ES2906592T3 - Procedimiento de ensamblaje de dos piezas de chapa tales como piezas de carrocería para vehículo - Google Patents

Abstract

Procedimiento de ensamblaje de dos elementos de chapa metálica (1, 1'), que comprende el depósito de un cordón de pegamento sobre un primer elemento, el ensamblaje del segundo elemento de chapa metálica sobre el primero y la fijación por realización de puntos de soldadura para mantener inmóviles los dos elementos de chapa metálica antes de proceder al endurecimiento del pegamento, caracterizado por que el cordón de pegamento se deposita de manera discontinua según una línea de pegamento sobre el primer elemento (1) de chapa metálica, y después, una vez aplicado el segundo elemento de chapa (1') contra el primero, se mantienen los dos elementos (1, 1') fijos uno con respecto al otro por realización de puntos de soldadura (3) a nivel en los tramos (2') desprovistos de pegamento de la línea de pegado discontinua.

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento de ensamblaje de dos piezas de chapa tales como piezas de carrocería para vehículo

La presente invención concierne a un procedimiento de ensamblaje de dos piezas de chapa tales como piezas de carrocería para vehículo.

En la industria del automóvil es habitual realizar ensamblajes de piezas de chapa por soldadura y/o por pegado. Tales piezas de chapa, cuando las mismas sirven de piezas de carrocería, deben responder además a requisitos de resistencia mecánica y de rigidez.

Asimismo, con el fin de ganar en rigidez, en la industria automóvil se ha desarrollado la utilización del pegado denominado estructural con la ayuda de adhesivos de tipo epoxi o poliuretano elastómero.

En general, el pegado de las piezas y su ensamblaje sólo es definitivo durante la polimerización (endurecimiento) del pegamento. En el contexto de la industria automóvil, este pegado y este ensamblaje tienen lugar durante las etapas de herraje durante las cuales se ensambla la caja herrada. La polimerización del pegamento ocurre generalmente en el momento de la etapa de cataforesis a nivel del taller de pintura, pero ciertos tipos de pegamento pueden polimerizarse a temperatura ambiente. Es por tanto necesario poder mantener las partes pegadas inmóviles una con respecto a la otra en tanto que no se haya producido la polimerización del pegamento.

Este mantenimiento de las partes pegadas inmóviles una con respecto a la otra se realiza por lo tanto durante un tiempo bastante largo y en particular durante todo el proceso de fabricación de la caja herrada. Por lo tanto, es necesario poder garantizar este mantenimiento y entonces se debe utilizar otro procedimiento de ensamblaje para fijar las piezas una con respecto a la otra en tanto que no se haya producido el endurecimiento del pegamento.

Es por tanto habitual ensamblar piezas de chapa formando en primer lugar una junta de pegamento depositada de una manera lineal y continua y, después realizar puntos de soldadura eléctrica (PSE) a través de la junta de pegamento así formada con el fin de garantizar el mantenimiento de las piezas ensambladas hasta el momento de la polimerización del pegamento.

Durante el proceso de soldadura se debe alcanzar una temperatura equivalente a la temperatura del punto de fusión del metal que haya que soldar, por ejemplo una temperatura de 1600°C para el acero. El desprendimiento de calor, que se produce por este hecho alrededor del punto de soldadura genera inconvenientes tales como una degradación de las propiedades de rigidez del pegamento a través del cual se ha realizado la soldadura, así como liberaciones de productos tóxicos vinculados a la degradación del pegamento por quemado.

Se ha podido así observar una pérdida del 35 % de la rigidez entre un ensamblaje realizado con un pegamento solo y un ensamblaje realizado con pegamento más soldadura eléctrica por puntos. Por otra parte, la formación de polvo quemado y de formaldehídos requiere la implementación de sistemas de succión restrictivos y costosos, cuya eficacia sigue siendo parcial.

Además, el pegamento presenta una mala conductividad eléctrica, lo que provoca perturbaciones o interrupciones en el procedimiento de soldadura por resistencia, e incluso puede generar defectos de tipo flash (es decir, una expulsión y salpicadura del punto de soldadura).

En el documento US2007/0175867, se ha propuesto realizar una fijación por soldadura reforzada por un pegado, siendo polimerizado el pegamento por puntos y siendo realizada la soldadura igualmente por puntos con la ayuda del mismo electrodo, pero en lugares diferentes, sin embargo los puntos de soldadura se realizan a través del pegamento depositado generando aquí también los mismos inconvenientes durante la soldadura.

