.1 sea elástica y que la segunda superficie de unión 2.2 presente, con respecto a un punto de referencia P imaginario, que se sitúa sobre el eje longitudinal S y dentro de la primera superficie de unión 1.1, un contorno de superficie, antes de la unión, que se desvía en cualquier punto de un contorno de superficie de la primera superficie de unión 1.1, con respecto al mismo punto de referencia P. La desviación disminuye o se incrementa de manera continua desde el extremo fijo 2.2.1 de la segunda superficie de unión 2.2 hacia su extremo libre 2.2.2.
En las figuras 1, 2 y 3 se muestran tres ejemplos de realización de conjuntos soldados, en los que la pieza de collar 2.1 con el extremo libre 2.2.2 orientado hacia la parte de base 1 está preformada desviándose de un plano E a través del punto de referencia P imaginario.
El contorno de superficie de la primera superficie de unión 1.1 es plano de acuerdo con el primer ejemplo de realización (figura 1), convexo de acuerdo con el segundo ejemplo de realización (figura 2) y cóncavo de acuerdo con el tercer ejemplo de realización (figura 3).
La pieza de collar 2.1 de acuerdo con el segundo ejemplo de realización (figura 2) está dimensionada de modo que la primera superficie de unión 1.1 presenta, en cualquier punto con respecto al punto de referencia P imaginario, una desviación A1 con el mismo sentido de dirección con respecto al plano E imaginario a través del punto de referencia P, menor que la desviación A2 que presenta la segunda superficie de unión 2.2 en el mismo punto con respecto al plano E. A medida que se incrementa la distancia b al punto de referencia P imaginario, la desviación de los contornos de superficie entre sí disminuye de manera continua desde el extremo fijo 2.2.1 de la segunda superficie de unión 2.2 hacia su extremo libre 2.2.2. Lo mismo se aplica al ejemplo de realización primero y tercero.
Las partes sobrepuestas 2 de los tres ejemplos de realización presentan en cada caso una superficie de presión interna 2.4, es decir, una superficie de presión que se sitúa entre el extremo fijo 2.2.1 y el eje longitudinal S. En caso de partes sobrepuestas 2 que están soldadas sobre una parte de base 1, de modo que su eje longitudinal S coincide con una plomada situada sobre la primera superficie de unión 1.1 de la parte de base 1, la superficie de presión interna 2.4 para una transferencia óptima de la fuerza de presión F se sitúa, tal como se representa esquemáticamente en la figura 1, en un plano que discurre en perpendicular al eje longitudinal S. Un mandril de alojamiento 5, representado con líneas discontinuas, insertado en la parte sobrepuesta 2 se apoya con una superficie de contacto 2.5 contra esta superficie de presión interna 2.4. En otras realizaciones, que no se explicarán más en detalle aquí, el conjunto soldado también puede estar realizado de modo que el eje longitudinal S forme un ángulo agudo con una plomada situada sobre la primera superficie de unión 1.1 de la parte de base 1. La superficie de presión interna 2.4 forma, entonces, un ángulo complementario correspondiente con el eje longitudinal S para una transmisión de fuerza óptima. La superficie de presión interna 2.4 se muestra en este caso en la figura 1 dentro de la superficie periférica U de la parte sobrepuesta 2, aunque como se muestra igualmente en la figura 10 puede estar configurada en la pieza de collar 2.1 fuera de la superficie periférica U de la parte sobrepuesta 2 y adyacente al extremo fijo 2.2.1 de la segunda superficie de unión 2.2.
De acuerdo con las figuras 2 y 3, las superficies de presión internas 2.4 son superficies cónicas dispuestas alrededor del eje longitudinal S y delimitan, por un lado, una superficie periférica interna y, por otro lado, la superficie periférica externa U de la parte sobrepuesta 2. En el mandril de alojamiento 5 insertado o colocado encima, representado en cada caso con líneas discontinuas, están configuradas correspondientes superficies de contacto 2.5. Mediante una inserción o colocación más o menos profunda de las superficies de contacto 2.5 sobre estas superficies de presión interna 2.4 se genera un arrastre de fuerza mayor o menor, para cuya liberación se requiere una correspondiente fuerza de tracción mayor o menor. Para cumplir con la calidad requerida, la unión soldada debe resistir una fuerza de tracción especificada. De acuerdo con esta fuerza de tracción especificada, el mandril de alojamiento 5 y la parte sobrepuesta 2 se dimensionan de modo que se pueda establecer una unión en arrastre de fuerza entre ambos para cuya liberación se requiere la fuerza de tracción especificada.
