ES2955060T3 - Elemento de conexión para conectar al menos dos componentes de forma no desmontable y disposición compuesta - Google Patents

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Abstract

La invención se refiere a un elemento de conexión (10) para conectar al menos dos componentes (12.1, 12.2) de forma no liberable mediante soldadura por fricción mientras se gira el elemento de conexión (10) alrededor de un eje longitudinal (10.1) de la conexión. elemento (10). El elemento de conexión (10) comprende: - un eje (10.2 - 10.4) que está formado a lo largo del eje longitudinal (10.1) y comprende un extremo del eje (10.2) en un extremo libre del eje (10.2 - 10.4) para penetrar al menos un componente (12.1), y - un cabezal (10.5), que está conectado al eje (10.2 - 10.4), para transmitir un par alrededor del eje longitudinal (10.1) desde una herramienta rotativa al eje (10.2 - 10.4), donde el extremo del eje (10.2) tiene una cara del extremo del eje (10.21) que presenta una envoltura convexa (10.22) que avanza de forma roma. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Elemento de conexión para conectar al menos dos componentes de forma no desmontable y disposición compuesta
La presente invención se refiere a un elemento de conexión para conectar de forma no desmontable al menos dos componentes mediante soldadura por fricción, así como a una disposición compuesta con al menos un elemento de conexión que une al menos dos componentes mediante soldadura por fricción.
En la tecnología de unión automatizada de materiales o componentes metálicos, el tiempo de procesamiento o la velocidad de procesamiento representa un factor esencial de productividad y coste. Por tanto, el requisito de tiempos de procesamiento más cortos está generalizada. Sin embargo, este requisito puede chocar con condiciones secundarias técnicas, como por ejemplo una fuerza axial elevada sobre el elemento de unión durante la unión mediante soldadura por fricción, lo que resulta en un aumento del tiempo de procesamiento, o con el requisito de reducir la cantidad de virutas de metal al girar el elemento de unión.
Por el documento DE 102009006775 A1 se conoce un elemento de unión para unir dos piezas de trabajo adyacentes. Una sección de penetración del elemento de unión tiene un saliente esférico con una forma destinada a facilitar la penetración del elemento de unión en la primera pieza de trabajo, como por ejemplo un borde anular, un filo o un rebaje en forma de hendidura.
La formación de salientes de la sección de penetración provoca el mecanizado de las piezas de trabajo. Este procesamiento está asociado con problemas tales como, por ejemplo, un aumento en la cantidad de virutas de metal al girar el elemento de unión y una resistencia insuficiente de la unión producida.
Por el documento DE 102010017550 A1 se conoce un elemento de unión para realizar una unión soldada por fricción de al menos dos componentes en forma de placa. El elemento de unión presenta un perfil no circular en forma de rosca, a través del cual debe ser conducido selectivamente el material desplazado.
Tal mecanizado implica problemas tales como un aumento en la cantidad de virutas de metal al girar el elemento de conexión y un aumento en el tiempo de procesamiento debido a un aumento en la fuerza requerida y a aplicar sobre el elemento de conexión.
Por lo tanto, el objetivo de la presente invención es eliminar o al menos eliminar parcialmente las desventajas descritas anteriormente en un elemento de conexión o elemento de unión. En particular, el objetivo de la presente invención es proporcionar un elemento de conexión para conectar de forma no desmontable al menos dos componentes mediante soldadura por fricción y una disposición compuesta con al menos un elemento de conexión, mejorándose la resistencia de la conexión generada y/ o volviéndose más eficiente la producción de la conexión y lográndose preferiblemente una reducción del desperdicio de material y/o del tiempo de procesamiento generado durante la conexión.
El objetivo anterior se resuelve mediante las reivindicaciones independientes. Por consiguiente, el objetivo se soluciona mediante un elemento de conexión para conectar de forma no desmontable al menos dos componentes mediante soldadura por fricción con las características de la reivindicación 1 y mediante una disposición compuesta con al menos un elemento de conexión que une al menos dos componentes mediante soldadura por fricción, con las características de la reivindicación 10. Otras características y detalles de la invención se desprenden de las reivindicaciones subordinadas, de la descripción y de los dibujos. Las características y detalles que se describen en relación con el elemento de conexión también son válidos en relación con la disposición compuesta y viceversa, de modo que con respecto a la divulgación siempre se haga referencia o se pueda hacer una referencia mutua a los aspectos individuales de la invención. Según un primer aspecto, el objetivo se soluciona mediante un elemento de conexión, para conectar de forma no desmontable al menos dos componentes, en particular en forma de placa, mediante soldadura por fricción al girar el elemento de conexión alrededor de un eje longitudinal del elemento de conexión. Por conexión se entiende unión y el elemento de conexión es un elemento de unión o un elemento de conexión por soldadura por fricción.
El elemento de conexión incluye:
- un árbol formado a lo largo del eje longitudinal con un frente de árbol en un extremo libre del árbol para penetrar en al menos un componente, y
- un cabezal conectado al árbol para transmitir un par de giro alrededor del eje longitudinal desde una herramienta de torneado hasta el árbol.
La parte frontal de árbol presenta una superficie frontal de árbol orientada hacia una zona exterior que presenta una envoltura convexa y/o una forma convexa. La envoltura tiene un trazado romo o la superficie frontal de árbol tiene un trazado romo. La superficie frontal de árbol presenta varias cavidades y elevaciones y la superficie frontal de árbol está configurada de tal manera que la superficie frontal de árbol, durante la soldadura por fricción para la conexión de forma no desmontable de al menos dos componentes, no genere desechos de material.
En el presente caso, los términos "frontal del árbol" y "superficie frontal de árbol" se utilizan de manera equivalente con respecto a la forma de la parte frontal de árbol o de la superficie frontal de árbol o se refieren al mismo objeto. Pero además, la parte frontal de árbol, a diferencia de la superficie frontal de árbol, puede designar una zona interior del objeto en cuestión. Cuando se hace referencia a un trazado de la superficie frontal de árbol, se habla de un trazado espacial 2D.
