ES2911297T3 - Procedimiento de ensamblaje de piezas de revestimiento y estructuras que incluyen piezas así ensambladas - Google Patents

Abstract

Procedimiento para ensamblar dos piezas (100, 300; 50a, 50b; 600, 700) por recubrimiento de bordes (1, 3; 5a, 5b; 6, 7), estando constituida cada pieza (100, 300; 50a, 50b; 600, 700) de un material elegido entre un material compuesto metálico y termoplástico, caracterizado por que se desarrolla según las siguientes etapas: - realización de al menos un parche (2, 2a a 2d) que incluye un sustrato de resina epoxi de un solo componente que incorpora un agente de reticulado, siendo la resina elegida, por selección de los radicales de la resina monómera epoxi y del agente de reticulado, entre una resina bifásica parcialmente polimerizada por un aporte de energía limitado que produce una adherencia, y luego completamente polimerizada a la temperatura de polimerización por un aporte de energía correspondiente, y una resina monofásica de polimerización en cadena a la temperatura de polimerización; - en fase de preparación, se perfora previamente (12) un borde (1; 5a; 6) de una primera pieza (100; 50a; 600) sobre la que se pretende colocar los parches (2, 2a a 2d) a lo largo de una línea (11) de costura frente a estos parches (2, 2a a 2d) y en función de un posicionamiento predeterminado de dichos parches (2, 2a a 2d) con fines de control óptico, luego - colocación de los parches (2, 2a a 2d) a lo largo del borde (1, 5a; 6) de la primera pieza (100; 50a; 600) por adhesión de los parches (2, 2a a 2d) a lo largo de la línea (11) de costura de la primera pieza (100; 50a; 600); - en fase de ensamblaje, superposición del borde (3, 5b, 7) de la otra pieza (300; 50b; 700) sobre el borde de la primera pieza (100; 50a; 600) de forma que se intercalen los parches (2 , 2a a 2d) entre los bordes (1, 3; 5a, 5b; 6, 7); - fijación de los bordes (1, 3; 5a, 5b; 6, 7) a los parches (2, 2a a 2d) por un aporte de energía de polimerización total de los parches (2, 2a a 2d), que se unen químicamente a dichos bordes (1, 3; 5a, 5b; 6, 7); - enfriamiento de los bordes (1, 3; 5a, 5b; 6, 7) de las piezas (100, 300; 50a, 50b; 600, 700);

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento de ensamblaje de piezas de revestimiento y estructuras que incluyen piezas así ensambladas

Campo técnico

La invención se refiere a un procedimiento de ensamblaje de piezas de revestimiento - paneles, cajones, perfiles, placas, etc. - estructuras industriales o de transporte, en particular aerodinámicas, así como a una estructura de transporte que incluye piezas ensambladas según este procedimiento.

Esta invención se refiere en particular al ensamblaje en el campo de la aeronáutica, ensamblaje de cajones de alas, secciones de fuselaje, placas de refuerzo, etc. En este campo y en otros campos (ensamblajes de chasis o de refuerzo en los ámbitos del automóvil, ferroviario, marítimo o incluso en el ámbito industrial: ensamblaje de puentes, armazones, andamios, barreras de seguridad, etc.), es habitual ensamblar las piezas de revestimiento mediante remaches, por ejemplo, con ayuda de remaches ciegos o de remaches pop. Las piezas a ensamblar son de material compuesto, metálico o termoplástico.

El remachado tiene muchas desventajas: duración de las operaciones de contra perforación, recuperación y posicionamiento del remache, aplastamiento del extremo y control del aplastamiento, lo que requiere un importante utillaje (corte, perforación, achaflanado); peso de los remaches utilizados en grandes cantidades (por ejemplo, 50 remaches por metro lineal de costura); fragilizado de los revestimientos con aparición de fisuras, formación de grietas, deslizamiento de herramientas, etc.; contaminación (polvo durante la perforación, degradación de la calidad de la pintura de recubrimiento); control de remachado impreciso (control visual en general). Además, existe un riesgo importante de pérdida de tuercas o remaches en el armazón cubierto por los revestimientos, pudiendo esta pérdida tener graves consecuencias, en particular para las aeronaves.

En particular, el remache ciego requiere dos operadores, un operador provisto de una pistola neumática por un lado y otro provisto de una herramienta para aplastar la cabeza del remache por el otro lado de las piezas. Por otra parte, los remaches pop, que funcionan según el mismo principio de tirar del vástago para hacer penetrar el cuerpo y la cabeza del remache, están destinados a ensamblar piezas de equipamiento interno o decoración, y no permiten realizar fijaciones estructurales.

Además, la estanqueidad entre las piezas no está completamente asegurada por el remachado: para hacer que los remaches sean estancos, puede ser necesario implementar operaciones adicionales: pegado, martilleado, capas adicionales de pintura, etc.