En las figuras 4 y 5 se muestran un cuarto y un quinto ejemplo de realización.
La pieza de collar 2.1 presenta en cada caso una segunda superficie de unión 2.2 plana y está soldada en cada caso a una parte de base 1, que presenta una forma convexa o cóncava.
Una realización de acuerdo con el cuarto ejemplo de realización (figura 4) puede ser suficiente, en comparación con el segundo ejemplo de realización (figura 2), si la primera superficie de unión 1.1 está comparativamente más curvada, de modo que es posible un recorrido de aproximación h suficientemente grande incluso con una segunda superficie de unión 2.2 plana, o si no se puede instalar una superficie de presión interna 2.4 en la parte sobrepuesta 2. La introducción de una fuerza de presión F debe realizarse, en esta realización, a través de una superficie de presión externa 2.3, ya que, en contraste con los ejemplos de realización mencionados anteriormente, en los que al juntar la parte sobrepuesta 2 con la parte de base 1 el primer contacto de la segunda superficie de unión 2.2 con la primera superficie de unión 1.1 se producía en el extremo libre 2.2.2, en este caso el primer contacto se produce en el extremo fijo 2.2.1. Es decir, la segunda superficie de unión 2.2 se pega en este caso contra la primera superficie de unión 1.1 partiendo del extremo fijo 2.2.1 hacia el extremo libre 2.2.2. Una superficie de presión externa 2.3 siempre puede situarse solo con respecto al eje longitudinal S fuera de la segunda superficie de unión 2.2, de modo que en este caso la pieza de collar 2.1 está realizada más grande por una superficie de presión externa 2.3. Con referencia al cuarto ejemplo de realización, mostrado en la figura 4, se muestra una realización adicional del mandril de alojamiento 5. No se muestra cómo está unido el mandril de alojamiento 5 a la parte sobrepuesta 2, al igual que en la figura 1. Para ello pueden concebirse uniones en arrastre de forma, por ejemplo, mediante un mecanismo de encastre o un medio de sujeción. La superficie de contacto 2.5 está presente en este caso enfrentada a la superficie de presión exterior 2.3.
En una realización de acuerdo con el quinto ejemplo de realización (figura 5), la fuerza de presión F debe introducirse nuevamente a través de una superficie de presión interna 2.4, de la misma manera que en los tres primeros ejemplos de realización, ya que en este caso también se produce el primer contacto en el extremo libre 2.2.2. Es decir, la segunda superficie de unión 2.2 se pega en este caso contra la primera superficie de unión 1.1 partiendo del extremo libre 2.2.2 hacia el extremo fijo 2.2.1.
En las figuras 6, 7 y 8 se muestran tres ejemplos de realización de conjuntos soldados, en los que la pieza de collar 2.1 con el extremo libre 2.2.2 orientado en sentido opuesto a la parte de base 1 está preformada desviándose de un plano E a través del punto de referencia P imaginario.
El contorno de superficie de la primera superficie de unión 1.1 es plano de acuerdo con el sexto ejemplo de realización (figura 6), convexo de acuerdo con el séptimo ejemplo de realización (figura 7) y cóncavo de acuerdo con el octavo ejemplo de realización (figura 8).
A este respecto, las partes sobrepuestas 2 de acuerdo con el ejemplo de realización sexto y séptimo presentan en cada caso una superficie de presión externa 2.3 y la parte sobrepuesta 2 de acuerdo con el octavo ejemplo de realización presenta, en caso de una curvatura correspondientemente grande de la primera superficie de unión 1.1, una superficie de presión interna 2.4.