Por envolvente de la superficie frontal de árbol debe entenderse una superficie que envuelve la superficie frontal de árbol y cuyos puntos unen entre sí máximos relativos de la superficie frontal de árbol. Un máximo relativo de la superficie frontal de árbol es preferiblemente una elevación de la superficie frontal de árbol en forma de montaña o colina, pudiendo presentar la superficie frontal de árbol una gran cantidad de máximos relativos. Los máximos relativos son preferentemente puntos de apoyo de una superficie de interpolación 2D, siendo la interpolación preferentemente lineal o formada por ranuras. La superficie de interpolación 2D conecta preferentemente entre sí los máximos relativos o puntos de apoyo y de este modo puede formar la envolvente.
La envolvente de la superficie frontal de árbol es convexa si se puede representar mediante una función convexa en un plano de corte a través de la envolvente. El plano de corte es preferiblemente un plano de corte longitudinal que comprende el eje longitudinal o un plano de sección transversal perpendicular al eje longitudinal. Una función es convexa si se cumplen las siguientes condiciones para todo el rango de la función:
- una sección de línea entre dos puntos cualesquiera en la gráfica de la función se encuentra encima de la gráfica, es decir, en un área interior del frontal del árbol o de la envolvente, y
- la segunda derivada de la función es mayor que cero.
Una superficie, preferentemente la superficie frontal de árbol o su envolvente, tiene entonces un trazado romo si no es puntiaguda, angular o con bordes afilados. Una superficie tiene preferiblemente un trazado romo cuando la superficie está representada o puede representarse en el plano de sección longitudinal o en el plano de sección transversal mediante una función continua, cuya primera derivada es continua entre los bordes de la función.
Una superficie con un trazado romo puede considerarse una superficie roma. Una superficie frontal de árbol con un saliente que presenta un borde anular, un filo o un rebaje en forma de hendidura se considera angular o con bordes afilados y no tiene un trazado romo. En particular, la envolvente de una superficie frontal de árbol de este tipo no presenta un trazado romo.
Según un segundo aspecto, el objetivo se consigue según el primer aspecto mediante una disposición compuesta que comprende al menos dos componentes y al menos un elemento de conexión según la invención, a través del cual los componentes están conectados de forma no desmontable mediante soldadura por fricción.
Los componentes tienen preferentemente forma de placa y/o de chapa. Sin embargo, los componentes también pueden diseñarse de forma diferente. Por ejemplo, un primer componente, que es el primero en ser atravesado por el elemento de conexión, puede tener forma de placa. Un segundo componente, sobre el que se coloca plano el primer componente y está unido mediante el elemento de conexión, puede tener forma de paralelepípedo o de cubo o de cualquier forma, siempre que presente una superficie zonalmente plana a la que puede aplicarse el primer componente.
Al establecer la conexión, el elemento de conexión puede atornillarse primero mediante giro y presión axial en al menos un primer componente, moverse a través del mismo y presionarse en un componente posterior sin perforarlo. Debido a la fricción que se produce al atornillar y presionar, el elemento de conexión y el material circundante contactado se calientan, por lo que el material del componente se vuelve deformable y es desplazado por el elemento de conexión que avanza, de modo que el elemento de conexión está unido por ajuste de material con los componentes correspondientes mientras los componentes se mantienen en contacto entre sí.
La forma de la superficie del elemento de conexión que contacta con los componentes los frota, los reblandece, los forma y penetra, en particular la forma de la superficie frontal de árbol y/o de una superficie exterior de árbol de la zona de árbol de penetración, es en gran medida responsable de la generación de la fricción entre el elemento de conexión y los componentes y, por tanto, de la eficiencia de la soldadura por fricción. La característica en la que la superficie frontal de árbol presenta i) una forma convexa con un trazado romo y/o ii) una envolvente convexa con un trazado romo tiene un efecto ventajoso
- durante el establecimiento de la conexión, debido a las estructuras o formas de las superficies que provocan un aumento de la fricción, se produce una mayor entrada de calor durante el contacto entre la superficie frontal de árbol y el componente a soldar , con lo que se logra una reducción del tiempo del proceso.
- una reducción del desperdicio de material que se produce al establecer la conexión, porque debido a la ausencia de bordes, en particular de bordes afilados, o de puntas, se evita una generación de virutas al atornillar el elemento de conexión, y
- se consigue una resistencia mejorada de la conexión establecida, porque el material de componente desplazado no se expulsa en forma de virutas volantes, sino que se produce en forma de material con tensión de flujo reducida, lo que refuerza la conexión entre el elemento de conexión y los componentes después del enfriamiento.
En un perfeccionamiento preferido de la invención, la superficie frontal de árbol tiene una forma de superficie roma, que presenta una estructura de superficie que se diferencia de un segmento de carcasa esférico con elementos que aumentan la fricción. La superficie frontal de árbol comprende preferentemente al menos uno de los siguientes elementos que aumentan la fricción:
- La superficie frontal de árbol presenta varias cavidades y elevaciones en forma de montañas, colinas y valles, que están distribuidas de manera uniforme o, en su caso, desigual.
- La superficie frontal de árbol está diseñada como una pelota de golf. El término similar a una pelota de golf describe una estructura de superficie (estructura de pelota de golf) con cavidades y elevaciones, que puede presentar preferentemente una envolvente configurada como segmento de carcasa esférico. Las cavidades y elevaciones pueden estar configurada, por ejemplo, uniformes y/o repetirse periódicamente.
- La superficie frontal de árbol presenta en el plano en sección longitudinal y/o en el plano en sección transversal un contorno ondulado. Un contorno ondulado puede incluir una forma sinusoidal, o una forma de diente de sierra (triangular) con esquinas cortadas o romas, o una forma de rectángulo con esquinas cortadas o romas.