Estado de la técnica

Se conocen igualmente otros procedimientos de ensamblaje de piezas, por ejemplo, en el campo aeronáutico, el cosido con hilos de alta resistencia o incluso soldadura por fricción-remoción, que calienta los bordes de las dos piezas a ensamblar cerca del punto de fusión. Esta última solución se utiliza por ejemplo en el documento US 2010196733. Según este documento, una placa metálica de tope se mecaniza en sus dos extremos para formar una eclisa en un extremo y una forma general en «Z». La eclisa se conecta a una placa de recubrimiento metálica mediante remachado y la placa se conecta extremo con extremo en su otro extremo a otra placa de recubrimiento metálica. Esta última conexión de extremo con extremo se realiza mediante una unión de material por una soldadura elegida entre una soldadura por fricción-remoción, una soldadura por láser y/o una soldadura por haz de electrones.

Esta solución de soldadura de extremo con extremo no es satisfactoria: la preparación y las operaciones de soldadura tienen duraciones de inmovilización importantes, la adición de una placa de tope sobrecarga la estructura, el uso de consumibles debilita el rendimiento económico, la soldadura se degrada rápidamente con el tiempo y las conexiones de extremo con extremo también se deterioran rápidamente. Además, las piezas a ensamblar pueden ser de diferente naturaleza - de material compuesto y metálica, de material compuesto y termoplástica, termoplástica y metálica, mientras que las soldaduras están adaptadas para un solo tipo de material.

Por otra parte, la costura de piel de material compuesto, en particular descrita en las patentes WO 2010/012960, FR 2 687 174 o US 5429853, consiste en ensamblar la piel y los perfiles mediante líneas de cosido (técnica de «tufting» (“insertado”)) de un hilo de costura que tiene una alta resistencia a la tracción (por ejemplo, a base de fibras de carbono o de Kevlar).

Tales líneas de costura tienen el inconveniente de no asegurar que el mantenimiento en posición de los diversos elementos hechos de material compuesto debido a la ausencia de tensión de los hilos de costura. Por este hecho, las manipulaciones durante el posicionamiento de las preformas en un molde de inyección, resultan muy delicadas y pueden conducir a la separación de los diversos elementos que se traduce en una disminución del rendimiento de las zonas en cuestión.

También se conoce por el documento de patente US 4015035 ensamblar dos piezas de material compuesto destinadas a la aeronáutica mediante el pegado de los extremos de fibras que salen de las caras de unión biseladas de las piezas, realizándose este pegado mediante una lámina adhesiva del tamaño de las caras de unión. En el documento de patente US 2012/043009, este ensamblaje se realiza mediante pegado entre salientes que emergen de una pieza y recortes practicados en la otra pieza. Según otro procedimiento, tal como ilustra el documento de patente EP 2602 097, tal ensamblaje utiliza una capa de adhesivo entre regiones desprovistas de resina sintética y reforzadas por medios mecánicos. Estas soluciones no permiten garantizar un ensamblaje confiable y seguro entre las piezas.

Exposición de la invención

La invención pretende superar estos inconvenientes y, en general, los inconvenientes expuestos anteriormente relacionados con el remachado. Para ello, la invención prevé solidarizar piezas de revestimiento por una cohesión química entre los extremos superpuestos de las piezas, pudiendo extenderse las piezas en continuidad o superponerse. El ensamblaje se logra por un anclaje mediante enlaces covalentes entre estos extremos y un intermedio termoendurecible de forma adecuada, después de la polimerización de este intermedio.

Más concretamente, el objeto de la presente invención es un procedimiento de ensamblaje de dos piezas por recubrimiento de bordes, estando constituida cada pieza de un material elegido entre un material compuesto, metálico y termoplástico, desarrollándose el procedimiento según las siguientes etapas:

- realización de al menos un parche que incluye un sustrato de resina epoxi de un solo componente que incorpora un agente de reticulado, pudiendo elegirse la resina, por selección de los radicales de la resina epoxi monómera y del agente de reticulado, entre una resina bifásica, que permita una polimerización parcial por un aporte de energía limitado - en particular por tratamiento térmico a una temperatura intermedia y/o exposición a la radiación UV - que produce una fase de adherencia, luego total a la temperatura de polimerización por un aporte de energía correspondiente, y monofásica por polimerización en cadena a la temperatura de polimerización;

- en fase de preparación, se perfora previamente, un borde de una primera pieza sobre la que los parches están destinados a ser colocados, a lo largo de una línea de costura opuesta a estos parches y en función de un posicionamiento predeterminado de dichos parches a efectos de control óptico, luego

- colocación de los parches a lo largo del borde de la primera pieza por pegado de los parches a lo largo de la línea de costura de la primera pieza;

- en fase de ensamblaje, superposición del borde de la otra pieza sobre el borde de la primera pieza para intercalar los parches entre los bordes;

- fijación de los bordes a los parches por aporte de energía de polimerización total de los parches que se unen químicamente a dichos bordes;

- enfriamiento de los bordes de las piezas.