Según la figura 8, la pieza de collar 2.1 experimenta deformación en función de la desviación de forma entre la primera y la segunda superficie de unión 1.1, 2.2 durante la unión, y el extremo libre 2.2.2 de la pieza de collar 2.1 se desvía por un recorrido de aproximación h que depende de ello.
Suponiendo que, como regla, la forma de superficie de la parte de base 1 y el lugar en el que se va a soldar la parte sobrepuesta 2 están predeterminados, es posible con la idea de acuerdo con la invención diseñar la parte sobrepuesta 2 de manera que pueda producirse un conjunto soldado de alta calidad sin que tengan que adaptarse una o más superficies de unión, previstas para soldarse con la parte de base 1, en la parte sobrepuesta 2 (segundas superficies de unión 2.2) exactamente a regiones asociadas al contorno de superficie de la superficie de la parte de base 1, que representan entonces superficies de unión (primeras superficies de unión 1.1). Además, al producir conjuntos de soldadura de acuerdo con la invención, solo se requieren fuerzas de presión F comparativamente más pequeñas, ya que las segundas superficies de unión 2.2 se pegan elásticamente a las primeras superficies de unión 1.1. La fuerza de presión F solo tiene que ser tan grande que la pieza de collar 2.1 se pegue por completo, al menos, en la región de unión 3.
Para introducir la fuerza de presión F en la región de unión 3 de manera suficiente para la producción de la unión soldada, la pieza de collar 2.1, independientemente de si está preformada con el extremo libre de 2.2.2 orientado hacia o en sentido opuesto a la parte de base 1, desviándose de un plano E, e independientemente de la magnitud de la desviación, puede presentar diferentes formas de sección transversal, tal como se muestra a modo de ejemplo en las figuras 11a-f y 12a-e.
Si la parte sobrepuesta 2 solo presenta una pieza de collar 2.1, que, ventajosamente, como se muestra en la figura 13a, forma un anillo cerrado, la segunda superficie de unión 2.2 puede representar, por ejemplo como en las figuras 11a y 12a, una superficie envolvente de un cono truncado. El grosor de la pieza de collar 2.1 es constante.
Las piezas de collar 2.1 conforme a las figuras 11b y 12b difieren de las mostradas en las figuras 11a y 12a en que el extremo fijo 2.2.1 se estrecha, por lo que, dependiendo de la magnitud del estrechamiento, la articulación de cuerpo sólido formada en este caso se vuelve más blanda.
La elasticidad de las piezas de collar 2.1 a lo largo de su longitud entre el extremo fijo y el extremo libre 2.2.1, 2.2.2 puede verse afectada por la disminución o el incremento del grosor hacia el extremo libre 2.2.2, como se indica en las figuras 11c, 11d y 12c.
La segunda superficie de unión 2.2 también se puede formar como en las figuras 11e y 12d por la superficie envolvente de un segmento esférico cuyo grosor puede ser constante o, como se indica en las figuras 11f y 12e, se hace más grande o más pequeño hacia el extremo libre 2.2.2.
Con todas estas medidas, independientemente de la elección del material para la pieza de collar 2.1, puede influirse en su elasticidad.
En particular, si se desea una región de unión 3 que rodee la parte sobrepuesta 2, que es particularmente susceptible a carga, es ventajoso un conjunto soldado de acuerdo con la invención. Como en este caso la única región de unión 3 se extiende por una superficie grande en la parte de base 1, el efecto es particularmente notable frente al estado de la técnica. Cuanto más grandes sean las superficies de unión 1.1, 2.2, más complicado será adaptarlas entre sí como se requiere en el estado de la técnica con tanta precisión como para que puedan soldarse entre sí sin espacios.
Sin embargo, el conjunto soldado puede presentar ventajosamente también varias piezas de collar 2.1, en particular cuando no hay espacio para una pieza de collar 2.1 que rodee por completo la pieza de fijación 2. Al igual que en el estado de la técnica, pueden estar dispuestas, por ejemplo tal como se muestra en la figura 13b, dos piezas de collar 2.1 simétricamente con respecto al eje longitudinal S. La forma de las segundas superficies de unión 2.2 también podría corresponder en este caso a segmentos de una superficie envolvente cónica.