Las estructuras de superficie o las formas de superficie descritas provocan un aumento de la fricción o del coeficiente de fricción entre la superficie frontal de árbol y los componentes. La fricción más fuerte provoca a su vez un mayor desarrollo de calor en la superficie de contacto o superficie de fricción y/o un efecto de abrasión más fuerte y puede facilitar ventajosamente el avance del elemento de conexión y provocar una eficiencia aumentada de la soldadura por fricción así como una reducción del tiempo de procesamiento o el tiempo de ciclo, sin que se genere ningún desperdicio de material, por ejemplo virutas.
En un perfeccionamiento preferido de la invención, la envolvente de la superficie frontal de árbol tiene en el plano en sección longitudinal un contorno redondo o arqueado. De esta manera se consigue ventajosamente una reducción del desperdicio de material que se produce durante el establecimiento de la conexión, ya que debido a la ausencia de aristas, en particular de bordes afilados o de puntas, se impide la formación de virutas al atornillar el elemento de conexión.
En general, la forma redonda o roma de las secciones del elemento de conexión que penetran en los componentes, incluida la superficie frontal de árbol y la superficie exterior de la zona de moldeo, así como los elementos que aumentan la fricción previstos en estas secciones, garantizan que se provoque una mayor fricción y De este modo se consigue una mayor eficacia de la soldadura por fricción y al mismo tiempo se evita que las secciones penetrantes queden atrapadas.
Según otro perfeccionamiento preferido de la invención, la envolvente de la cara frontal del árbol está configurada con simetría de rotación respecto al eje longitudinal y/o presenta un contorno circular en el plano en sección transversal. Ventajosamente, esto facilita la fabricación y reduce los costes de fabricación (un elemento simétrico en rotación es más fácil y económico de producir que un elemento simétrico en rotación).
En otro perfeccionamiento preferido de la invención, la envolvente de la superficie frontal de árbol presenta en el plano en sección longitudinal un contorno circular o parabólico o elíptico. En combinación con la forma simétrica en rotación, un contorno de este tipo tiene el efecto ventajoso de una buena fricción, evitando al mismo tiempo un desperdicio de material y, al mismo tiempo, siendo fácil de fabricar y con bajos costes de fabricación.
Según un perfeccionamiento preferido de la invención, el árbol comprende al menos dos secciones que incluyen una sección de conformación que se extiende desde el extremo libre del árbol y una sección de sujeción que se extiende desde la cabeza del árbol. La sección de sujeción forma una parte superior del árbol, que sujeta la cabeza y la sección de conformación forma una parte inferior del árbol, que se conecta con la parte frontal de árbol y, junto con la parte frontal de árbol, contribuye a generar una mayor fricción entre el elemento de conexión y los componentes y, por tanto, a un mayor efecto de soldadura por fricción.
En un perfeccionamiento preferido de la invención, la sección de conformación tiene en el plano en sección transversal un contorno poligonal, es decir de varios o múltiples lados con esquinas redondeadas, siendo preferiblemente las distancias entre las esquinas i) de igual longitud para provocar un movimiento de rotación uniforme durante la soldadura por fricción, y/o ii) siendo rectas y/o curvadas en algunas áreas para provocar una fricción elevada entre el elemento de conexión y los componentes evitando al mismo tiempo el desperdicio.
Según otro perfeccionamiento preferido de la invención, el contorno poligonal de la sección de conformación presenta al menos tres, cuatro o seis esquinas. Ventajosamente, esto da como resultado una fricción elevada entre el elemento de conexión y los componentes, evitando al mismo tiempo desperdicios y manteniendo bajos los costes de producción del elemento de conexión.
En un perfeccionamiento preferido de la invención, una superficie exterior de la sección de conformación es plana en algunas zonas, comprendiendo la superficie exterior de la sección de conformación preferiblemente al menos tres secciones de superficie planas o aproximadamente planas. Por una forma aproximadamente plana debe entenderse una forma ligeramente curvada que se desvía sólo ligeramente de la forma plana. Ventajosamente, esto da como resultado un trazado romo de la superficie exterior o de la superficie de contacto y al mismo tiempo una fricción elevada entre el elemento de conexión y los componentes, evitando al mismo tiempo desperdicios.
En un perfeccionamiento preferido de la invención, la sección de conformación es cilíndrica o aproximadamente cilíndrica. Por forma cilíndrica debe entenderse en este caso una forma en la que el contorno de la sección de conformación discurre paralelo o aproximadamente paralelo al eje longitudinal en un plano en sección longitudinal, no siendo necesario que la sección de conformación sea simétrica en rotación con respecto al eje longitudinal.
Además, según un perfeccionamiento preferido de la invención, la sección de conformación presenta en el plano en sección transversal un contorno zonalmente arqueado o rectilíneo. Preferiblemente, la sección de conformación tiene un contorno en el plano en sección transversal que es alternativamente rectilíneo y arqueado en áreas. La forma ampliamente redonda, que sin embargo se diferencia de una forma circular, puede provocar ventajosamente una fricción elevada y, al mismo tiempo, reducir el desperdicio de material que se produce al establecer la conexión.
En un perfeccionamiento preferido de la invención, la superficie exterior de la sección de conformación está perfilada alrededor del eje longitudinal en dirección periférica y presenta en particular ranuras, entalladuras o cavidades radiales. Un perfil de este tipo se caracteriza en el plano en sección transversal por las correspondientes fluctuaciones radiales en el contorno circunferencial. El perfil, incluidas las cavidades de cualquier tipo, presenta preferentemente en el plano en sección transversal una forma o contorno redondeado. La forma ampliamente redonda, que presenta sin embargo elementos que aumentan la fricción, puede provocar ventajosamente una fricción elevada y al mismo tiempo reducir el desperdicio de material que se produce al establecer la conexión.
