MX2014012966A - Metodo para la conexion de componentes termoplasticos, recubiertos y componentes de plastico. - Google Patents

Abstract

Se propone un método para conectar dos componentes termoplásticos, en donde las superficies opuestas de las mismas se funden al menos parcialmente mediante la introducción de energía.

Description

METODO PARA LA CONEXION DE COMPONENTES TERMOPLASTICOS, RECUBIERTOS Y COMPONENTES DE PLASTICO CAMPO TÉCNICO La invención surge de un método para conectar dos componentes termoplásticos, en donde las superficies opuestas del mismo se funden al menos parcialmente mediante la introducción de energía.

La invención además comienza a partir de un componente termoplástico conectado por medio del método.

TÉCNICA ANTERIOR La soldadura de componentes de material de polímero se ha conocido por un largo tiempo. Esto permite construir complejas estructuras ensambladas a partir de componentes individuales. La soldadura se utiliza en la fabricación de componentes para vehículos de motor, por ejemplo.

En ese caso, los componentes con grandes dimensiones, por ejemplo, revestimientos hechos de material de polímero o bastidores hechos de las respectivas partes de tipo lámina que forman la piel externa y de los elementos estructurales que sirven para el refuerzo, por ejemplo, se unen juntos por la soldadura. Los elementos estructurales también se utilizan para la conformación, reforzamiento y fijación de los componentes que conforman la piel externa.

Aquí, se ajustan muy altos requerimientos con respecto de la exactitud dimensional y apariencia de dichos componentes.

La soldadura se completa generalmente por medios de "cúpulas de soldadura", por ejemplo agarraderas las cuales se arreglan en una parte y pasan a través de las correspondientes aperturas en el segundo componente y, en este estado, se conecta por una acción de remachado por medios de soldadura ultrasónica o revestimiento ultrasónico, por ejemplo, a través de un cambio en la forma en el estado ablandado. Sin embargo, también hay téenicas de soldadura tal como soldadura de vibración, soldadura rotatoria o soldadura por medios de la acción del calentamiento o radiación los cuales asimismo son utilizados en este caso.

En este contexto, la DE 202005013901 revela un método el cual suelda crestas o rebordes individuales.

Sin embargo, siempre han ocurrido problemas con el conocido método de soldadura cuando se conectan los componentes recubiertos.

Como una solución para conectar al menos parcialmente capas exteriores recubiertas a capas internas, se escoge la unión adhesiva en la técnica anterior, pero también es necesario generalmente un pre-tratamiento de la superficie del componente. Además, las uniones adhesivas representan una debilidad de la rigidez del componente ya que los adhesivos solo pueden tener una baja fuerza y rigidez y, como un resultado, la unión se compromete mecánicamente en el punto de enlace adhesivo.

El PP, es decir, el polipropileno o polipropeno, se utiliza ampliamente en la construcción de vehículos. Las estructuras de áreas grandes en particular, tal como el 5 asiento interno de vehículos pero también los portones y puertas, se producen de este plástico.

Hay varios métodos de soldadura disponibles para la soldadura de PP, por ejemplo soldadura del elemento caliente, soldadura ultrasónica o soldadura láser. El principio detrás 10 de estos métodos de soldadura es que la zona de soldadura se ablanda, por ejemplo se convierte a un estado en la cual se puede formar o moldear, suministrando energía del exterior, esto es un método en varias etapas ya que el calentamiento y unión no toman lugar simultáneamente. Este método prevé que 15 los elementos de calentamiento calientan los puntos de conexión de las partes plásticas hasta que alcanzan la temperatura de fusión. Entonces los puntos de conexión a continuación se empujan y se presionan juntos hasta que se enfríen completamente. 20 BREVE DEWSCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN El objetivo de la invención, consiste en proporcionar un método para conectar componentes, en donde los componentes se recubran al menos parcialmente y también en el área de conexión del lado trasero. _25 El objetivo se logra por medio de características de la Reivindicación 1. En detalle, el objetivo es lograr por medio de un método para conectar dos componentes termoplásticos, en donde las superficies opuestas de las mismas sean, al menos, parcialmente fundidas mediante la introducción de energía. En este caso, al menos unos de los dos componentes plásticos tiene al menos en parte un recubrimiento de área extendida, en donde los puntos de conexión y/o superficies de conexión están al menos parcialmente detrás de la superficie recubierta y no aparece a través del recubrimiento después del proceso de conexión. El método conforme a la invención tiene la ventaja de gue se pueden utilizar termoplásticos, y no se perjudica la apariencia de las superficies recubiertas.

Además es ventajoso que se pueda utilizar el polipropileno como material para los componentes plásticos.