En cambio, también pueden estar presentes, sin embargo, más de dos piezas de collar 2.1 distribuidas por la circunferencia. Dado el caso, estas están dispuestas, ventajosamente, distribuidas de manera uniforme.
En las figuras 11a-f se muestra una superficie de presión interna 2.4 en cada caso. Esta puede estar presente adicional o alternativamente a una superficie de presión interna 2.4 dispuesta dentro de la superficie periférica U de la parte sobrepuesta 2, tal como se muestra en las figuras 1 a 8.
Las figuras 9 y 10 muestran, en comparación con los ejemplos de realización de acuerdo con las figuras 1 a 8, como característica adicional en la parte sobrepuesta 2, una tubuladura de inserción 4 que está adaptada en su forma periférica a la forma de una entalladura 1.2 (figura 9) o de un paso 1.3 (figura 10) en la parte de base 1. En lugar de la tubuladura de inserción 4, la pieza de collar 2.1 también puede colocarse comparativamente más alta en la superficie periférica U, de modo que la superficie periférica U sobresalga de la pieza de collar 2.1. A través de la tubuladura de inserción 4 o la parte sobresaliente de la pieza de collar 2.1, esta se inserta en la entalladura 1.2 o en el paso 1.3. Como resultado, por un lado, se facilita el posicionamiento de la parte sobrepuesta 2 con respecto a la parte de base 1 y, por otro lado, aumenta la estabilidad del conjunto soldado. Esto es particularmente útil si la elasticidad de la pieza de collar 2.1 se logra principalmente mediante la elección del material y no mediante el dimensionamiento de la pieza de collar 2.1.
Lista de referencias
1 parte de base
1.1 primera superficie de unión
1.2 entalladura
1.3 paso
2 parte sobrepuesta
2.1 pieza de collar
2.2 segunda superficie de unión
2.2.1 extremo fijo
2.2.2 extremo libre
2.3 superficie de presión externa
2.4 superficie de presión interna
2.5 superficie de contacto
3 región de unión
4 tubuladura de inserción
5 mandril de alojamiento
S eje longitudinal
E plano
P punto de referencia
T superficie periférica
. desviación (de la primera superficie de unión 1 1.1 con respecto al plano E)
. desviación (de la segunda superficie de 2 unión 2.2 con respecto al plano E)
F fuerza de presión
h recorrido de aproximación
b distancia

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Conjunto soldado con una parte de base (1), formada por un material que absorbe la radiación láser con al menos una primera superficie de unión (1.1), y una parte sobrepuesta (2), con un eje longitudinal (S) y al menos una pieza de collar (2.1) hecha de un material transparente a la radiación láser, que presenta una segunda superficie de unión (2.2) con un extremo fijo (2.2.1) y un extremo libre (2.2.2) y que está dispuesta en una superficie periférica (U), paralela al eje longitudinal (S), de la parte sobrepuesta (2), en donde la al menos una primera superficie de unión (1.1) y la al menos una segunda superficie de unión (2.2) forman una región de unión (3) a través de la cual la parte sobrepuesta (2) está soldada a la parte de base (1), formando una unión soldada, y en la parte sobrepuesta (2) está presente al menos una superficie de presión, a través de la cual se introduce, durante la fabricación del conjunto soldado, una fuerza de presión (F) que actúa sobre la región de unión (3), en donde la al menos una pieza de collar (2.1) es elástica, y sobre o en la parte sobrepuesta (2) puede colocarse o insertarse en la dirección del eje longitudinal (S) un mandril de alojamiento (5) para alojar la parte sobrepuesta (2), moverla hacia la parte de base (1), posicionarla sobre la parte de base (1) y presionarla sobre esta a través de la al menos una superficie de presión, caracterizado por
que la segunda superficie de unión (2.2) presenta, con respecto a un punto de referencia imaginario (P) que se encuentra sobre el eje longitudinal (S) y dentro de la primera superficie de unión (1.1), un contorno de superficie, antes de la unión, que se desvía del contorno de superficie de la primera superficie de unión (1.1), con respecto al mismo punto de referencia (P), incrementándose o disminuyendo de manera continua desde el extremo fijo (2.2.1) hasta el extremo libre (2.2.2).