Alternativamente, la superficie exterior de la sección de conformación está conformada preferiblemente lisa alrededor del eje longitudinal en dirección periférica. Esto permite lograr una reducción adicional del desperdicio de material que se produce al establecer la conexión y/o una transmisión de fuerza uniforme sobre la superficie exterior de la sección de conformación y una conexión soldada por fricción fiable con tiempos de ciclo cortos.
Según otro perfeccionamiento preferido de la invención, la superficie exterior de la sección de conformación está configurada tripoligonal. En este caso, tripoligonal significa en particular que la superficie exterior de la sección de conformación comprende tres superficies poligonales, preferiblemente cuatro superficies de esquina o superficies rectangulares. Ventajosamente, esto provoca un rodamiento del primer componente y, con ello, un calor de fricción aumentado y un mejor comportamiento de atornillado del elemento de conexión. Además, preferentemente puede estar previsto que el elemento de conexión, excluyendo la punta, es decir, la superficie frontal de árbol esté recubierta galvánicamente.
En un perfeccionamiento preferido de la invención, una superficie exterior de la sección de sujeción está configurada cilíndrica o aproximadamente cilíndrica o cónica y, en particular, lisa. Ventajosamente, esto facilita el atornillado o la penetración del elemento de conexión y el transporte del material de componente plastificado.
Además, según un perfeccionamiento preferido de la invención, una transición entre i) la superficie frontal de árbol y la superficie exterior de la sección de conformación y/o ii) entre la sección de conformación y la sección de sujeción. De ello resulta también una forma redondeada o roma de las secciones del elemento de conexión que penetran en los componentes. De esta manera se garantiza ventajosamente que no queden bordes o puntas en la zona relevante de la superficie exterior del árbol.
En un perfeccionamiento preferido de la invención, la parte inferior del cabezal orientada hacia el árbol presenta una ranura periférica. Esta configuración corresponde a una gargantilla y posibilita ventajosamente el alojamiento de material de componente desplazado o formado durante la fabricación de la unión, de modo que un borde exterior en la parte inferior del cabezal se apoya de plano sobre el componente superior de los componentes conectados entre sí y obtura adicionalmente la conexión de soldadura por fricción resultante contra la humedad que penetra.
En otro perfeccionamiento preferido de la invención, una parte superior del cabezal alejado del árbol se presenta un acoplador de par de giro para transmitir el par de giro de la herramienta giratoria a la cabeza del elemento de conexión durante la soldadura por fricción. El acoplador de par de giro presenta preferiblemente ranuras, muescas o protuberancias radiales. Esto permite ventajosamente una transmisión eficaz del par de giro al cabezal, así como una fabricación sencilla y económica de todo el elemento de conexión. Un acoplador de par de giro diseñado de esta manera es especialmente adecuado para una aplicación automatizada, porque la herramienta de torneado no tiene que posicionarse con especial precisión cuando se hunde en la cabeza del elemento de conexión, para lograr una transmisión efectiva del par de giro al elemento de conexión.
En un perfeccionamiento preferido de la invención, el elemento de conexión está fabricado de una aleación de acero, preferiblemente de un material de temple y revenido para tornillos, o de un acero que contiene manganeso y/o boro, en particular 20MnB4, 23MnB4 o 22MnB5. Alternativamente, el elemento de conexión está fabricado de una aleación de Ti. En particular, el elemento de conexión presenta una estructura martensítica. Alternativamente, el elemento de conexión tiene alternativamente una estructura austenítica, que se sabe que tiene una alta resistencia. La superficie del elemento de conexión se endurece preferentemente, por ejemplo mediante cementación, con lo que se crea una capa de penetración especialmente resistente.
También se prefiere un elemento de conexión que presenta un revestimiento de superficie. Esto se aplica preferentemente mediante galvanoplastia, o mediante un proceso químico de níquel, mediante pulverización de plasma, compactación cinética con gas frío, pulverización con llama, cromado duro o mediante deposición física de fase gaseosa. Para una dureza especialmente alta, el elemento de conexión está compuesto al menos en algunas zonas de acero rico en carbono, en particular con estructura cementosa.
Según otro perfeccionamiento preferido de la invención, al menos la superficie frontal de árbol, posiblemente también el árbol con la zona de conformación y la zona de sujeción está chapada electrolíticamente, aplicándose preferentemente electroquímicamente una capa de un material que contiene zinc o un compuesto de zinc-níquel, al menos sobre la superficie frontal de árbol. De esta manera se puede crear ventajosamente una capa especialmente dura o resistente en la superficie frontal de árbol y/o en la zona de conformación. Lo ideal es que todo el elemento de conexión esté completamente galvanizado. Una punta desnuda, es decir, una superficie frontal de árbol, que no está revestida galvánicamente, también permite una soldadura fiable.
En un perfeccionamiento preferido de la invención, la longitud de la sección de conformación es aproximadamente de dos a tres veces menor que la longitud del árbol. De esta manera se pueden conseguir ventajosamente tiempos de ciclo cortos en la soldadura por fricción, garantizándose una estanqueidad fiable mediante la sección de sujeción con sección transversal circular.
Según un perfeccionamiento preferido de la invención, cada componente está fabricado de un metal o de una aleación metálica. Esto hace posible ventajosamente sobre todo la soldadura por fricción.
Según otro perfeccionamiento preferido de la invención, al menos uno de los componentes, en particular al menos un primer componente atravesado por el elemento de conexión está fabricado de un material que comprende un metal no ferroso, preferentemente cobre, aluminio o latón y/o una dureza del material menor con respecto al elemento de conexión. También se prefiere que al menos uno de los componentes sea de plástico, en particular de termoplástico o plástico termoestable. Esto facilita ventajosamente la penetración del elemento de conexión en los componentes, se puede hacer eficiente la soldadura por fricción y se pueden acortar los tiempos de ciclo.