En el documento JP 07-314172, se ha propuesto realizar un ensamblaje entre dos elementos en el cual al final de una línea de pegado se realiza un punto de soldadura terminal.

De manera que se eviten estos inconvenientes, se ha propuesto realizar en el documento EP 1 782 908, un procedimiento de ensamblaje que combina un pegado realizado entre el borde de las dos chapas ensambladas, combinado con una soldadura por resistencia eléctrica, practicada a distancia del citado borde y de la línea de pegado. El preámbulo de la reivindicación 1 se basa en este documento. Aunque se evita realizar la soldadura eléctrica por puntos en el pegado, este procedimiento presenta el inconveniente de utilizar una anchura de ensamblaje demasiado importante y, por ello, de ser demasiado costoso en material.

Se ha propuesto igualmente realizar un ensamblaje de piezas de chapa combinando pegado y soldadura por resistencia por puntos como se describe en el documento EP 1660 270 en el cual una de las piezas que haya que ensamblar presenta huecos que forman, por ensamblaje con la otra pieza, alojamientos en los cuales se puede introducir un pegamento mientras que, entre los huecos, se realizan puntos de soldadura eléctrica. Un procedimiento de este tipo permite por tanto eliminar los inconvenientes asociados a una soldadura a través de un cordón de pegamento puesto que las partes pegadas del ensamblaje son distintas de las partes soldadas. Sin embargo, se ha podido constatar que a nivel del pegado, la presencia de los alojamientos de acogida del pegamento genera un cierto grosor de pegamento que perturba las propiedades de rigidez de la pieza obtenida con la ayuda de este procedimiento.

La presente invención tiene por tanto por objetivo subsanar el conjunto de estos inconvenientes y proponer un procedimiento de ensamblaje que, al tiempo que combine una soldadura por puntos con un pegado, permita suprimir los inconvenientes ligados en particular al quemado del pegamento al tiempo que conserve las propiedades del ensamblaje realizado, en particular en lo que concierne a la rigidez de la pieza de carrocería de vehículo así obtenida.

A tal efecto, la invención tiene por objeto un procedimiento de ensamblaje de dos elementos de chapa metálica, que comprende el depósito de un cordón de pegamento sobre un primer elemento, y después el ensamblaje del segundo elemento de chapa metálica con el primero y la fijación por realización de puntos de soldadura para mantener inmóviles los dos elementos de chapa metálica antes de proceder al endurecimiento del pegamento, caracterizado por que el cordón de pegamento es depositado de manera discontinua según una línea de pegado sobre el primer elemento de chapa metálica, y después, una vez aplicado el segundo elemento de chapa metálica contra el primero, los dos elementos se mantienen fijos uno con respecto al otro por la realización de puntos de soldadura a nivel de los tramos desprovistos de pegamento de la línea de pegado discontinua.

Así, de manera ventajosa, los puntos de soldadura se realizan según la línea de pegado pero fuera del pegamento depositado, lo que permite evitar todos los riesgos de emanación ligados al quemado del pegamento. Además, al quedar atrapado el pegamento entre los dos elementos de chapa ensamblados, el ensamblaje así realizado puede experimentar las etapas del proceso de cataforesis posterior sin riesgo de que el pegamento sea expulsado durante las etapas de lavado, como sería el caso si el pegamento hubiera quedado alojado en huecos abiertos de un elemento de chapa tal como se describe en el documento EP 1660270.

Preferentemente, los puntos de soldadura se realizan por una soldadura por de resistencia eléctrica por puntos (denominada también punto de soldadura eléctrica PSE), por una soldadura por puntos con láser. Estos puntos de soldadura se realizan así por transparencia en los dos elementos ensamblados. Estos puntos de soldadura se realizan preferentemente en alineación con el cordón de pegamento, lo que no requiere utilizar una gran anchura de superficie de los elementos para el ensamblaje. Sin embargo, es posible realizar igualmente estos puntos de soldadura según una línea de soldadura alineada con la línea de pegado pero separada de la misma por un intervalo de, por ejemplo, como máximo 5 mm.

La invención permite por tanto obtener un cordón de pegamento estructural con soldadura que no presenta ninguno de los inconvenientes antes citados pero que, además, permite fijar la geometría del ensamblaje en tanto que el pegamento no esté polimerizado. Se conservan además, el conjunto de las cualidades de rigidez requeridas implementando una soldadura-pegado definida asociando puntos de soldadura por resistencia, láser, con un cordón de pegamento estructural discontinuo en la interfaz entre las piezas o elementos ensamblados.