2. Conjunto soldado según la reivindicación 1, caracterizado por que la al menos una superficie de presión está configurada de modo que forma una unión en arrastre de fuerza que actúa en la dirección del eje longitudinal (S) con una superficie de contacto (2.5) presente en el mandril de alojamiento (5) colocado encima o insertado.
3. Conjunto soldado según las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que la al menos una pieza de collar (2.1) está preformada desviándose de un plano (E) a través del punto de referencia imaginario (P), con el extremo libre (2.2.2) orientado hacia la parte de base (1), en donde el contorno de superficie de la primera superficie de unión (1.1) es plano o presenta, en cualquier punto con respecto al punto de referencia imaginario (P), una desviación (A1) con el mismo sentido de dirección con respecto al plano imaginario (E) a través del punto de referencia imaginario (P), menor que la desviación (A2) que presenta la segunda superficie de unión (2.2) en el mismo punto con respecto al plano (E), y la al menos una superficie de presión es una superficie de presión interna (2.4) que está dispuesta entre el eje longitudinal (S) y la segunda superficie de unión (2.2).
4. Conjunto soldado según las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que la al menos una pieza de collar (2.1) está preformada desviándose de un plano (E) a través del punto de referencia imaginario (P), con el extremo libre (2.2.2) orientado hacia la parte de base (1), en donde el contorno de superficie de la primera superficie de unión (1.1) presenta en cualquier punto con respecto al punto de referencia imaginario (P) una desviación (A1) con respecto al plano imaginario (E) a través del punto de referencia (P), con un sentido de dirección opuesto a una desviación (A2) de la segunda superficie de unión (2.2) con respecto al plano (E) en el mismo punto, y la al menos una superficie de presión es una superficie de presión interna (2.4) que está dispuesta entre el eje longitudinal (S) y la segunda superficie de unión (2.2).
5. Conjunto soldado según las reivindicaciones 3 o 4, caracterizado por que la superficie de presión interna (2.4) es una superficie cónica con respecto al eje longitudinal (S).
6. Conjunto soldado según la reivindicación 1, caracterizado por que la al menos una pieza de collar (2.1) está preformada desviándose de un plano (E) a través del punto de referencia imaginario (P), con el extremo libre (2.2.2) orientado en sentido opuesto a la parte de base (1), en donde el contorno de superficie de la primera superficie de unión (1.1) es plano o presenta, en cualquier punto con respecto al punto de referencia imaginario (P), una desviación (A1) con respecto al plano imaginario (E) a través del punto de referencia (P), con sentido de dirección opuesto a una desviación (A2) de la segunda superficie de unión (2.2) con respecto al plano (E) en el mismo punto, y la al menos una superficie de presión es una superficie de presión externa (2.3), que está dispuesta con respecto al eje longitudinal (S) fuera de la segunda superficie de unión (2.2).
7. Conjunto soldado según la reivindicación 1, caracterizado por que la al menos una pieza de collar (2.1) está preformada desviándose de un plano (E) a través del punto de referencia imaginario (P), con el extremo libre (2.2.2) orientado en sentido opuesto a la parte de base (1), en donde el contorno de superficie de la primera superficie de unión (1.1) presenta en cualquier punto con respecto al punto de referencia imaginario (P) una desviación (A1) con el mismo sentido de dirección con respecto al plano imaginario (E) a través del punto de referencia (P) menor que la desviación (A2) que presenta la segunda superficie de unión (2.2) en el mismo punto con respecto al plano (E), y la al menos una superficie de presión es una superficie de presión interna (2.4), que está dispuesta con respecto al eje longitudinal (S) dentro de la segunda superficie de unión (2.2).
8. Conjunto soldado según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que está presente exactamente una pieza de collar (2.1) y la segunda superficie de unión (2.2) es una superficie envolvente de un cono truncado o de un segmento esférico y el eje longitudinal (S) representa un eje de simetría.
