MX2015005280A - Revestimiento por deposicion de metal por laser, de juntas de soldaduras, en partes automotrices. - Google Patents

Abstract

Se proporciona una parte, tal como una parte automotriz. La parte incluye al menos dos piezas de trabajo las cuales se unen en una junta o costura de soldadura. La junta de soldadura tiene una capa de deposición de metal por láser con al menos uno de níquel y hierro, y la capa de deposicián de metal por láser está sustancialmente completamente libre de islas de silicato. La parte incluye además un revestimiento pintado, fosfatado o electro-revestido el cual se adhiere con al menos una porción de la capa de deposición de metal por láser de la junta o costura de soldadura.

Description

REVESTIMIENTO POR DEPOSICIÓN DE METAL POR LÁSER, DE JUNTAS DE SOLDADURA, EN PARTES AUTOMOTRICES REFERENCIA CRUZADA A LAS SOLICITUDES PREVIAS Esta solicitud de patente PCT reivindica el beneficio de la Solicitud Provisional de Patente Norteamericana con Número de Serie 61/718,102, presentada el 24 de octubre de 2012, titulada "Láser Metal Deposition Cladding Of Weld Seams In Automotive Parts", la descripción completa de la solicitud que se considera parte de la descripción de esta solicitud y se incorpora en este documento como referencia.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN 1. Campo de la Invención Esta invención se refiere a soldaduras entre piezas de trabajo de acero y, más particularmente, a partes con revestimientos aplicados a las juntas de soldadura entre piezas de trabajo se acero. 2. Teenica Relacionada La soldadura por arco metálico en gas (GMAW), la cual se conoce también como soldadura de metal en gas inerte (MIG), se emplea comúnmente para soldar piezas de trabajo de acero en la industria automotriz. Un problema común con el empleo de la técnica GMAW para unir piezas de trabajo de acero es el desarrollo de islas de silicato de manganeso, silicona, hierro, oxigeno y otras aleaciones de traza. Tales islas de silicato pueden inhibir la aplicación de un revestimiento sobre la superficie externa de las juntas soldadas. Por ejemplo, los revestimientos aplicados a través de pintura, fosfatado y electro-revestimiento (e-revestimiento) pueden no adherirse con firmeza a las juntas soldadas con islas de silicato.

Una téenica para eliminar las islas de silicato de las juntas de soldadura de soldaduras GMAW es usar un proceso de abrasión del material para eliminar las islas de silicato. Sin embargo, esta técnica requiere costos de consumibles y capital significativos. Otra técnica es usar procesos químicos. Sin embargo los proceso quimios también pueden ser cotosos y no resultan en la eliminación suficiente de las islas de silicato de las juntas de soldadura.

Sigue habiendo una necesidad significativa y continua por un proceso mejorado para eliminar las islas de silicato de las juntas de soldadura de soldaduras GMAW.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Un aspecto de la presente invención hace posible que las partes, tales como partes automotrices, las cuales incluyen al menos dos piezas de trabajo las cuales se unen en juntas o costuras de soldadura. Las juntas o costuras de soldadura tienen una capa de deposición de metal por láser la cual incluye al menos uno de níquel y hierro y está sustancialmente completamente libre de islas de silicato. Adicionalmente, la parte incluye un revestimiento pintado, fosfatado o electro-revestido el cual se une con al menos una porción de la capa de deposición de metal por láser de la junta de soldadura. La unión entre la capa de deposición de metal por láser y el revestimiento pintado, fosfatado o electro-revestido es muy fuerte. Ya que la capa de deposición de metal por láser puede ser aplicada sustancialmente solo a la junta de soldadura, esta adhesión mejorada entre la junta de soldadura y el revestimiento puede ser lograda en una forma muy económica y efectiva. La superficie externa de las juntas de soldadura con la deposición de metal por láser puede también ser significativamente más plana en comparación con otras juntas de soldadura conocidas sin ningún esmerilado u otros procesos de alisado.

De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, la capa de deposición de metal por láser incluye níquel.

De acuerdo con aun otro aspecto de la presente invención, la capa de deposición de metal por láser incluye hierro.

De acuerdo con aun otro aspecto de la presente invención, el revestimiento es un revestimiento pintado.