En un perfeccionamiento preferido de la invención, los componentes están configurados respectivamente como chapa o placa de metal. Preferiblemente, cada uno de los componentes puede estar sin perforar o puede tener orificios que tengan un diámetro menor que i) el diámetro mayor de la sección de conformación y/o ii) el diámetro de la sección de sujeción. De esta manera se garantiza ventajosamente que un orificio creado durante la soldadura por fricción y/o llenado por el elemento de conexión quede sellado de forma segura mediante la sección de sujeción del árbol que se extiende desde la cabeza una vez finalizada la conexión por soldadura por fricción. Para ello, la sección de sujeción puede presentar un diámetro mayor que un diámetro máximo de la sección de conformación.
Según un perfeccionamiento preferido de la invención, el material del al menos un primer componente tiene una dureza menor que el material de los restantes componentes. Esto facilita ventajosamente la penetración del elemento de conexión en los componentes, se puede hacer eficiente la soldadura por fricción y se pueden acortar los tiempos de ciclo.
Además, según un perfeccionamiento preferido de la invención, al menos uno de los componentes no dispuestos como el primer componente está fabricado de acero. De este modo se consigue ventajosamente una mayor resistencia de la disposición compuesta, sin embargo, el avance del elemento de conexión durante la soldadura por fricción no se ve obstaculizado ni perjudicado.
Según un perfeccionamiento preferido de la invención, el espesor total de los componentes es como máximo tan grande como una longitud, es decir extensión axial de la zona de sujeción del elemento de conexión. De esta manera se garantiza ventajosamente una penetración completa de los componentes a través del elemento de conexión, si la zona frontal del elemento de conexión, incluida la parte frontal de árbol y la sección de conformación, se rectifica o se funde durante la soldadura por fricción.
Los elementos de conexión según la invención se explican a continuación con más detalle mediante dibujos. Muestran esquemáticamente:
figura 1, una primera forma de realización del elemento de conexión en una vista lateral,
figura 2, una primera forma de realización del elemento de conexión en una vista desde arriba,
figura 3, una primera forma de realización del elemento de conexión en una vista desde abajo,
figuras 4-7, las etapas de fabricación de una disposición compuesta con dos componentes y un elemento compuesto mediante soldadura por fricción,
figura 8, la primera forma de realización del elemento de conexión en una vista en sección en un plano longitudinal a través del frontal de árbol,
figura 9. la primera forma de realización del elemento de conexión en una vista en sección plana en sección transversal a través del frontal del árbol,
figura 10, una segunda forma de realización del elemento de conexión en una vista en sección plana en sección transversal a través del frontal del árbol,
figura 11, una tercera forma de realización del elemento de conexión en una vista lateral,
figura 12, una tercera forma de realización del elemento de conexión en vistas en sección plana en sección transversal a través de la sección de sujeción y la sección de conformación, y
figura 13, una tercera forma de realización del elemento de conexión en una vista en sección plana en sección longitudinal.
Los elementos con la misma función y modo de funcionamiento están provistos cada uno de los mismos números de referencia que se muestran en las figuras 1 a 13.
La figura 1 muestra una primera forma de realización del elemento de conexión 10, con el que se unen de manera no desmontable dos componentes 12.1, 12.2 mediante soldadura por fricción, como se muestra en las figuras 4-7 cuando el elemento de conexión 10 gira alrededor de un eje longitudinal 10.1 del elemento de conexión 10.
El elemento de conexión 10 incluye:
- un árbol 10.2-10.4 formado a lo largo del eje longitudinal 10.1 con un frontal de árbol 10.2 en un extremo libre del árbol 10.2-10.4 para penetrar un componente 12.1, y
- un cabezal 10.5 conectado con el árbol 10.2-10.4 para transmitir un par de giro alrededor del eje longitudinal 10.1 desde una herramienta de torneado al árbol 10.2-10.4.
La parte frontal de árbol 10.2 presenta una superficie frontal de árbol 10.21 que presenta una envolvente convexa 10.22 con un trazado romo. La envolvente 10.22 de la superficie frontal de árbol 10.21 debe entenderse como una superficie que envuelve la superficie frontal de árbol 10.21 y conecta entre sí los puntos de máximos relativos de la superficie frontal de árbol 10.21 (véanse las figuras 8-10). Los máximos relativos forman puntos de apoyo de una superficie de interpolación 2D que conecta los máximos relativos o puntos de apoyo, que representa la envolvente 10.22.
En la vista delantera del elemento de conexión 10 mostrada en la figura 1, la envolvente 10.22 corresponde a un contorno de la superficie frontal de árbol 10.21. Por el contrario, en las vistas en sección a través de la parte de árbol 10.2 mostradas en las figuras 8 y 9, la envolvente 10.22 se diferencia del contorno 10.21 de la parte frontal de árbol 10.2 y, por tanto, es claramente reconocible.
En la vista en planta del elemento de conexión 10 mostrada en la figura 2 se puede ver el cabezal 10.5, cuya parte superior del cabezal 10.5 está alejada del árbol 10.2-10.4 y tiene en el centro una superficie de presión plana circular 10.53 y un acoplador de par de giro 10.52 alrededor del exterior para transmitir el par de giro de una herramienta giratoria al cabezal 10.5 durante la soldadura por fricción. En el presente caso, el acoplador de par de giro presenta ranuras o muescas radiales 10.52, en las que coopera con el acoplador de par de giro una correspondiente contrapieza de la herramienta giratoria (no representada), por ejemplo salientes radiales de una parte frontal de la herramienta giratoria, o encaja en las ranuras radiales cuando la herramienta de torneado desciende axialmente para girar el elemento de conexión 10. La superficie de presión plana 10.53 está prevista para presionar axialmente sobre el elemento de conexión 10.
En la vista inferior del elemento de conexión 10 mostrada en la figura 3 se puede ver la superficie frontal de árbol 10.21, que presenta crestas o elevaciones de onda 10.23 y valles o cavidades de onda 10.24, que forman elementos de la superficie frontal de árbol 10.21 que aumentan la fricción.
