ES2940247T3 - Procedimiento de fijación y sistema de fijación - Google Patents

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Abstract

Se describen un sistema de sujeción y un método para sujetar un elemento de sujeción hecho de un primer material a un sustrato hecho de un material de sustrato. En dicho método, se hace un agujero ciego en el sustrato y se ancla un elemento de sujeción en el agujero ciego. Un eje del elemento de sujeción define una dirección de sujeción y tiene una superficie circunferencial que está inclinada o escalonada con respecto a la dirección de sujeción. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento de fijación y sistema de fijación
La presente invención se refiere a un procedimiento para fijar un elemento de fijación a un sustrato en el que se genera un agujero ciego en el sustrato y un elemento de fijación se ancla en el agujero ciego. Además, la invención se refiere a un sistema de fijación con un sustrato y un elemento de fijación fijado al mismo.
Existen procedimientos y sistemas de fijación conocidos en los que un eje del elemento de fijación tiene una área frontal que apunta en una dirección de fijación, es decir, es roma, y un área perimetral está conectada al área frontal. Las dimensiones exteriores del área frontal exceden un diámetro del orificio ciego, de modo que el eje desplaza parte del material del sustrato cuando se clava en el orificio ciego y se suelda al área perimetral con el sustrato. La soldadura contribuye a la fuerza de sujeción del elemento de fijación al sustrato.
Por la publicación EP 2157322 A1 se conoce un procedimiento para fijar un elemento de fijación a un sustrato, en el que primero se pega un disco metálico al sustrato y luego en la pila así formada así a partir del disco metálico y del sustrato se genera un agujero ciego. Debido al engrosamiento local del sustrato por medio del disco metálico pegado, al clavar un elemento de fijación en el orificio ciego se genera suficiente calor por fricción para lograr una unión por adherencia de materiales entre el elemento de fijación y el sustrato.
El objetivo de la presente invención es proporcionar un procedimiento de fijación y un sistema de fijación en el que se asegure una gran fuerza de sujeción del elemento de fijación sobre el sustrato a una determinada profundidad de orificio ciego.
El objetivo se logra, por un lado, mediante un procedimiento para fijar un elemento de fijación, que consiste en un primer material, sobre un sustrato, que consiste en un material de sustrato, en el que se genera un orificio ciego que define una dirección de profundidad con un diámetro de orificio ciego en el sustrato, se proporciona un elemento de fijación, que tiene un eje, que define una dirección de fijación, con un área frontal que apunta esencialmente en la dirección de fijación y con un área perimetral inmediatamente adyacente al área frontal, y el eje se clava en el orificio ciego para anclar el elemento de fijación en el agujero ciego. Las dimensiones exteriores del área frontal exceden el diámetro del orificio ciego, de modo que el eje desplaza parte del material del sustrato en la dirección de profundidad cuando se clava en el orificio ciego y se suelda con el sustrato sobre el área perimetral. El área perimetral está inclinada o escalonada en relación con la dirección de fijación.
El objetivo se logra, por otro lado, mediante un sistema de fijación que comprende un sustrato, que consiste en un material de sustrato, y un elemento de fijación que tiene un eje de definición de dirección de fijación con un área frontal que esencialmente apunta en la dirección de fijación y con un área perimetral inmediatamente adyacente al área frontal, en cuyo caso el eje está soldado al sustrato, y el área perimetral está inclinada o escalonada con respecto a la dirección de fijación.
Una forma de realización ventajosa se caracteriza porque el elemento de fijación tiene un área de anclaje que está anclada en el orificio ciego y tiene el eje, y una zona de conexión que sobresale después del anclaje del elemento base para conectar una pieza de montaje con el elemento de fijación.
Una forma de realización ventajosa se caracteriza porque un área de sección transversal del eje, orientada perpendicular a la dirección de fijación, tiene dimensiones externas que aumentan constantemente partiendo del área frontal a lo largo de la dirección de fijación. Preferiblemente, el área de la sección transversal tiene la forma de un círculo, en cuyo caso las dimensiones exteriores comprenden un diámetro del círculo. De modo particularmente preferible, el área perimetral tiene la forma de un cono truncado.
Una forma de realización ventajosa se caracteriza porque el área perimetral tiene varios ángulos de inclinación diferentes en relación con la dirección de montaje, comenzando desde el área frontal en la dirección de fijación. Una forma de realización ventajosa se caracteriza porque un ángulo de inclinación del área perimetral en relación con la dirección de fijación está entre 1 ° y 6 °. Preferiblemente, el ángulo de inclinación está entre 1,5° y 5°, más preferiblemente entre 2° y 4°.