Según modos de realización preferidos, el procedimiento según la invención prevé las siguientes etapas en fase de preparación:

- el parche se corta previamente en de una preparación de grosor constante de un sustrato a base de resina epoxi según una determinada forma de anchura inferior a la del borde de la primera pieza, pudiendo esta preparación soportar temperaturas de entre -20 °C y 60 °C sin cambio de fase por polimerización, y una polimerización a una temperatura de entre 100 y 175 °C;

- se añade al menos un aditivo de conformación a la resina epoxi antes del corte;

- al menos un aditivo de optimización de la calidad de ensamblaje es añadido a la resina epoxi antes del corte, elegido entre un aditivo para de adaptación del coeficiente de dilatación térmica al coeficiente de dilatación térmica de al menos uno de los materiales de las piezas a ensamblar, un colorante de control de pegado y/o de polimerización del parche y un acelerador de polimerización;

- los bordes de las piezas a ensamblar se preparan en función de la composición de las piezas mediante un tratamiento de limpieza superficial, elegido entre un tratamiento mecánico, un tratamiento químico, un tratamiento térmico/eléctrico de llama oxidante en la superficie, y/o un paso por un baño de pulverización;

- el posicionamiento de los parches se realiza mediante pegado según una operación elegida entre una polimerización parcial por un tratamiento térmico a temperatura intermedia en el caso de una resina epoxi bifásica, y un aditivo de pegado a los parches, elegido entre resinas que aportan un poder adhesivo de dichas resinas adhesivas y de los adherentes químicos, siendo el aditivo activo desde temperatura ambiente y fusible por calor a temperaturas de 50 a 60 °C;

- un posicionamiento previo de los parches a lo largo de la línea de costura se realiza mediante una operación elegida entre la fijación de una plantilla, un encintado de los parches y un centrado de localización;

- los parches están recubiertos de una película protectora amovible para protegerlos durante el paso de las piezas en fase de ensamblaje.

El procedimiento según la invención permite asegurar la cohesión, la unión y la función estructural engendradas por mecanismos físicos complejos, mientras que las no linealidades locales, los procesos de daño y de ruina se observan a menudo en las áreas de ensamblaje.

Según modos de realización particularmente ventajosos, el procedimiento según la invención también prevé las siguientes etapas en fase de ensamblaje:

- el aporte de energía de ensamblaje proporcionado sucesiva y localmente a lo largo de la costura puede elegirse entre un aporte térmico proporcionado por una herramienta con boquilla de calentamiento portátil, un aporte por radiación UV y un aporte por otras radiaciones, en particular por radiación ionizante;

- el aporte térmico puede permitir alcanzar localmente una temperatura que puede superar hasta en 5 °C la temperatura máxima admitida en el entorno de montaje;

- un control del pegado de al menos un parche se realiza mediante un material eléctricamente conductor dispuesto en la periferia de los parches que sirve como marcador de localización por detección electromagnética, pudiendo este marcador servir también como guía para el avance del medio de calentamiento;

- un control de polimerización de al menos un parche se realiza ópticamente por detección óptica, mediante perforación, de un cambio de color del parche correspondiente a un cambio de fase;

- la detección óptica se realiza opcionalmente por detección a través de la perforación, acoplándose entonces medios de detección a la herramienta de boquilla de calentamiento, por una sonda y por un procedimiento de formación de imágenes, en particular por tomografía;

- el ensamblaje de los bordes de dos piezas superpuestas incluye la presurización por medio de una herramienta de ensamblaje, en particular por punzón y matriz.

La invención también se refiere a una estructura de transporte que incluye piezas ensambladas por el procedimiento definido anteriormente. Esta estructura de transporte, en particular un aerodino (aeronaves de estructura portante), comprende al menos dos piezas de revestimiento que se extienden en continuidad y terminan en bordes superpuestos, y fijadas por al menos el parche constituido del sustrato de resina epoxi polimerizada en conexión con los bordes de las piezas, incluyendo una de las piezas de revestimiento orificios de perforación alineados con una línea de costura formada en línea con los parches.

Según características preferidas:

- el parche tiene una forma general elegida entre una forma circular, una forma oblonga, una forma rectangular y una banda, con un grosor de entre 0,1 mm y 90 mm, dependiendo de la estructura de transporte considerada y de sus dimensiones que pueden alcanzar decenas de metros;

- el parche incluye un aditivo de conformación elegido de entre una cera, un agente plastificante y/o un antioxidante;

- el parche incluye al menos un aditivo elegido de entre un agente de variación de dilatación térmica, un colorante y/o un acelerador de polimerización; el agente de variación de dilatación térmica permite aproximarse al coeficiente de dilatación térmica de los pares de material elegidos y evitar la aparición de desestratificación a alta temperatura, y el colorante permite tener en cuenta el pegado y/o la polimerización del parche sobre la pieza a ensamblar;

- el parche incluye un anillo de material eléctricamente conductor, en particular de aleación de cobre, de grosor inferior al del parche;

- los bordes de las piezas se adelgazan enfrentados entre sí para formar una continuidad de grosor de revestimiento;

- en el caso de que la estructura de transporte sea un aerodino, las piezas de revestimiento forman una parte del aerodino elegida entre un fuselaje, un ala y/o una sección de cola.