La superficie frontal de árbol 10.21, representada a modo de ejemplo en las figuras 8, 9, tiene un trazado romo en el sentido de que no está configurada puntiaguda ni angulosa. En otras palabras, la superficie frontal de árbol 10.21 se puede representar o está representada en el plano en sección longitudinal (figura 8) o en el plano en sección transversal (figura 9) mediante una función continua, cuya primera derivada es continua entre los bordes de la función, que también son bordes de la superficie frontal de árbol 10.21.
La figura 8 muestra una primera forma de la superficie frontal de árbol 10.21 con elementos que aumentan la fricción en una vista en sección en el plano en sección longitudinal a través de la parte frontal de árbol 10.2. Se puede observar aquí que el contorno 10.21 de la parte frontal del eje 10.2 presenta varias elevaciones o crestas de onda 10.23 y cavidades o valles de onda 10.24, que están distribuidas uniformemente. En la figura 9, en la que se muestra el contorno de la parte frontal de árbol 10.2 o de la superficie frontal de árbol 10.21 en una vista en sección plana en sección transversal a través de la parte frontal de árbol 10.2, se pueden observar elementos similares que aumentan la fricción (elevaciones 10.23 y cavidades 10.24 distribuidas uniformemente).). En general, la parte frontal de árbol 10.2 tiene un contorno 10.21 en forma de onda en vistas en sección a través de la parte frontal de árbol 10.2, estando exagerada la altura o amplitud de la onda en las presentes figuras con fines ilustrativos, es decir mayor que según una escala real.
La figura 10 muestra otra forma de la superficie frontal de árbol 10.21 con elementos que aumentan la fricción en una vista en sección en el plano en sección longitudinal a través de la parte frontal de árbol 10.2. En esta forma, el contorno 10.21 de la parte frental de árbol 10.2 presenta un trazado ondulado con forma rectangular, con las esquinas cortadas o romas.
Las formas de realización del elemento de conexión 10 mostradas en las figuras 8-10 desarrollan un importante efecto de soldadura por fricción debido al trazado romo de la superficie frontal de árbol 10.21 y/o de la envolvente 10.22 en combinación con la superficie frontal de árbol 10.2, que presenta una estructura de superficie con elementos que aumentan la fricción 10.23, 10.24. Un efecto similar (fricción, calentamiento, fusión de material, ausencia de generación de residuos) también se genera mediante una estructura de pelota de golf (no mostrada) de la superficie frontal de árbol 10.21.
En la vista lateral del elemento de conexión 10 mostrada en la figura 11 se puede ver que el árbol 10.2-10.4 comprende una sección de conformación 10.3 que se extiende desde el extremo libre del árbol y una sección de sujeción 10.4 que se extiende desde la cabeza 10.5 del árbol. La sección de sujeción 10.4 forma así una parte superior del árbol, que sujeta la cabeza 10.5, y la sección de conformación 10.3 forma una parte inferior del árbol, que se conecta con la parte frontal de árbol 10.2 y junto con la parte frontal de árbol 10.2 para generar una fricción elevada entre el elemento de conexión 10 y los componentes 12.1, 12.2 y contribuye así a un mayor efecto de soldadura por fricción.
La parte frontal de árbol 10.2 mostrada en las figuras 11, 13 tiene una superficie frontal de árbol 10.21 roma sin forma ondulada, pero con una estructura de superficie de grano fino que aumenta la fricción, lo que produce el efecto deseado de una soldadura por fricción mejorada.
La sección de sujeción 10.4 mostrada en la figura 11 tiene un diámetro mayor que un diámetro máximo de la sección de conformación 10.3. De esta manera se garantiza ventajosamente que un orificio (agujero pasante) creado o extendido en el primer componente 12.1 durante la soldadura por fricción o un orificio creado en el segundo componente 12.2 quede sellado de forma fiable mediante la sección de sujeción 10.4 que se extiende desde el cabezal 10.5 después de que se haya realizado la conexión de soldadura por fricción. A diferencia del elemento de conexión 10 mostrado en la figura 1 presenta un árbol 10.2-10.4, en el que la sección de conformación 10.3 y la sección de sujeción 10.4 no se diferencian entre sí o sólo se diferencian de manera insignificante.
En las vistas en sección de planos en sección transversal mostradas en la figura 12 a través de la sección de sujeción 10.4 (sección A-A) y a través de la sección de conformación 10.3 (sección B-B) se puede ver que la sección de sujeción 10.4 tiene una sección transversal con un contorno circular 10.41 y la sección de conformación 10.3 tiene una sección transversal con un contorno 10.31, que no es circular sino ligeramente ondulado. El contorno en sección transversal 10.31 de la sección de conformación 10.3 aumenta la fricción y, por tanto, provoca una mejora la soldadura por fricción y acorta los tiempos de ciclo. También se puede observar que el diámetro mayor del contorno de la sección de conformación 10.31 es mayor que el diámetro del contorno de sección de sujeción 10.41. De este modo, después de realizar una conexión soldada por fricción, el perímetro exterior de la sección de sujeción 10.3 queda plano contra una superficie de un orificio practicado en el componente superior 12.1 y garantiza así una estanqueidad segura de la conexión soldada por fricción generada.
En la vista en sección de plano longitudinal en sección a través del elemento de conexión 10 mostrada en la figura 13 se puede ver la estructura total del elemento de conexión 10. El árbol 10.2-10.4, formado a lo largo del eje longitudinal 10.1, tiene una parte frontal de árbol 10.2 curvada y roma y está unido con un cabezal 10.5. El árbol 10.2-10.4 tiene una zona de conformación 10.3 en una parte inferior unida a la parte frontal de árbol 10.2 y una zona de sujeción 10.4 en una parte superior unida con el cabezal 10.5. Una parte inferior de la cabeza 10.5 orientada hacia el árbol 10.2­ 10.4 tiene una ranura periférica 10.51. Esta configuración corresponde a una gargantilla y permite de manera ventajosa alojar material de componente fundido durante la soldadura por fricción, de modo que un borde exterior en la parte inferior de la cabeza 10.5 se apoya de plano sobre la parte superior 12.1 de los componentes 12.1, 12.2 unidos entre sí y cierra adicionalmente La conexión soldada por fricción resultante contra la penetración de humedad.