Una forma de realización ventajosa se caracteriza porque el área frontal comprende en su borde un chaflán de inserción particularmente perimetral para una inserción más fácil del eje en el orificio ciego. Preferiblemente, el chaflán de inserción comprende un bisel.
Una forma de realización ventajosa se caracteriza porque el diámetro del agujero ciego permanece igual en la dirección de profundidad.
Una forma de realización ventajosa se caracteriza porque el agujero ciego se perfora en el sustrato. Preferiblemente, una profundidad T del agujero ciego está predeterminada por medio de un taladro de tope. También preferiblemente, una profundidad T del agujero ciego está predeterminada por medio de un tope de profundidad.
Una forma de realización ventajosa se caracteriza porque el agujero ciego en la dirección de profundidad tiene una profundidad T, y T < 10 mm. Se prefiere la profundidad T < 8 mm; más preferiblemente, la profundidad T < 6 mm. Una forma de realización ventajosa se caracteriza porque el eje se clava linealmente en el agujero ciego. Un aparato de clavar pernos se utiliza preferiblemente para este propósito.
Una forma de realización ventajosa se caracteriza porque un ángulo de clavado entre una superficie del sustrato y la dirección de profundidad es de al menos 80°. Preferiblemente, el ángulo de clavado es de al menos 85°, más preferiblemente 90°.
Una forma de realización ventajosa se caracteriza porque el primer material comprende un metal o una aleación. De modo particularmente preferible, el primer material consiste en un metal o una aleación.
Una forma de realización ventajosa se caracteriza porque el material del sustrato comprende un metal o una aleación. De modo particularmente preferible, el material del sustrato consiste en un metal o una aleación.
La invención se explica con más detalle a continuación por medio de ejemplos de realización con referencia a los dibujos.
La figura 1 muestra un sistema de fijación en una vista transversal,
La figura 2 muestra un elemento de fijación en una vista parcial, y
La figura 3 muestra un elemento de fijación en una vista parcial.
En la Fig. 1 se muestra un sistema de fijación 10 con un sustrato 20, compuesto por un material de sustrato, y un elemento de fijación 30. El elemento de fijación 30 tiene una zona de anclaje 31 y una zona de conexión 32 que sobresale del elemento base después del anclaje. La zona de anclaje 31 se utiliza para anclar el elemento de fijación 30 en el sustrato 20, y la zona de conexión 32 se utiliza para conectar una pieza de montaje, no mostrada, con el elemento de fijación 30. Para este propósito, la zona de conexión 32 comprende una rosca externa 33 con un diámetro de rosca dG de, por ejemplo, 8 mm o 10 mm. La zona de anclaje 31, en cambio, tiene un diámetro exterior menor, de modo que el elemento de fijación 30 entre la zona de anclaje 31 y la zona de conexión 32 tiene un hombro de tope 34. El hombro de tope 34 descansa sobre una superficie 21 del sustrato 20, directa u opcionalmente indirectamente sobre un disco de sellado no mostrado, si la zona de anclaje 31 está anclada en el sustrato 20. La zona de anclaje 31 comprende un eje que define una dirección de fijación 40 con un área frontal 60 que tiene un diámetro de cara frontal dS , que apunta esencialmente en la dirección de fijación 40, y con un área perimetral 70 inmediatamente adyacente al área frontal 60. Un área de sección transversal del eje 50, orientada perpendicularmente a la dirección de fijación 40, tiene la forma de un círculo cuyo diámetro aumenta constante y uniformemente desde el área frontal 60 en la dirección de fijación 40, de modo que el área perimetral 70 tiene la forma de un cono truncado. Un ángulo de apertura cónica de este cono truncado es de 6°, de modo que el área perimetral 70 está inclinada con respecto a la dirección de fijación 40 en un ángulo de 3°. El diámetro del área de la sección transversal del eje 50 aumenta luego desde el diámetro de área frontal dS hasta un diámetro máximo del eje dmax. El diámetro del área frontal dS es, por ejemplo, de 4,3 mm, 4,9 mm o 5,0 mm, el diámetro máximo del eje dmax es, por ejemplo, de 5,2 mm, 5,4 mm o 5,8 mm, cada uno con una longitud de eje L de, por ejemplo, 6,7 mm o 7,5 mm.