Presentación de las figuras

Otros datos, características y ventajas de la presente invención aparecerán con la lectura de la descripción no limitativa que sigue, con referencia a las figuras adjuntas que representan, respectivamente:

Las figuras 1a y 1b, una vista frontal de la cara interna de un ejemplo de sección cóncava de un fuselaje de avión con borde adelgazado (figura 1a) para ser ensamblada según el procedimiento de la invención, así como una vista ampliada de este borde (figura 1b);

Las figuras 2a a 2c, una vista de la cara interna de la sección del fuselaje según la figura 1a durante el posicionamiento previo de parches, así como vistas ampliadas frontal (figura 2b) y en sección (figura 2c) del borde de la sección a lo largo de la línea de costura;

Las figuras 3a a 3c, una vista de la cara interna del perfil según las figuras anteriores sobre el que se posiciona una segunda sección de fuselaje por recubrimiento de los bordes (figura 3a), presentando las secciones bordes adelgazados superpuestos para ser ensamblados según el procedimiento de la invención, así como vistas ampliadas en corte según la línea de costura (figura 3b) y según un plano normal a la línea de corte (figura 3c);

Las figuras 4a y 4b, una vista de la cara externa (figura 4a) de las dos secciones de fuselaje ensambladas durante la etapa de tratamiento térmico del procedimiento según la invención con una boquilla de calentamiento, así como una vista de la cara externa de una sección en corte a lo largo de la línea de costura de las secciones (figura 4b);

La figura 5, una vista ampliada de la figura 4b que ilustra esquemáticamente la boquilla de calentamiento en sección;

La figura 6, una vista en corte de un punzón/matriz de presurización de los bordes de dos piezas que se extienden paralelas en sus partes principales y que se han de ensamblar según el procedimiento de la invención;

Las figuras 7a a 7c, una vista en perspectiva de un ejemplo de placa con el borde desplazado y provista de parches pegados (figuras 7a) según la fase de preparación del procedimiento de ensamblaje según la invención con otra placa, así como vistas ampliadas frontal (figura 7b) y en corte (figura 7c) de esta placa al nivel de los parches;

Las figuras 8a y 8b, una vista en perspectiva de la placa según la figura 7b después de la colocación de la segunda placa (figura 8a) por superposición de sus bordes mediante los parches para la fase de ensamblaje de placas según el procedimiento de la invención, así como una vista en corte (figura 8b) de las placas así ensambladas mediante los parches, y

La figura 9, diferentes ejemplos de formas de parches según la invención.

En las figuras, los elementos idénticos o correspondientes se identifican con el mismo signo de referencia que reenvía al paso o a los pasos siguientes que lo o los describen.

Descripción detallada

Con referencia a la vista frontal interna de la sección 100 de fuselaje de la figura 1 a, parece que esta sección 100 tiene una forma rectangular cóncava con un orificio central oblongo 10 destinado a la instalación de un ojo de buey. La sección también tiene un borde lateral 1 adelgazado con respecto al grosor del resto de la sección 100 del fuselaje, sobre un ancho constante L1 de esta sección 100. Este adelgazamiento se obtiene durante una fase previa de mecanizado por cualquier medio conocido de retirada de material (recorte, chorro de agua, ataque químico, etc.), en función del material constitutivo de la sección 100. En el ejemplo ilustrado, la sección 100 es de aleación de aluminio. Alternativamente, la sección 100 puede estar hecha, por ejemplo, de otra aleación metálica o de material compuesto.

En la fase preparatoria del procedimiento según la invención, se forma una línea 11 de costura a lo largo del borde 1 en la posición central sobre su ancho L1. Como se ve más claramente en la vista ampliada en corte a lo largo de la línea 11 de costura de la figura 1 b, parece que esta línea 11 de costura pasa por las aberturas 1 a de las perforaciones 12 en la cara interna F1 del borde 11. Las perforaciones 12 se realizan transversalmente, es decir, perpendicularmente a la cara interna F1 del borde 1 y a distancia constante D1 unas de otras mediante un utillaje industrial adecuado. Estando entonces definida, en otras realizaciones ejemplares, la línea de costura por una línea central a lo largo del borde 1 para servir de línea de colocación de parches.

El borde 1 y en general todos los bordes que intervienen en el procedimiento de ensamblaje se limpian por una retirada superficial de material (cepillado, chorreado con arena, lijado, tratamiento ultrasónico y/u otro tratamiento mecánico), por desengrasado (saponificación, decapado, emulsión, u otro tratamiento químico) por flameado oxidante (tratamiento eléctrico o térmico) o por paso por un baño de pulverización.

En la vista frontal de la figura 2a que retoma la figura 1 a, se distinguen parches 2 a lo largo de la línea 11 de costura. Estos parches 2 aparecen ampliados en la figura 2b y en la vista en corte de la figura 2c, con una forma generalmente circular y un posicionamiento repartido regularmente sobre las aberturas 1a de las perforaciones 12.

Los parches 2 se posicionan aquí previamente al comienzo de fase de preparación mediante la fijación de una plantilla de posicionamiento o cualquier otro medio (cinta, dispositivo de centrado de localización, etc.). Este posicionamiento previo es facultativo. El posicionamiento definitivo de los parches durante la fase de ensamblaje, después de retirar la plantilla, está asegurado en el ejemplo por un tratamiento intermedio con un aporte de calor que establece una temperatura de 50 °C.