En el establecimiento de la conexión mostrado en las figuras 4 a 7, el elemento de conexión 10 se atornilla primero por rotación y presión axial en un primer componente 12.1 (figura 4) de aluminio, se mueve a través de éste de aluminio y se presiona en un segundo componente posterior 12.2 de acero, sin penetrarlo (figura 5). Debido a la fricción que se produce al atornillar y presionar, el elemento de conexión 10 y el material dl componente circundante contactado se calientan, con lo que se reduce la tensión de flujo del material de componente y el material se desplaza desde el elemento de conexión 10 (figura 6), de modo que el elemento de conexión 10 está unido por ajuste de material con los componentes 12.1, 12.2, mientras que los componentes 12.1, 12.2 se mantienen en contacto entre sí. El material de componente fundido sube por el lado del elemento de conexión 10 y penetra en la ranura periférica 10.51 en la parte inferior de la cabeza 10.5. Finalmente, mediante rotación y presión axial se provoca un recalcado del árbol 10.2­ 10.4, con lo que la cabeza 10.5 del elemento de conexión 10 se lleva a una posición final en el primer componente 12.1 (figura 7).
Lista de símbolos de referencia
10 Elemento de conexión
10.1 Eje longitudinal del elemento de conexión.
10.2 Parte frontal de árbol del elemento de conexión
10.21 Superficie frontal de árbol, contorno de la parte frontal de árbol
10.22 Envolvente de la superficie frontal de árbol o parte frontal de árbol
10.23 Elevación, cresta ondulada de la superficie frontal de árbol o parte frontal de árbol
10.24 Cavidad, seno de onda de la superficie frontal de árbol o de la parte frontal de árbol
10.3 Sección de conformación del elemento de conexión.
10.31 Contorno de la sección de conformación.
10.4 Sección de sujeción del elemento de conexión
10.41 Contorno de la sección de sujeción
10.5 Cabezal del elemento de conexión.
10.51 Ranura periférica en la parte inferior del cabezal
10.52 Acoplador de par de giro, ranura radial en la parte superior del cabezal
10.53 Superficie de presión en la parte superior de la cabeza
12.1 primer componente a conectar
12.2 segundo componente a conectar

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. Elemento de conexión (10) para conectar de forma no desmontable al menos dos componentes (12.1, 12.2) mediante soldadura por fricción al girar el elemento de conexión (10) alrededor de un eje longitudinal (10.1) del elemento de conexión (10), que comprende
- un árbol (10.2-10.4) formado a lo largo del eje longitudinal (10.1) con una parte frontal de árbol (10.2) en un extremo libre del árbol (10.2-10.4) para penetrar al menos un componente (12.1), y
- un cabezal (10.5) conectado con el árbol (10.2-10.4) para transmitir un par de giro alrededor del eje longitudinal (10.1) desde una herramienta de torneado al árbol (10.2-10.4),
teniendo la parte frontal de árbol (10.2) una superficie frontal de árbol (10.21) que tiene una envolvente convexa (10.22) con un trazado romo,
teniendo la superficie frontal de árbol (10.21) una pluralidad de cavidades y elevaciones, y
estando la superficie frontal de árbol (10.21) configurada de manera que la superficie frontal de árbol (10.21) no genera desperdicio de material durante la soldadura por fricción para conectar de forma no desmontable al menos dos componentes (12.1, 12.2).
2. Elemento de conexión (10) según la reivindicación 1, que comprende la siguiente característica:
- la superficie frontal de árbol (10.21) tiene forma de pelota de golf.
3. Elemento de conexión (10) según una de las reivindicaciones 1 o 2, en el que la envolvente (10.22) de la superficie frontal de árbol (10.21) presenta en el plano en sección longitudinal un contorno redondo o arqueado.
4. Elemento de conexión (10) según una de las reivindicaciones anteriores, que comprende al menos una de las siguientes características:
- el árbol (10.2-10.4) comprende una sección de conformación (10.3) que se extiende desde el extremo libre del árbol (10.2-10.4) y una sección de sujeción (10.4) que se extiende desde la cabeza (10.5) del árbol (10.2-10.4); - la sección de conformación (10.3) tiene un contorno poligonal (10.31) con esquinas redondeadas en el plano en sección transversal;
- el contorno poligonal (10.31) de la sección de conformación (10.3) tiene al menos tres esquinas;
- un diámetro de la sección de sujeción (10.4) es mayor que el mayor diámetro de la sección de conformación (10.3).
5. Elemento de conexión (10) según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la sección de conformación (10.3) presenta en el plano en sección transversal un contorno (10.31) que es alternativamente rectilíneo y arqueado zonalmente.
6. Elemento de conexión (10) según una de las reivindicaciones anteriores, que comprende al menos una de las siguientes características:
- una respectiva sección de superficie plana de la sección de conformación (10.3) tiene forma poligonal, siendo en cada caso un polígono preferentemente de forma triangular o cuadrangular;
- la superficie exterior de la sección de conformación (10.3) está perfilada alrededor del eje longitudinal en la dirección periférica de la sección de conformación (10.3);
- la superficie exterior de la sección de conformación (10.3) es tripoligonal;
- la superficie exterior de la sección de conformación (10.3) i) tiene ranuras, muescas o cavidades radiales o ii) está configurada lisa.
7. Elemento de conexión (10) según una de las reivindicaciones anteriores, que comprende al menos una de las siguientes características:
- la sección de sujeción (10.4) es cilíndrica o aproximadamente cilíndrica o cónica y en particular una superficie exterior de la sección de sujeción (10.4) está configurada lisa;
- una transición entre i) la parte frontal de árbol (10.2) y la sección de conformación (10.3) y/o ii) entre la sección de conformación (10.3) y la sección de sujeción (10.4) está configurada redondeada.