Con la finalidad de producir una soldadura precisa, las piezas de la herramienta de la máquina se mueven y se calibran juntas en el primer paso. Para este propósito, se mueven hacia él uno al otro y, de esta manera, los componentes plásticos insertados se alinean en una manera óptima.

Para la buena soldadura de los componentes relativamente grandes, es ventajoso que el dispositivo de calentamiento tenga al menos una zona de calentamiento de tipo estructura.

Es además ventajoso que el dispositivo de calentamiento tenga zonas de calentamiento en ambos planos de radiación y que las zonas de calentamiento se puedan controlar separadas una de otra .

También es ventajoso que las zonas de calentamiento de cada plano de radiación se controlen separadamente en el curso de las mismas.

Además, es ventajoso por un efecto mínimo en el recubrimiento que las zonas de calentamiento las cuales calientan el componente plástico con un recubrimiento detrás del punto de conexión produce una entrada de energía que se reduce relativamente al área no recubierta.

Además, es ventajoso que la zona de calentamiento forme una estructura de marco cerrada.

Es ventajoso si las zonas de calentamiento se disponen separadamente por un borde espaciando a del borde de los componentes para que se conecten.

La entrada de calor en la que el componente el cual tiene un recubrimiento, toma lugar sobre un ancho de entrada b. Aquí, es ventajoso si el ancho de entrada se escoge de manera que la distribución de calor en el componente tome lugar suavemente.

Además es ventajoso que el ancho de penetración de la entrada de calor para los componentes con un recubrimiento sea solo hasta la mitad o hasta dos tercios del espesor z del componente.

Los componentes plásticos los cuales se producen por el método conforme a la invención preserva ventajosamente la rigidez del material original, incluso en los puntos de conexión y/o superficies de conexión.

Un componente plástico el cual forma una puerta trasera del vehículo del motor es una modalidad ventajosa.

Además es ventajoso aquí si los componentes de refuerzo se insertan en al menos uno de los componentes.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La invención se describe abajo por la manera del ejemplo con referencia al dibujo adjunto.

La Figura 1 muestra una ilustración esquemática de la modalidad ilustrativa de una puerta trasera La Figura 2 muestra una ilustración esquemática de una máquina para conectar los componentes La Figura 3 muestra una vista plana de un dispositivo de calentamiento La Figura 4 muestra detalles del dispositivo de calentamiento y distribuciones de calor.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La Figura 1 ilustra una puerta trasera de vehículo de motor, la cual se construye de los dos componentes de área extensa, esto es una carcasa 1 externa y una carcasa 2 interna. Las dos carcasas 1, 2 tienen un recorte o muesca 11, el cual se proporciona para la inserción de la ventana trasera. Las proyecciones para una bisagra 12 se proporcionan en la barra superior de la carcasa externa y en la carcasa interna. En la ilustración, la carcasa 1 externa puede ser vista en una vista de su piel o cubierta externa. La piel externa tiene un recubrimiento 3. En el ejemplo, este recubrimiento cubre el área inferior de la carcasa 1 externa, la cual se sitúa debajo del recorte 11. En esta ilustración simplificada, las barras que enmarcan el recorte 11 para la ventana trasera no se muestran. Estas barras laterales y la barra superior también se pueden cubrir. Dependiendo de los requerimientos del fabricador del vehículo de motor, las áreas las cuales se cubren y se arreglan en diferentes maneras. En el caso del ejemplo de una puerta trasera de vehículo de motor, el segundo componente plástico, la carcasa 2 interna, no se cubre generalmente. La vista de la carcasa 2 interna muestra la superficie interna de la misma, la cual ya no es visible después de la conexión de los componentes. Un marco o bastidor 4 se indica en la Figura 1, rodea el recorte 11 como un marco de refuerzo, por ejemplo. Un marco de refuerzo de este tipo puede estar configurado como cerrado o, alternativamente, como un marco abierto en la forma de una U. El marco de refuerzo o, alternativamente, los elementos de reforzamiento individuales se insertan en los huecos preparados en la carcasa 2 interna. Después del proceso de conexión, los elementos de reforzamiento se mantienen por la acción de sujeción entre los dos componentes. Si los componentes plásticos son igualmente utilizados como elementos de refuerzo, estos se insertan en la carcasa 2 interna como estructuras tubulares, estos componentes plásticos se pueden soldar simultáneamente con la conexión de los componentes tipo de lámina.

La construcción en la secuencia inversa es concebible por supuesto, con elementos de refuerzo que se arreglan en la carcasa exterior antes de que se conecten los elementos de componentes.