Según una forma de realización preferida de la invención, se debe depositar un cordón de pegamento de manera que se obtenga una holgura entre los dos elementos de chapa comprendida entre 0,1 mm y 2 mm, preferentemente entre 0,2 mm y 0,3 mm. El valor de holgura óptimo es válido en relación con el rendimiento de resistencia mecánica de la unión. Cuando el espesor del pegamento aumenta, disminuye el rendimiento de resistencia a la rotura, en particular por las solicitaciones de tipo cizalladura. Es necesario por tanto controlar las holguras y los grosores de estas uniones con el fin de mantener un buen nivel de prestación.

El pegamento se deposita por tanto de manera que se forme una línea de pegado discontinua formada por « rayas » de pegamento depositadas entre las cuales se realizan soldaduras. Estas rayas de pegamento pueden ser rectilíneas o curvas, pudiendo en particular seguir la forma del borde de ensamblaje. Se puede realizar al menos un punto de soldadura en cada tramo de la línea de pegado libre de pegamento, entre dos rayas de pegamento, o bien según una frecuencia diferente, tal como un punto de soldadura en un tramo de cada dos rayas de pegamento, etc. Se puede igualmente realizar más de un punto de soldadura en un tramo sin pegamento entre dos rayas de pegamento.

El procedimiento según la invención es particularmente ventajoso en el contexto del ensamblaje de elementos de estructura de chapa destinados a constituir una caja de vehículo automóvil. La invención tiene por tanto por objeto igualmente una caja de vehículo automóvil constituida al menos en parte de elementos ensamblados según el procedimiento según la invención, así como un vehículo automóvil constituido al menos en parte de elementos de chapa (elementos de estructura, elementos de carrocería) ensamblados según el procedimiento de la invención, en particular un vehículo automóvil provisto de una caja de este tipo. En efecto, la soldadura por puntos permite mantener las piezas pegadas inmóviles una con respecto a la otra durante la fase de ensamblaje de los elementos que constituyen la caja en el taller de herraje y así fijar la geometría del ensamblaje antes de que el pegamento se endurezca por polimerización en el taller de pintura en el momento del procedimiento denominado de cataforesis. Algunos pegamentos utilizados pueden polimerizarse a temperatura ambiente.

El procedimiento según la invención permite garantizar el control de las propiedades mecánicas de la junta de pegamento (no siendo degradado el mismo como podría ser el caso durante la soldadura), la ausencia de riesgos durante la realización de los puntos de soldadura como era el caso en los realizados en la junta de pegamento y se evita además la liberación de productos tóxicos a la atmósfera relacionada con el quemado garantizando así la seguridad de los operarios en las inmediaciones.

La invención se describirá ahora con más detalle con referencia al dibujo en el cual la figura única representa una vista en planta del borde de un ensamblaje realizado según la invención.

En el proceso de fabricación de un vehículo automóvil, el ensamblaje de los elementos de chapa para formar la caja herrada se efectúa por pegado denominado estructural que permite aumentar la rigidez de los elementos de carrocería así formados. De manera que los elementos pegados se mantengan inmóviles uno con respecto al otro y así fijar la geometría de los elementos de carrocería hasta el momento del endurecimiento del pegamento durante el proceso de cataforesis, se realiza una soldadura por puntos de estos elementos.

A tal efecto, se deposita un cordón de pegamento de manera discontinua sobre un elemento de chapa 1, se ensambla por encima un segundo elemento de chapa 1' y se realiza una soldadura por resistencia por puntos de los dos elementos de chapa 1, 1' en los espacios o tramos 2' libres de pegamento del cordón o junta de pegamento discontinua. De esta manera, como se puede ver en la figura única, la línea de ensamblaje entre los dos elementos de chapa 1, 1' está constituida de tramos o rayas de pegamento 2 entre los cuales se sitúan puntos de soldadura eléctrica 3, tal como por ejemplo una raya de pegamento, un punto de soldadura, una raya de pegamento, un punto de soldadura, etc.