La zona de anclaje 31 y la zona de conexión 32 están hechas de una sola pieza de un primer material soldable como, por ejemplo, un metal o una aleación como el acero. El material del sustrato también comprende un material soldable como, por ejemplo, un metal o una aleación como el acero. El sustrato 20 comprende, en particular, un recubrimiento dispuesto en su superficie, por ejemplo, una capa de protección contra la corrosión que preferiblemente también comprende un material soldable como, por ejemplo, metal o una aleación como el acero. Para fijar el elemento de fijación 30 al sustrato 20, primero se perfora un orificio ciego 80, que define una dirección de profundidad 90, con un diámetro de orificio ciego dL constante en la dirección de profundidad 90 y con una profundidad T en el sustrato 20. El diámetro del orificio ciego dL y la profundidad T están preferiblemente predeterminados por medio de un taladro escalonado. La profundidad T es, por ejemplo, de 6 mm, el diámetro del orificio ciego dL es preferiblemente al menos 0,1 mm más pequeño que el diámetro del área frontal dS , más preferiblemente al menos 0,2 mm más pequeño que el diámetro del área frontal dS, por ejemplo 0,2 mm, 0,25 mm o 0,3 mm más pequeño que el diámetro del área frontal dS . Preferiblemente, el diámetro del orificio ciego dL es menos de 0,98 veces el diámetro del área frontal dS , más preferiblemente menos de 0,96 veces el diámetro del área frontal dS . A partir de entonces, el eje 50 se clava linealmente en el orificio ciego 80, por ejemplo, utilizando un aparato de clavar pernos. Un ángulo de clavado entre la superficie 21 del sustrato 20 y la dirección de profundidad 90 es de 90°, de modo que la dirección de fijación 40 coincide con la dirección de profundidad 90.
Debido al hecho de que el diámetro del orificio ciego dL es menor que el diámetro del área frontal dS, cuando se clava en el orificio ciego 80, el eje 50 desplaza una parte del material del sustrato en la dirección de profundidad 90. El calor resultante provoca una soldadura del eje 50 al área perimetral 70 con el sustrato 20 en el agujero de perforación 80. Inclinando el área perimetral 70 con respecto a la dirección de fijación 40, se mejora esta soldadura y/o un tensionado del eje 50 en el orificio ciego 80 y se aumenta una fuerza de sujeción del elemento de fijación 30 sobre el sustrato 20.
Se observa un aumento significativo en la fuerza de sujeción del elemento de fijación sobre el sustrato en un ángulo de inclinación del área perimetral con respecto a la dirección de fijación superior a 1°, en cuyo caso a un ángulo de inclinación superior a 6° el gasto de energía para el desplazamiento del material del sustrato a expensas de la soldadura aumenta significativamente. Por ejemplo, con una energía de inyección habitual de 80 julios, el ángulo de inclinación del área perimetral con respecto a la dirección de fijación es, por lo tanto, ventajosamente de 1° a 6°. Preferiblemente, el ángulo de inclinación es de 1,5° a 5°, más preferiblemente de 2° a 4°.
El área frontal 60 comprende en su borde un chaflán 61 perimetral formado como un bisel perimetral para facilitar la inserción del eje 50 en el orificio ciego 80. Un diámetro mínimo dmin del chaflán 61 es ventajosamente menor que el diámetro del orificio ciego dL. Un ángulo de apertura cónica del chaflán 61 es preferiblemente de 60° a 150°, más preferiblemente de 75° a 135°, por ejemplo, de 90° o de 120°.
En la Fig. 2, un elemento de fijación 230 se muestra en una vista parcial. El elemento de fijación 230 comprende una zona de anclaje 231 con un eje 250 que define una dirección de fijación 240. El eje 250 tiene una área frontal 260 que apunta esencialmente en la dirección de fijación 240 y un área perimetral 270 inmediatamente adyacente al área frontal 260. El área perimetral 270 tiene la forma de varios, en particular exactamente dos tocones cónicos, de modo que el área perimetral 270, con respecto a la dirección de fijación 240, comenzando desde el área frontal 260 en la dirección de fijación 240, tiene varios ángulos de inclinación diferentes. Un ángulo de apertura cónica de estos tocones cónicos aumenta en la dirección de fijación 240, de modo que el eje 250 se ensancha cada vez más en la dirección de fijación 240. Además, el elemento de fijación 230 coincide esencialmente con el elemento de fijación 30 mostrado de la Fig. 1.
En la Fig. 3 se muestra un elemento de fijación 330 en vista parcial. El elemento de fijación 330 comprende una zona de anclaje 331 con un eje 350 que define una dirección de montaje 340. El eje 350 tiene una área frontal 360 que apunta esencialmente en la dirección de fijación 340 y un área perimetral 370 inmediatamente adyacente al área frontal 360. Con respecto a la dirección de fijación 340, a partir del área frontal 360 en la dirección de fijación 340, el área perimetral 370 tiene un ángulo de inclinación que aumenta gradualmente, de modo que el eje 350 se expande en la dirección de fijación 340 en forma de trompeta. Además, el elemento de fijación 330 coincide esencialmente con elemento de fijación 30 mostrado representado en la figura 1.