Para permitir este tratamiento intermedio, los parches están hechos de una resina epoxi bifásica de un solo componente, que puede polimerizarse parcialmente a la temperatura del tratamiento intermedio, luego totalmente a una temperatura de polimerización más alta, generalmente superior a 100 °C. La resina es de un solo componente, estando presente el agente de reticulado desde la preparación y no siendo añadido en forma de otro componente que provoque la polimerización a temperatura ambiente, como en el caso de las resinas de dos componentes (tal como araldite®).

Como variante, el tratamiento intermedio se realiza por exposición a la radiación UV cuando la reticulado de la resina epoxi puede iniciarse y mantenerse por este tipo de exposición.

En el ejemplo, la resina epoxi es de origen sintético e incorpora un agente de reticulado apropiado en sus radicales para realizar una primera polimerización parcial de esta resina epoxi a 50 °C y por tanto un pegado de los parches 2 para su posicionamiento. Alternativamente, la resina epoxi puede ser de origen biológico, es decir, de origen natural, por ejemplo, derivada de secreciones vegetales.

Alternativamente aún, la resina epoxi puede ser monofásica incorporando un agente de reticulado que provoque una polimerización en cadena directamente a la temperatura de polimerización final (superior a 100 °C), por ejemplo, un catalizador adecuado. En este caso, el pegado de posicionamiento de los parches 2 se puede realizar por un aporte de radiación UV en tiempo limitado o por adición de un aditivo de pegado, resina adhesiva o adherente químico, a la mezcla inicial de la resina epoxi.

La adición de una resina adhesiva permite obtener un pegado rápido regulable en caliente y buenas propiedades reológicas para el parche 2. El aditivo de pegado puede, en función de los materiales de las piezas y del tipo de resina adherente o de adherente químico (pegamentos fusibles por calor convencionales) elegido, ser completamente inactivo durante la polimerización y desaparecer durante la fase final de polimerización, o completamente inerte durante todo el procedimiento, o participar en la constitución del parche incluso después de la polimerización completa de la resina epoxi.

Con referencia a las vistas de la cara interna de la figura 3a y de cortes ampliados según la línea 11 de costura y un plano P1 normal a esta línea de las figuras 3b y 3c, aparece la colocación por superposición de los bordes 1 y 3 de dos secciones de fuselaje, la sección 100 de las figuras anteriores y una sección 300 similar a la sección 100, con sus ojos de buey 10. Esta colocación es la primera etapa de la fase de ensamblaje de estas secciones 100 y 300 según el procedimiento de la invención.

La sección 300 de fuselaje tiene un borde 3 adelgazado complementario del borde 1 de la sección 100 para que su recubrimiento por superposición reconstituya un mismo grosor que las secciones 100 y 300 y por lo tanto una continuidad superficial. En las vistas en corte de las figuras 3b y 3c, los parches 2 se presentan entre la cara interna F1 del borde 1 de la sección 100 y la cara externa F3 del borde 3 de la sección 300. Cada parche 2 queda posicionado frente a la abertura 1 a de las perforaciones 12.

Como ilustran las vistas de la cara exterior y en corte de las secciones 100 y 300 de las figuras 4a y 4b, la fase de ensamblaje de las secciones 100 y 300 del fuselaje se realiza por un aporte puntual de calor realizado por una boquilla 4 de calentamiento a lo largo de la línea 11 de costura de las perforaciones 12, por el lado de las caras exteriores Fe de las secciones 100 y 300. La boquilla es guiada por un control automático, o alternativamente manual, a lo largo de esta línea 11 de costura para recorrer esta línea de abajo hacia arriba (o de arriba hacia abajo). La polimerización completa de la resina epoxi constituyente de los parches 2 se realiza a una temperatura de 150 °C en el ejemplo. Esta polimerización permite anclar la resina de los parches 2 en las caras F1 y F3 de las secciones 100 y 300 (véanse las figuras 3b y 5) por la creación de enlaces covalentes entre la aleación metálica y la resina epoxi polimerizada.

En estado polimerizado, los parches 2 son endurecidos, el endurecimiento es cuantificable (por densimetría, medición de la viscosidad, osmometría, etc. sobre muestra) presentando aquí un volumen sustancialmente constante y un cambio de color para controlar el final de la polimerización. Como variante, el volumen de los parches 2 se expande en las perforaciones 12 gracias a un aditivo de dilatación térmica (por ejemplo, a base de uretano que se expande durante su polimerización), lo que permite un control óptico del final de la polimerización.

El cambio de color se produce por la adición de un colorante en la mezcla inicial de resina epoxi o, alternativamente, por la propia resina según los radicales empleados o de la desaparición del agente de reticulado.

El control del final de la polimerización, y por lo tanto del ensamblaje de las secciones 100 y 300, es asegurado por un detector óptico montado en la boquilla 4 de calentamiento o, como variante: por detección electromagnética cuando los parches 2 están provistos de un anillo metálico periférico apropiado (por ejemplo, de aleación de cobre, véase el segundo ejemplo de ensamblaje a continuación, con respecto a las figuras 7a a 7c), o por tomografía u otra formación de imágenes inclusiva que permita geolocalizar los parches 2. Este control también se puede realizar al inicio de la fase de ensamblaje, después de la superposición de los bordes 1 y 3 de sección, para verificar la posición de los parches 2.