8. Elemento de conexión (10) según una de las reivindicaciones anteriores, que comprende al menos una de las siguientes características:
- una parte inferior del cabezal (10.5) orientada hacia el árbol (10.2-10.4) tiene una ranura periférica (10.51); - una parte superior del cabezal (10.5) alejado del árbol (10.2-10.4) tiene un acoplador de par de giro (10.52) para transmitir el par de giro desde la herramienta giratoria al cabezal (10.5);
- el acoplador de par de giro (10.52) comprende una pluralidad de ranuras, muescas o protuberancias radiales.
9. Elemento de conexión (10) según una de las reivindicaciones anteriores, que comprende al menos una de las siguientes características:
- el elemento de conexión (10) está hecho de una aleación de acero, preferiblemente de un material de temple y revenido de tornillos, en particular 20MnB4;
- al menos la superficie frontal de árbol (10.21) está chapada electrolíticamente, aplicándose electroquímicamente de preferencia una capa de un material que comprende zinc o un compuesto de zinc-níquel al menos a la superficie frontal de árbol (10.21);
- una longitud de la sección de conformación (10.3) es aproximadamente de dos a tres veces menor que una longitud del árbol (10.2-10.4).
10. Elemento de conexión (10) según una de las reivindicaciones anteriores, estando el elemento de conexión (10) revestido galvánicamente excepto la superficie frontal de árbol (10.21).
11. Disposición compuesta que comprende
- al menos dos componentes (12.1, 12.2) y
- al menos un elemento de conexión (10) según una de las reivindicaciones anteriores, mediante el cual los componentes (12.1, 12.2) están conectados de forma no desmontable mediante soldadura por fricción.
12. Disposición compuesta según la reivindicación 11, que comprende al menos una de las siguientes características: - un componente respectivo (12.1, 12.2) está formado por un metal o una aleación metálica;
- al menos uno de los componentes (12.1, 12.2), en particular al menos un primer componente (12.1) atravesado por el elemento de conexión (10), está formado por un material que comprende un metal no ferroso, preferiblemente cobre, aluminio o latón y/o presenta una dureza de material menor con respecto al elemento de conexión (10);
- al menos uno de los componentes no dispuestos como primeros componentes (12.2) está formado de acero; - el espesor total de los componentes (12.1, 12.2) es como máximo tan grande como la longitud de la zona de sujeción del elemento de conexión (10).
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7440762B2 (ja) * 2020-04-21 2024-02-29 日本製鉄株式会社 接合部材、接合継手、接合継手の製造方法、及び接合部材の製造方法
CN116157222A (zh) * 2020-07-31 2023-05-23 杰富意钢铁株式会社 元件、摩擦元件接合方法及摩擦元件接合接头的制造方法
US20240167492A1 (en) * 2021-03-23 2024-05-23 Jfe Steel Corporation Friction joining element
CN116981532A (zh) * 2021-03-24 2023-10-31 杰富意钢铁株式会社 元件、摩擦元件接合方法及摩擦元件接合接头的制造方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1292812A (en) * 1918-02-08 1919-01-28 Laurence S Lachman Method of uniting metal parts.
JP4092794B2 (ja) 1998-11-02 2008-05-28 日本軽金属株式会社 接合方法
US6769595B2 (en) * 2000-12-20 2004-08-03 Alcoa Inc. Friction plunge riveting
US6726084B2 (en) * 2001-06-15 2004-04-27 Lockheed Martin Corporation Friction stir heating/welding with pin tool having rough distal region
US6892924B2 (en) * 2002-12-18 2005-05-17 General Motors Corporation Precessing rivet and method for friction stir riveting
US6988651B2 (en) 2004-02-17 2006-01-24 General Motors Corporation Friction stir rivet drive system and stir riveting methods
EP1566234B1 (en) * 2004-02-19 2008-01-16 General Motors Corporation Precessing rivet and method for friction stir riveting
DE102004034497A1 (de) * 2004-07-16 2006-02-16 Ejot Gmbh & Co. Kg Befestigungselement zur Reibschweißverbindung mit einem flächigen Bauteil
DE102007030806A1 (de) * 2007-07-03 2009-01-08 Ejot Gmbh & Co. Kg Reibschweißverbindung von mehreren aufeinanderliegenden Platten
DE102009006775A1 (de) 2009-01-30 2009-10-01 Daimler Ag Fügeelement und Verfahren zum Fügen mindestens zweier aneinander anliegender Werkstücke
KR101563395B1 (ko) * 2009-12-22 2015-11-06 알 비 앤드 더블유 매뉴팩춰링 엘엘씨 러그 플레어를 갖는 너트
DE102010017550A1 (de) * 2010-06-23 2011-12-29 Ejot Gmbh & Co. Kg Verbindungselement für eine Reibschweißverbindung zur Verbindung von mindestens zwei plattenartigen Bauteilen
DE102012215901A1 (de) * 2012-09-07 2014-05-28 Arnold Umformtechnik Gmbh & Co. Kg Loch- und gewindeformende Schraube zum Direktverschrauben von Bauteilen ohne Vorlochen, sowie hiermit hergestellter Bauteilverbund
CN105195891A (zh) * 2015-11-16 2015-12-30 长春工业大学 一种静轴肩减粘搅拌头
CN206454522U (zh) * 2017-01-22 2017-09-01 东莞川工精密机械有限公司 一种新型顶置式搅拌器的搅拌头
ES2959244T3 (es) * 2017-01-30 2024-02-22 Newfrey Llc Elemento de soldadura y procedimiento de soldadura para unir un elemento de soldadura con una pieza de trabajo
JP6877798B1 (ja) * 2020-10-20 2021-05-26 合同会社Ｈｅｌｉｃｏｄｅｓｉｇｎ ボルト

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