De acuerdo con aun otro aspecto de la presente invención, el revestimiento es un revestimiento fosfatado.

De acuerdo con aun otro aspecto de la presente invención, el revestimiento es un revestimiento electro-revestido.

Otro aspecto de la presente invención es un método para fabricar partes. El método incluye la etapa de, preparar al menos dos piezas de trabajo, de acero, las cuales se unen en una junta de soldadura. El método continúa con la etapa de fundir con un haz de láser una porción de la junta de soldadura y un polvo de al menos uno de níquel y hierro, para proporcionar la junta de soldadura con una capa de deposición de metal por láser sustancialmente libre de islas de silicato, con al menos uno de níquel y hierro. El método continúa con la etapa de aplicar un revestimiento sobre al menos una porción de la capa de deposición de metal por láser, a través de procesos de pintado, fosfatado, o electro-revestimiento.

Aun otro aspecto de la presente invención incluye la etapa de soldar al menos dos piezas de trabajo, a través de un proceso de soldadura por arco de metal en gas.

De acuerdo con aun otro aspecto de la presente invención, el polvo incluye níquel.

De acuerdo con aun otro aspecto de la presente invención, el polvo incluye hierro.

De acuerdo con aun otro aspecto de la presente invención, la etapa de aplicación del revestimiento se define además como pintado del revestimiento.

De acuerdo con aun otro aspecto de la presente invención, la etapa de aplicación del revestimiento se define además como fosfatado del revestimiento.

De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, la etapa de aplicación del revestimiento se define además como electro-revestimiento del revestimiento.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Estas y otras características y ventajas de la presente invención se apreciarán fácilmente, ya que las mismas se entienden mejor haciendo referencia a la siguiente descripción detallada cuando se consideran en conexión con los dibujos anexos en donde: la Figura 1 es una vista transversal de una parte automotriz ejemplar, que incluye una capa de LMD sobre una junta de soldadura aplicada sobre la capa de LMD; la Figura 2 es una vista transversal de un par de piezas de trabajo ejemplares, unidas mediante una junta de soldadura; y la Figura 3 es una vista esquemática que muestra un cabezal de LMD que funde una porción de la junta de soldadura de la Figura 2 y un polvo de níquel y/o de hierro; la Figura 4 es una vista en elevación superior de una junta de soldadura con una capa de LMD de hierro; la Figura 5 es una vista en elevación superior de una junta de soldadura con una capa de LMD de níquel; y la Figura 6 es una vista agrandada de la capa de LMD de níquel de la Figura 5.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Haciendo referencia a la Figura 1, un aspecto de la presente invención se refiere a una parte, tal como una parte 20 automotriz, la cual incluye al menos dos piezas 22, 24 de acero que se sueldan. La parte 20 tiene una capa (llamada de aquí en adelante como "capa 26 de LMD") la cual incluye níquel y/o hierro y la cual se aplicó a la superficie externa de una junta o costura 28 de soladura entre las dos piezas 22, 24 a través de un proceso de deposición de metal por láser (LMD). La parte 20 también incluye un revestimiento 30 el cual fue aplicado encima de la capa 26 de LMD a través de pintado, fosfatado o electro-revestimiento (e-revestimiento).

Puesto que esta se aplica a través de un proceso de LMD, la capa 26 de LMD que incluye níquel y/o hierro está sustancial y completamente libre de islas de silicato. Esto permite una adhesión fuerte entre la capa 26 de LMD y el revestimiento 30, reduciéndose por lo tanto el riesgo de que el revestimiento 30 se desprenda o que se separe de otra manera de la parte 20 en la junta 28 de soldadura. La capa 26 de LMD también puede ser más plana que las superficies externas de las juntas de soldadura típicas.