La Figura 2 muestra esquemáticamente una máquina que tiene una parte 5 superior de la herramienta y una parte 6 inferior de la herramienta. Arreglados entre ellos está un dispositivo 7 de calentamiento, el cual en esta ilustración se arregla en una distancia lateral de las partes de herramienta. La carcasa 1 externa se localiza en la herramienta de la parte 5 superior. Esto se realiza por succión a vacio, en donde el recubrimiento 3 hace contacto en la dirección de la parte 5 superior de la herramienta. La carcasa 2 interna se localiza en la parte 6 inferior de la herramienta. Cuando ambos componentes han sido dispuestos en la máquina-herramienta, las dos partes de herramienta se mueven hacia una de otra. En general, la parte inferior de la herramienta se dispone de una manera estática, y la parte superior de la herramienta se moverá en una dirección vertical hacia la parte inferior de la herramienta. En un primer paso, las partes de herramientas se mueven juntas con el fin de optimizar la alineación de los componentes plásticos relativos entre si y para calibrar la alineación antes del proceso de soldadura real.

Una vez que la calibración se completa, la parte 5 superior de la herramienta se aleja hacia arriba otra vez, y el dispositivo 7 de calentamiento se empuja horizontalmente entre las partes de herramienta. El dispositivo 7 de calentamiento tiene dos planos de radiación, un plano 7a de radiación superior y un plano 7b de radiación inferior. En esta modalidad ilustrativa, los dos planos de radiación 7a, 7b se desacoplan térmicamente el uno del otro y se pueden controlar por separado.

Se rodea al dispositivo de calentamiento por las partes de herramienta en una manera tal que las fuentes de calor no estén en contacto directo con los componentes plásticos sino que solo ocurra una entrada de energía en los componentes plásticos.

Aquí, habrá menos energía de la energía de calor en la carcasa 1 externa que en la carcasa 2 interna. Esto toma en cuenta del problema que las operaciones de soldadura no deben comprender el recubrimiento.

Después de un tiempo predeterminado, el dispositivo de calentamiento se remueve de entre las partes de herramienta otra vez, y se cierran inmediatamente las partes de herramienta. Ya que la carcasa externa y la carcasa interna se han derretido en los puntos predeterminados debido a la introducción de energía, los puntos de conexión fundidos se conectan entre sí y se enfrían bajo una ligera presión. Durante este proceso, la presión no debe ser demasiado alta de manera que evite que el material se regale y ocurra la tensión en las superficies, especialmente en las superficies recubiertas.

Una vista en planta del plano 7a de radiación se muestra esquemáticamente en la Figura 3. En este ejemplo, el dispositivo 7 de calentamiento soporta una zona 9 de calentamiento la cual se diseña como un marco periférico. Las dimensiones externas del componente de la carcasa 1 externa se indican por un contorno 8 de trazos. Se puede ver que las zonas de calentamiento están dentro del borde del componente. En este ejemplo, la zona 9 de calentamiento se diseña como una banda de espesor uniforme. En las modalidades alternativas, es posible utilizar diferentes, áreas discontinuas, simplificando de este modo el control separado de las áreas individuales. La distribución de calor se influencia por la reducción de la seccióñ transversal de las zonas de calentamiento.

La Figura 4 muestra una porción del dispositivo 7 de calentamiento y de la carcasa 2 interna. El dispositivo de calentamiento contiene las zonas 9 de calentamiento, la influencia de las cuales se extiende sobre una anchura de entrada de b. la función de la radiación sobre el ancho b se ilustra en el gráfico superior. Esto es una distribución de Gauss, las extremidades de la cual permiten una ligera transición de la entrada de calor del máximo al área no afectada. La linea 10 sólida con la salida de radiación inferior muestra la entrada de energía en la carcasa 1, la cual no se debe fundir tan fuertemente por el recubrimiento. La línea 10' discontinua muestra la entrada de calor en la carcasa 2 interna. Aquí un valor de tiempo medio óptimo es b/2.

La gráfica inferior muestra la entrada de energía en contra del espesor de la carcasa interna y la carcasa externa. Aquí también, la línea 11 sólida muestra la entrada de energía en la carcasa externa cubierta, mientras que la entrada de energía para la carcasa interna se muestra por una línea discontinua, que se extiende a una profundidad de penetración mayor. En la base de los dibujos, es claro que la soldadura también se lleva a cabo en las áreas de la superficie interna de la carcasa externa la cual se recubre en la superficie externa. Esto también se destino para que se transporte por la expresión que los puntos de conexión y/o superficies de conexión estén al menos parcialmente detrás de una superficie recubierta.