Ampliando la figura 4b, la figura 5 muestra esquemáticamente la boquilla 4 de calentamiento en corte contra la cara externa Fe de la sección 100, en línea con una perforación 12 del borde 1 en contacto con el borde 3 de la sección 300 a través de los parches 2.

La boquilla de calentamiento 4 es portátil con batería o, alternativamente, alimentada por una conexión monofásica de 220 V. Esta boquilla 4, identificada por una referencia 3D o por triangulación, tiene un canal principal central 41 para el paso del flujo 4F de calentamiento por radiación láser a una temperatura justo superior (algunos grados más, por ejemplo 5 °C) a la temperatura máxima del entorno de montaje. En la figura 5, también se distinguen canales 42 de aspiración de aire para la estanqueidad entre la boquilla 4 de calentamiento y la cara exterior Fe de la sección 100 de fuselaje. El espacio 43 de salida está puesto bajo vacío.

En algunos casos, es ventajoso prever medios de presurización de los bordes de las piezas a ensamblar. Así, en la vista en corte de la figura 6, una herramienta que incluye un punzón 51 y una matriz 52 permite ejercer una fuerza de pretensado sobre los bordes 5a y 5b de las piezas 50a y 50b que se extienden paralelamente en sus partes principales 51a y 51b. Los bordes 5a y 5b se ensamblan mediante parches 2 colocados entre ellos, siendo pegado previamente el parche sobre la cara 5a.

Según otro ejemplo de implementación detallada, con referencia a las figuras 7a a 7c, 8a y 8b, dos placas 600 y 700 se ensamblan mediante los parches 2 sin perforar. La placa 600, vista en perspectiva (figuras 7a y 7b ampliadas), tiene un borde paralelo 6 pero embutido de manera desplazada con respecto al resto 601 de la placa 600. Los parches 2 están repartidos regularmente por un posicionamiento previo (mediante una plantilla, un encintado o un centrador de localización), luego se colocan por pegado (por adición de un aditivo o polimerización parcial) a lo largo del borde 6 con una separación constante entre los parches 2, como en los casos descritos con referencia al primer ejemplo. Es posible evitar la etapa del posicionamiento previo.

En este ejemplo, los parches 2 también son circulares, pero tienen un diámetro ligeramente inferior al ancho L6 del borde 6 (véase la figura 7b). Además, cada parche 2, o algunos de ellos, están rodeados por anillos en forma de insertos 21, de grosor 21e preferiblemente inferior al grosor 2e de los parches 2 (véase la figura 7c que ilustra la placa 600 vista en corte). Estos insertos 21 son a base de una aleación de cobre y están destinados a permitir un control de posicionamiento y de final de polimerización de los parches 2 en fase de ensamblaje por detección electromagnética (mediante un chip electrónico, un emisor electromagnético o cualquier sistema conocido).

En fase de ensamblaje, el borde 7 (limitado simbólicamente por la línea de trazos 7p) de la otra placa 700 está dispuesto contra el borde 6 de la placa 600 mediante los parches 2, como ilustra la vista en perspectiva y la vista en sección, respectivamente de las figuras 8a y 8b. El ensamblaje de las placas 600 y 700 se realiza por barrido de la boquilla 4 de calentamiento, descrita con referencia a las figuras 4a, 4b y 5, en condiciones similares y adaptadas a las placas 600 y 700. Por ejemplo, la boquilla de calentamiento se controla para hacer un recorrido horizontal.

La figura 9 ilustra diferentes formas de parches 2 adaptadas a la forma de las piezas a ensamblar. La preparación de la resina epoxi de base como sustrato, adicionada con un agente de reticulado y ventajosamente con varios aditivos (de pegado, de coloración, de aceleración de la polimerización, etc.) se extiende para definir un grosor constante mediante estampación en frío. El grosor puede estar comprendido dentro de un amplio intervalo de valores, por ejemplo, entre 0,1 y 90 mm. La resina epoxi soporta temperaturas intermedias, del orden de -30 a 60 °C sin polimerizar, estando la temperatura de polimerizaciones situada en el intervalo de 100 a 175 °C. Alternativamente, la resina epoxi polimeriza parcialmente a una temperatura intermedia para permitir el pegado, como se describió anteriormente. Esta base de epoxi aporta muchas ventajas: buena estabilidad al almacenamiento, endurecimiento con baja contracción o expansión posible con un aditivo adecuado, pegado fácil y tan sólido como una soldadura.

Luego se cortan los parches 2 con ayuda de un instrumento apropiado y de una forma correspondiente a la forma del parche deseada: parche 2a de forma rectangular o en una banda de longitud sustancialmente superior al ancho (por ejemplo, diez veces superior), parche 2b de forma oblonga con un lado convexo, parche 2 de forma circular (como en los ejemplos ilustrados anteriormente), parche 2d de forma oblonga con lados rectos. Por supuesto, son posibles otras formas: poligonal, en forma de rombo, etc.

La invención no se limita a los ejemplos descritos y representados. Es posible, por ejemplo, ensamblar dos piezas (secciones, placas, paneles, cajones, etc.) de diferente composición, que pueden ser en particular de entre materiales compuestos, metálicos y termoplásticos.