En la modalidad ejemplar de la Figura 1, las piezas 22, 24 de trabajo se sueldan en una junta a tope. Sin embargo, la capa 26 de LMD y el revestimiento 30 pueden ser aplicados a la superficie externa de las juntas 28 de soldadura de cualquier tipo de juntas de soldadura incluyendo, por ejemplo, una junta angular, una junta esquinada, una junta en T, o una junta traslapada. Las piezas 22, 24 de trabajo podrían ser cualquier tipo de piezas 22, 24 de trabajo adecuadas automotrices o no automotrices fabricadas de acero. Por ejemplo, las piezas 22, 24 de trabajo podrían ser piezas 22, 24 de un armazón o chasis para vehículo y pueden tener cualquier espesor adecuado. Las piezas de trabajo 22, 24 pueden ser soldadas a través de cualquier proceso de soldadura adecuado, por ejemplo, soldadura por arco de metal en gas (GMAW). Se debe apreciar que en este documento el uso del término "acero" abarca aceros de aleación.

Otro aspecto de la presente invención hace posible un método para fabricar una parte 20, tal como la parte automotriz 20 mostrada en la figura 1. El método ejemplar incluye la etapa de soldar una primera pieza 22 de trabajo, de acero, a una segunda pieza 24 de trabajo, de acero, en una junta, para crear una junta 28 de soldadura entre la primera y la segunda piezas 22, 24 de trabajo. La primera y la segunda piezas 22, 24 de trabajo pueden ser soldadas a través de cualquier proceso de soldadura adecuado, incluyendo, por ejemplo, GMAW, y la unión puede ser de cualquier tipo adecuado de junta de soldadura. La Figura 2 muestra la primera y la segunda piezas 22, 24 de trabajo ejemplares, las cuales se sueldan en una junta a tope con una junta 28 de soldadura que une la primera y la segunda piezas 22, 24 de trabajo.

Haciendo referencia ahora a la Figura 3, el método continúa con la etapa de fundir con un haz 32 de láser, una porción de la junta 28 de soldadura y un polvo 24 de hierro y/o de níquel para proporcionar la junta 28 de soldadura con una capa 26 de LMD consistentemente sustancialmente libre de islas de silicato, plana en términos generales, la cual tiene níquel o hierro. Preferiblemente, durante la etapa de fundición se usa gas 36 de protección, como por ejemplo dióxido de carbono y/o argón, para proteger el área fundida contra los gases atmosféricos que podrían comprometer la calidad de la capa 26 de LMD. Preferiblemente, el haz 32 de láser, el polvo 34 y el gas 36 de protección se emiten todos simultáneamente de un cabezal 38 de LMD. Este cabezal de LMD puede ser movido con relación a la junta 28 de soldadura o viceversa hasta que la capa 26 de LMD ha sido aplicada a la porción deseada de la junta 28 de soldadura. Dependiendo, entre otras cosas, del diámetro del haz 32 de láser emitido por el cabezal 38 de LMD, puede ser requerida más de una pasada del cabezal 38 de LMD para aplicar la capa 26 de LMD a la superficie externa completa de la junta 28 de soldadura. El cabezal 38 de LMD puede viajar a lo largo de la junta 28 de soldadura a través de múltiples pasadas en la dirección longitudinal o este puede viajar a lo largo de la junta 28 de soldadura en un patrón en zigzag para aplicar la capa 26 de LMD a la porción deseada de la junta 28 de soldadura. La potencia del haz 32 de láser puede ser controlada para ajustar el espesor de la capa 26 de LMD. Una junta 28 de soldadura ejemplar con la capa 26 de LMD se muestra en la Figura 4. El uso de un haz 32 de láser (mostrado en la Figura 3) para fundir el acero de la junta 28 de soldadura y el polvo 34 de níquel y/o de hierro es ventajoso puesto que la zona afectada por el calor del proceso de LMD puede ser minimizado.

Haciendo referencia otra vez a la Figura 1, el método procede entonces con la etapa de aplicar un revestimiento 30 sobre la primera y la segunda piezas 22, 24 de trabajo, incluyendo sobre al menos una porción de la capa 26 de LMD través de pintado, fosfatado y electro-revestimiento. Debido a que la capa 26 de LMD con el níquel y/o el hierro está sustancialmente libre de islas de silicato, la unión entre el revestimiento 30 y la capa 26 de LMD es muy fuerte. Puesto que la capa 26 de LMD solo se aplica a la junta 28 de soldadura, este proceso puede ser llevado a cabo de una forma muy eficiente y económica, es decir, la capa 26 de LMD no debe ser aplicada a las superficies externas de las otras porciones de la primera y la segunda piezas 22, 24 de trabajo.