9. Conjunto soldado según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que en la parte de base (1) está presente una entalladura (1.2) o un paso (1.3) y la parte sobrepuesta (2) está insertada al menos parcialmente en la parte de base (1).
10. Procedimiento para fabricar un conjunto soldado, que incluye una parte de base (1), hecha de un material que absorbe la radiación láser, con al menos una primera superficie de unión (1.1), y una parte sobrepuesta (2), que presenta un eje longitudinal (S), con al menos una pieza de collar (2.1) hecha de un material elástico transparente a la radiación láser, que presenta una segunda superficie de unión (2.2) con un contorno de superficie que, desde un extremo fijo (2.2.1) hasta un extremo libre (2.2.2), se desvía de manera continua del contorno de superficie de la primera superficie de unión (1.1), en donde la al menos una pieza de collar (2.1) está dispuesta en una superficie periférica (U), paralela al eje longitudinal (S), de la parte sobrepuesta (2) y la al menos una primera superficie de unión (1.1) y la al menos una segunda superficie de unión (2.2 ) forman una región de unión (3) a través de la cual la parte sobrepuesta (2) está soldada a la parte de base (1), formando una unión soldada, mientras una fuerza de presión (F) actúa sobre la región de unión (3), en donde la parte sobrepuesta (2) se aloja en la dirección de su eje longitudinal (S) en un mandril de alojamiento (5) y se mueve a la parte de base (1) por medio del mandril de alojamiento (5), se posiciona con respecto a esta y se presiona sobre esta,
en donde la parte sobrepuesta (2) se posiciona con respecto a la parte de base (1) por medio del mandril de alojamiento (5) de manera que la al menos una primera y la al menos una segunda superficie de unión (1.1, 2.2) se sitúan enfrentadas entre sí y de manera que la parte sobrepuesta (2) se aproxima a la parte de base (1) hasta que hace un primer contacto con la parte de base (1),
la fuerza de presión (F) se introduce en la parte sobrepuesta (2) en la dirección del eje longitudinal (S) a través del mandril de alojamiento (5), en donde la parte sobrepuesta (2) se junta con la parte de base (1) y la segunda superficie de unión (2.2) se pega, desde el lugar del primer contacto, continuamente a la primera superficie de unión (1.1) hasta que la primera y la segunda superficie de unión (1.1, 2.2) tengan por completo un contacto superficial, en donde la al menos una pieza de collar (2.1) se deforma elásticamente de manera controlada, de modo que los esfuerzos se introducen en la al menos una pieza de collar (2.1), y el conjunto soldado es sometido a radiación láser a través de la segunda superficie de unión (2.2), mediante lo cual la parte sobrepuesta (2) y la parte de base (1) se sueldan en la región de unión (3) y se disipan los esfuerzos.
11. Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado por que durante el alojamiento de la parte sobrepuesta (2) en el mandril de alojamiento (5) se establece una unión en arrastre de fuerza que, al liberarse tras establecerse la unión soldada, provoca una fuerza de tracción sobre la unión soldada, y se utiliza una unión soldada dado el caso libre de daños como confirmación de la calidad de la unión soldada.
12. Procedimiento según las reivindicaciones 10 u 11, caracterizado por que el contorno de superficie de la segunda superficie de unión (2.2) se fabrica de manera que la desviación con respecto al contorno de superficie de la primera superficie de unión (1.1) disminuye de manera continua y la fuerza de presión (F) se introduce a través de una superficie de presión interna (2.4) entre el extremo fijo (2.2.1) y el eje longitudinal (S), que lo incluye.
13. Procedimiento según las reivindicaciones 10 u 11, caracterizado por que el contorno de superficie de la segunda superficie de unión (2.2) se fabrica de manera que la desviación con respecto al contorno de superficie de la primera superficie de unión (1.1) se incrementa de manera continua y la fuerza de presión (F) se introduce a través de una superficie de contacto externa (2.3), con respecto al eje longitudinal (S), fuera de la segunda superficie de unión (2.2).
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