Además, el tratamiento térmico de adherencia de los parches se realiza en un ambiente de preparación en el que la temperatura del aire, de las piezas y del parche está comprendida entre 5 y 50 °C, preferiblemente entre 10 °C y 35 °C, permaneciendo la humedad relativa inferior al 85%.

En el caso de piezas de material termoplástico, el posicionamiento puede ser realizado por un ataque químico superficial produciendo la formación de enlaces reactivos con los parches.

En general, el tratamiento térmico de posicionamiento de los bordes ensamblados se realiza en un entorno de preparación en el que la temperatura del aire, de las piezas y del parche está comprendida entre 5 y 50 °C, preferiblemente entre 10 °C y 35 °C, permaneciendo la humedad relativa inferior a 85%.

Además, el aporte térmico de polimerización parcial o total puede ser proporcionado por radiación, por convección y/o por conducción.

Claims (24)

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para ensamblar dos piezas (100, 300; 50a, 50b; 600, 700) por recubrimiento de bordes (1,3; 5a, 5b; 6, 7), estando constituida cada pieza (100, 300; 50a, 50b; 600, 700) de un material elegido entre un material compuesto metálico y termoplástico, caracterizado por que se desarrolla según las siguientes etapas:

- realización de al menos un parche (2, 2a a 2d) que incluye un sustrato de resina epoxi de un solo componente que incorpora un agente de reticulado, siendo la resina elegida, por selección de los radicales de la resina monómera epoxi y del agente de reticulado, entre una resina bifásica parcialmente polimerizada por un aporte de energía limitado que produce una adherencia, y luego completamente polimerizada a la temperatura de polimerización por un aporte de energía correspondiente, y una resina monofásica de polimerización en cadena a la temperatura de polimerización;

- en fase de preparación, se perfora previamente (12) un borde (1; 5a; 6) de una primera pieza (100; 50a; 600) sobre la que se pretende colocar los parches (2, 2a a 2d) a lo largo de una línea (11) de costura frente a estos parches (2, 2a a 2d) y en función de un posicionamiento predeterminado de dichos parches (2, 2a a 2d) con fines de control óptico, luego

- colocación de los parches (2, 2a a 2d) a lo largo del borde (1, 5a; 6) de la primera pieza (100; 50a; 600) por adhesión de los parches (2, 2a a 2d) a lo largo de la línea (11) de costura de la primera pieza (100; 50a; 600);

- en fase de ensamblaje, superposición del borde (3, 5b, 7) de la otra pieza (300; 50b; 700) sobre el borde de la primera pieza (100; 50a; 600) de forma que se intercalen los parches (2 , 2a a 2d) entre los bordes (1, 3; 5a, 5b; 6, 7);

- fijación de los bordes (1,3; 5a, 5b; 6, 7) a los parches (2, 2a a 2d) por un aporte de energía de polimerización total de los parches (2, 2a a 2d), que se unen químicamente a dichos bordes (1,3; 5a, 5b; 6, 7);

- enfriamiento de los bordes (1,3; 5a, 5b; 6, 7) de las piezas (100, 300; 50a, 50b; 600, 700);

2. Procedimiento de ensamblaje según la reivindicación 1, en el que el parche (2, 2a a 2d) es cortado previamente de una preparación de grosor constante (2e) de un sustrato base de resina epoxi según una forma determinada de ancho (L2) inferior al (L6) del borde de la primera pieza (100; 50a; 600).

3. Procedimiento de ensamblaje según una cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, en el que se añade a la resina epoxi antes del corte al menos un aditivo de conformación.

4. Procedimiento de ensamblaje según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que se añade a la resina epoxi antes del corte al menos un aditivo de optimización de la calidad del ensamblaje, elegido de entre un aditivo de adaptación del coeficiente de dilatación térmica al coeficiente de dilatación térmica de al menos uno de los materiales de las piezas a ensamblar (100, 300; 50a, 50b; 600, 700), un colorante para el control del pegado y/o de polimerización del parche (2, 2a a 2d), y un acelerador de polimerización.

5. Procedimiento de ensamblaje según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los bordes (1, 3; 5a, 5b; 6, 7) de las piezas (100, 300; 50a, 50b; 600, 700) a ensamblar se preparan en función de la composición de las piezas mediante un tratamiento de limpieza superficial, elegido de entre un tratamiento mecánico, un tratamiento químico, un tratamiento térmico/eléctrico de flameado oxidante superficial, y/o el paso por un baño de pulverización.

6. Procedimiento de ensamblaje según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el posicionamiento de los parches (2, 2a a 2d) se realiza por adhesión según una operación elegida de entre un tratamiento térmico a una temperatura intermedia en el caso de una resina epoxi bifásica, que presenta una polimerización parcial a esta temperatura inferior a la temperatura de polimerización total, un tratamiento químico para la formación de enlaces reactivos en el caso de piezas de material termoplástico, y un aditivo de pegado a los parches (2, 2a a 2d) .

7. Procedimiento de ensamblaje según la reivindicación anterior, en el que el aditivo de pegado se elige de entre resinas que aportan un poder adherente, denominadas resinas adhesivas, y de los adherentes químicos, siendo este aditivo activo desde la temperatura ambiente y fusible por calor a temperaturas de 50 °C a 60 °C.