En ejemplos de realización no representados, el eje se ensancha en la dirección de fijación, de modo que el área perimetral se escalona con respecto a la dirección de fijación.
La invención fue descrita por medio de un procedimiento para fijar un elemento de fijación a un sustrato. Las características de las formas de realización descritas también pueden combinarse arbitrariamente dentro de un solo sistema de fijación o en un solo procedimiento. Cabe señalar que el procedimiento según la invención también es adecuado para otros fines.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento para fijar un elemento de fijación (30), consistente en un primer material, a un sustrato (20) consistente en un material de sustrato, que tiene los siguientes pasos procedimentales:
- generar un agujero ciego (80), que define una dirección de profundidad, con un diámetro de agujero ciego en el sustrato (20),
- proporcionar un elemento de fijación (30) que tiene un eje (50), que define una dirección de fijación, con una área frontal (60) que apunta esencialmente en la dirección de fijación y con un área perimetral (70) directamente adyacente al área frontal (60),
- clavar el eje en el agujero ciego (80) para anclar el elemento de fijación (30) en el agujero ciego (80), en donde las dimensiones exteriores del área frontal (60) exceden el diámetro del orificio ciego, de modo que el eje (50) desplaza una parte del material del sustrato en la dirección de profundidad al clavarse en el agujero ciego (80) y se suelda con el sustrato (20) sobre el área perimetral (70),
y en donde el área perimetral (70) está inclinada o escalonada en relación con la dirección de fijación.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el elemento de fijación (30) tiene una zona de anclaje (31) que está anclada en el orificio ciego (80) y tiene el eje (50), y tiene una zona de conexión (32) que sobresale del elemento base después del anclaje para conectar una pieza de montaje con el elemento de fijación (30).
3. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que un área de sección transversal del eje orientada perpendicularmente a la dirección de fijación tiene dimensiones externas que aumentan constantemente desde el área frontal (60) a lo largo de la dirección de fijación.
4. Procedimiento según la reivindicación anterior, en el que el área de la sección transversal tiene la forma de un círculo, y en el que las dimensiones exteriores comprenden un diámetro del círculo.
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el área perimetral (70) tiene la forma de un cono truncado.
6. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el área perimetral (70) tiene varios ángulos diferentes de inclinación con respecto a la dirección de fijación, a partir del área frontal (60) en la dirección de fijación.
7. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el eje (50) se clava linealmente en el orificio ciego (80), en particular por medio de un dispositivo de clavar pernos.
8. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el primer material y/o el material de sustrato comprende un metal o una aleación, en particular consiste en un metal o aleación.
9. Sistema de fijación que comprende un sustrato (20) consistente en un material de sustrato y un elemento de fijación (30) que comprende un eje (50) que define una dirección de fijación (50) con una área frontal (60) que apunta esencialmente en la dirección de fijación y con un área perimetral (70) inmediatamente adyacente al área frontal (60), en donde el eje (50) está soldado con el sustrato (20), y en donde el área perimetral (70) está inclinada o escalonada con respecto a la dirección de fijación.
10. Sistema de fijación según la reivindicación anterior, en el que el elemento de fijación (30) tiene una zona de anclaje (31), que está anclada en el orificio ciego (80), y el eje (50) y tiene una zona de conexión (32) que sobresale del elemento base para conectar una pieza de montaje con el elemento de fijación (30).
11. Sistema de fijación según una de las reivindicaciones 9 a 10, en el que un área de sección transversal del eje, orientada perpendicularmente a la dirección de fijación, tiene dimensiones externas que aumentan constantemente a partir del área frontal (60) a lo largo de la dirección de fijación.
12. Sistema de fijación según la reivindicación anterior, en el que el área de la sección transversal tiene la forma de un círculo, y en el que las dimensiones exteriores comprenden un diámetro del círculo.
13. Sistema de fijación según una de las reivindicaciones 9 a 12, en el que el área perimetral (70) tiene la forma de un cono truncado.
14. Sistema de fijación según una de las reivindicaciones 9 a 13, en el que el área perimetral (70) tiene varios ángulos diferentes de inclinación en relación con la dirección de fijación, a partir del área frontal (60) en la dirección de fijación.
15. Sistema de fijación según una de las reivindicaciones 9 a 14, en el que el primer material y/o el material del sustrato comprende un metal o una aleación, en particular consiste en un metal o en una aleación.
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