Los tramos 2 de cordón de pegamento depositados se calibran en función del tipo de pegamento (epoxi, poliuretano), para que, durante el ensamblaje, el cordón de pegamento 2 forme una película entre los dos elementos 1, 1' cuyo grosor se sitúe preferentemente entre 0,2 mm y 0,3 mm, lo que corresponde a una holgura entre los elementos de chapa 1, 1' comprendida entre 0,2 mm y 0,3 mm. Preferentemente, el diámetro del cordón de pegamento depositado corresponde a la holgura tras el ensamblaje entre los elementos, a la cual se añaden 2 mm.

Esta holgura entre los elementos que haya que ensamblar si es demasiado grande (superior a 1 mm), provoca una pérdida de rigidez del pegado así realizado. Además, si esta holgura supera los 2 mm, existe el riesgo de lavado del pegamento (pegamento expulsado) durante la etapa de lavado del proceso de cataforesis.

Asimismo, el paso de depósito de los tramos 2 de cordón de pegamento se elige de manera que la dispersión del pegamento durante el ensamblaje y por tanto la extensión del pegamento entre los dos elementos deje un espacio 2' libre de pegamento para realizar un punto de soldadura por eléctrica resistencia 3. Se sincroniza así la posición de los tramos de cordón de pegamento 2 con la posición de los puntos de soldadura 3. De esta manera se garantiza que los puntos de soldadura 3 no sean realizados sobre el cordón de pegamento.

Así, a modo de ejemplo, se podrán depositar tramos de cordón de pegamento 2 de una longitud de 120 mm y disponer tramos 2' libres de pegamento de una longitud de 15 mm a 20 mm.

Preferentemente, se realizan rayas de pegamento que presenten una longitud comprendida entre 20 mm y 200 mm y los tramos libres de pegamento de una longitud comprendida entre 15 mm y 50 mm. Se puede así realizar igualmente el punto de soldadura a una distancia de 15 mm a 25 mm de una raya de pegamento, es decir, un tramo sin pegamento de 30 mm a 50 mm entre dos rayas de pegamento que se suceden.

El cordón de pegamento, una vez aplastado por ensamblaje entre los dos elementos, presenta preferentemente una anchura de al menos 10 mm.

El procedimiento de ensamblaje de la invención permite por tanto realizar, durante la etapa de herraje, una caja herrada que conserve toda su geometría. La caja herrada se lleva a continuación a la etapa de cataforesis en la que se polimerizará el pegamento, fijando el ensamblaje de manera definitiva.

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento de ensamblaje de dos elementos de chapa metálica (1, 1'), que comprende el depósito de un cordón de pegamento sobre un primer elemento, el ensamblaje del segundo elemento de chapa metálica sobre el primero y la fijación por realización de puntos de soldadura para mantener inmóviles los dos elementos de chapa metálica antes de proceder al endurecimiento del pegamento, caracterizado por que el cordón de pegamento se deposita de manera discontinua según una línea de pegamento sobre el primer elemento (1) de chapa metálica, y después, una vez aplicado el segundo elemento de chapa (1') contra el primero, se mantienen los dos elementos (1, 1') fijos uno con respecto al otro por realización de puntos de soldadura (3) a nivel en los tramos (2') desprovistos de pegamento de la línea de pegado discontinua.

2. Procedimiento de ensamblaje según la reivindicación 1, caracterizado por que los dos elementos de chapa (1, 1') ensamblados por el pegamento presentan una holgura comprendida entre 0,1 mm y 2 mm.

3. Procedimiento de ensamblaje según la reivindicación 1, caracterizado por que la holgura está comprendida entre 0,2 mm y 0,3 mm.

4. Procedimiento de ensamblaje según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que el pegamento es de tipo epoxi, poliuretano.

5. Procedimiento de ensamblaje según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que la soldadura por puntos es una soldadura por resistencia eléctrica.

6. Procedimiento de ensamblaje según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que la soldadura por puntos es soldadura con láser.

7. Procedimiento de ensamblaje según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que las rayas de pegamento presentan una longitud comprendida entre 20 mm y 200 mm y los tramos libres de pegamento una longitud comprendida entre 15 mm y 50 mm.

8. Procedimiento de ensamblaje según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que el cordón de pegamento aplastado por ensamblaje entre los dos elementos presenta preferentemente una anchura de al menos 10 mm.

9. Caja de vehículo automóvil, caracterizada por que la misma está constituida al menos en parte de elementos de chapa ensamblados según el procedimiento de ensamblaje de elementos de chapa metálica según una de las reivindicaciones 1 a 8.

10. Vehículo automóvil, caracterizado por que el mismo está constituido al menos en parte de elementos de chapa ensamblados según el procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8.