8. Procedimiento de montaje según una cualquiera de las reivindicaciones 6 o 7, en el que el tratamiento térmico para adherencia de los parches (2, 2a a 2d) se realiza en un entorno en el que la temperatura del aire, de las piezas (100, 300; 50a, 50b; 600, 700) y del parche (2, 2a a 2d) está comprendida entre 5 y 50 °C, manteniéndose la humedad relativa inferior a 85%.

9. Procedimiento de ensamblaje según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que se realiza un posicionamiento previo de los parches (2, 2a a 2d) a lo largo de la línea (11) de costura mediante una operación elegida de entre la fijación de una plantilla, un encintado de los parches (2, 2a a 2d) y un centrado de localización.

10. Procedimiento de ensamblaje según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los parches (2, 2a a 2d) se recubren con una película protectora amovible para protegerlos durante el paso de las piezas (100, 300; 50a, 50b; 600, 700) en fase de ensamblaje.

11. Procedimiento de ensamblaje según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el aporte de energía de ensamblaje proporcionado sucesiva y localmente a lo largo de la costura (11) se elige de entre un aporte térmico, proporcionado por un utillaje de boquilla (4) de calentamiento portátil, un aporte por radiación UV y por radiación ionizante.

12. Procedimiento de ensamblaje según la reivindicación anterior, en el que el aporte térmico proporciona localmente una temperatura que puede superar hasta en 5 °C la temperatura máxima admitida en el entorno de montaje.

13. Procedimiento de ensamblaje según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que un control de pegado de al menos un parche (2, 2a a 2d) se realiza por un material (21) conductor eléctricamente dispuesto en la periferia de los parches (2, 2a a 2d) que sirve como marcador de localización por detección electromagnética.

14. Procedimiento de ensamblaje según la reivindicación 4, en el que el control de polimerización de al menos un parche (2, 2a a 2d) se realiza por detección óptica, a través de la perforación (12), de un cambio de color del parche (2, 2a a 2d) correspondiente a un cambio de fase.

15. Procedimiento de montaje según la reivindicación anterior, en el que la detección óptica se realiza, preferentemente, por detección a través de la perforación (12), acoplándose entonces medios de detección al utillaje de boquilla (4) de calentamiento, por una sonda y por un método de formación de imágenes.

16. Procedimiento de ensamblaje según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el ensamblaje de los bordes (5a, 5b) de dos piezas superpuestas (50a, 50b) incluye una presurización mediante un utillaje (51, 52) de ensamblaje.

17. Procedimiento de ensamblaje según la reivindicación anterior, en el que el marcador (21) actúa también como guía para el avance del medio (4) de calentamiento.

18. Estructura de transporte que comprende piezas (100, 300; 50a, 50b; 600, 700) ensambladas por el procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que incluye al menos dos piezas (100, 300; 50a, 50b; 600 , 700) de revestimiento que se extienden en continuidad y que terminan en bordes superpuestos (1, 3; 5a, 5b; 6; 7) y fijados mediante al menos un parche (2, 2a a 2d) formado por el sustrato de resina epoxi polimerizada en conexión con los bordes (1, 3 ; 5a, 5b; 6, 7) de las piezas (100, 300; 50a, 50b; 600, 700), caracterizada por que una de las piezas (100; 50a; 600) de revestimiento incluye orificios (12) de perforación a lo largo de una línea (11) de costura formada en línea con los parches (2, 2a a 2d).

19. Estructura de transporte según la reivindicación anterior, en la que el parche (2, 2a a 2d) presenta una forma global elegida de entre una forma circular, una forma oblonga, una forma rectangular y una banda, con un grosor comprendido entre 0,1 mm y 90 mm.

20. Estructura de transporte según una cualquiera de las reivindicaciones 18 o 19, en la que el parche (2, 2a a 2d) incluye un aditivo de conformación elegido de entre una cera, un agente plastificante y/o un antioxidante.

21. Estructura de transporte según una cualquiera de las reivindicaciones 18 a 20, en la que el parche (2, 2a a 2d) comprende al menos un aditivo elegido de entre un agente de variación de dilatación térmica, un colorante y/o un acelerador de polimerización.

22. Estructura de transporte según una cualquiera de las reivindicaciones 18 a 21, en la que el parche (2, 2a a 2d) incluye un anillo (21) de material eléctricamente conductor, de grosor (21e) inferior al (2e) del parche (2, 2a a 2d).

23. Estructura de transporte según una cualquiera de las reivindicaciones 18 a 22, en la que los bordes (1, 3; 5a, 5b; 6, 7) de las piezas (100, 300; 50a, 50b; 600, 700) están adelgazados enfrentados entre sí para formar una continuidad de grosor del revestimiento.

24. Estructura de transporte según una cualquiera de las reivindicaciones 18 a 23, en la que, en el caso de que la estructura de transporte sea un aerodino, las piezas (100, 300; 50a, 50b; 600, 700) de revestimiento forman una parte del aerodino elegida de entre un fuselaje, un ala y/o una sección de cola.