Las condiciones de fundición óptimas para los dos componentes se determinan ajustando diferentes parámetros, tales como la emisión de energía, profundidad de penetración, ancho de entrada y tiempo. Aqui, la fundición es asimétrica ya que hay diferentes entradas de energía en los componentes.

En este caso, el arreglo de las zonas de calentamiento sigue los requerimientos funcionales de una unión soldada.

En el caso de la puerta trasera, se sueldan las dos carcasas una a otra a lo largo de la periferia. En este caso, se escoge una separación a, desde el borde. La separación a, desde el borde, aquí debe ser unos pocos milímetros para garantizar que no hay entrada de calor directamente en el borde y que el componente no se distorsione.

Si también hay inserciones, tales como elementos de refuerzo, compuestos de diferentes materiales en las carcasas de los componentes, los parámetros para la introducción del calor se deben modificar.

Un refuerzo que comprende elementos plásticos es un caso especial aqui. Si estos elementos plásticos están así mismo para que se suelden durante la soldadura de las dos carcasas, debe haber aumentos puntuales en las salidas de energía al material.

LISTA DE SIGNOS DE REFERENCIA 1 carcasa externa 2 carcasa interna 3 recubrimiento 4 marco 5 parte superior de la herramienta 6 parte inferior de la herramienta 7 dispositivo de calentamiento 7a plano de radiación superior 7b plano de radiación inferior 8 componente del contorno 9 zona de calentamiento 10, 10' distribución de calor, horizontal 11, 11' distribución de calor, vertical 12 bisagra a espacia iento de borde b ancho de entrada z espesor Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1.- Método para conectar dos componentes termoplásticos, en donde las superficies opuestas de los mismas se funden al menos parcialmente mediante la introducción de energía, caracterizado en que al menos uno de los dos componentes de plástico tiene, al menos en parte, un recubrimiento de área extendida, en donde los puntos de conexión y/o las superficies de conexión están al menos parcialmente detrás de una superficie recubierta y no aparece a través del revestimiento después del proceso de conexión.

2.- El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado en que dos componentes termoplásticos compuestos de polipropileno o un derivado de los mismos se localizan en la parte superior de una herramienta y una parte inferior de la herramienta, a continuación se mueve un dispositivo de calentamiento entre las partes de la herramienta y, después que se introduce la energía suficiente, el dispositivo de calentamiento se quita para que las piezas de herramientas y los componentes de plástico cercanos se unan.

3.- Método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado en que las piezas de la herramienta se mueven juntas y se calibran en el primer paso.

4.- Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado en que el dispositivo (7) de calentamiento tiene al menos una zona (9) de calentamiento de marco.

5.- Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado en que el dispositivo (7) de calentamiento tiene zonas de calentamiento en ambas superficies que están opuestas a los componentes plásticos.

6.- Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado en que el dispositivo (7) de calentamiento activa las dos zonas de calentamiento de los planos (7a, 7b) de radiación por separado.

7.- Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado en que la zona de calentamiento la cual calienta el componente plástico con un revestimiento detrás del punto de conexión, produce una entrada de energía que se reduce relativamente con relación al área no revestida.

8.- Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado en que las zonas de calentamiento de los planos (7a, 7b) de radiación se controlan por separado en el curso de las mismas.

9.- Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado en que las zonas de calentamiento se disponen en una estructura de marco cerrada.

10.- Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado en que las zonas (9) de calentamiento están dispuestas separadas por un espaciamiento (a) de bordes, desde el borde de los componentes que van a ser conectados.

11.- Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado en que la entrada de calor en el componente el cual tiene un revestimiento toma lugar sobre un ancho (b) de entrada.

12.- Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado en que la profundidad de penetración de la entrada de calor para los componentes con un revestimiento esta sólo hasta la mitad o hasta dos tercios del espesor (z) del componente.

13.- El componente plástico de conformidad con el método en una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado en que los puntos de conexión y/o superficies de conexión preservan la rigidez del componente plástico.

14.- El componente plástico de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado en que los componentes están en una carcasa interna y una carcasa externa de una puerta trasera del vehículo de motor.

15.- El componente plástico de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado en que los componentes de reforzamiento se insertan en al menos uno de los componentes. RESUMEN DE LA INVENCIÓN Se propone un método para conectar dos componentes termoplásticos, en donde las superficies opuestas de las mismas se funden al menos parcialmente mediante la introducción de energía. MÉTODO PARA LA CONEXIÓN DE COMPONENTES TERMOPLASTICOS, RECUBIERTOS Y COMPONENTES DE PLASTICO RESUMEN DE LA INVENCIÓN Se propone un método para conectar dos componentes termoplásticos, en donde las superficies opuestas de las mismas se funden al menos parcialmente mediante la introducción de energía.