Si se emplea un polvo 34 de níquel, el método puede incluir la etapa adicional de pre-fundir la junta 28 de soldadura con el haz 32 de láser sin agregar el polvo 34 de níquel y permitirle enfriarse antes de la etapa de fundir la junta 28 de soldadura y el polvo 34. Esto puede resultar en una capa 26 de LMD más plana, más consiste.

Obviamente, son posibles muchas modificaciones y variaciones de la presente invención a la luz de las enseñanzas anteriores y pueden ser practicadas de otra forma distinta a aquella descrita específicamente en tanto que estén dentro del ámbito de las reivindicaciones anexas.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por el 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 (14)

REIVINDICACIONES

1. Una parte, caracterizada en que comprende: al menos dos piezas de trabajo unidas en una junta o costura de soldadura; dicha junta o costura de soldadura que tiene una capa de deposición de metal por láser que incluye al menos uno de níquel o hierro, dicha capa de deposición de metal por láser que está sustancialmente completamente libre de islas de silicato; y un revestimiento pintado, fosfatado o electro-revestido, adherido con al menos una porción de dicha capa de deposición de metal por láser sustancialmente completamente libre de islas de silicato de dicha junta de soldadura.

2. La parte como se establece en la reivindicación 1, caracterizada en que dicha capa de deposición de metal por láser incluye níquel.

3. La parte como se establece en la reivindicación 1, caracterizada en que dicha capa de deposición de metal por láser incluye hierro.

4. La parte como se establece en la reivindicación 1, caracterizada en que dicho revestimiento es un revestimiento pintado.

5. La parte como se establece en la reivindicación 1, caracterizada en que dicho revestimiento es un revestimiento fosfatado .

6. La parte como se establece en la reivindicación 1, caracterizada en que dicho revestimiento es un revestimiento electro-revestido.

7. Un método para fabricar partes, caracterizado en que comprende las etapas de: preparar al menos dos piezas de trabajo, de acero, las cuales se unen en una junta de soldadura; fundir con un haz de láser una porción de la junta de soldadura y un polvo de al menos uno de níquel y hierro para proporcionar la junta soldada con una capa de deposición de metal por láser sustancialmente libre de islas de silicato con al menos uno de níquel y hierro; y aplicar un revestimiento sobre al menos una porción de la capa de deposición de metal por láser a través de un proceso de pintado, fosfatado o electro-revestimiento.

8. El método como se establece en la reivindicación 7, caracterizado en que comprende además la etapa de soldar las al menos dos piezas de trabajo.

9. El método como se establece en la reivindicación 8, caracterizado en que la etapa de soldadura se define además como soldar las al menos dos piezas de trabajo a través de un proceso de soldadura por arco metálico en gas.

10. El método como se establece en la reivindicación 7, caracterizado en que la etapa de aplicación del revestimiento se define además como pintar al menos una porción de la capa de deposición de metal por láser.

11. El método como se establece en la reivindicación 7, caracterizado en que la etapa de aplicación del revestimiento se define además como fosfatar al menos una porción de la capa de deposición de metal por láser.

12. El método como se establece en la reivindicación 7, caracterizado en que la etapa de aplicación del revestimiento se define además como someter a electro-revestimiento al menos una porción de la capa de deposición de metal por láser.

13. El método como se establece en la reivindicación 7, caracterizado en que el polvo es de níquel.

14. El método como se establece en la reivindicación 7, caracterizado en que el polvo es de hierro. RESUMEN DE LA INVENCIÓN Se proporciona una parte, tal como una parte automotriz. La parte incluye al menos dos piezas de trabajo las cuales se unen en una junta o costura de soldadura. La junta de soldadura tiene una capa de deposición de metal por láser con al menos uno de níquel y hierro, y la capa de deposición de metal por láser está sustancialmente completamente libre de islas de silicato. La parte incluye además un revestimiento pintado, fosfatado o electro-revestido el cual se adhiere con al menos una porción de la capa de deposición de metal por láser de la junta o costura de soldadura. REVESTIMIENTO POR DEPOSICIÓN DE METAL POR LÁSER, DE JUNTAS DE SOLDADURA, EN PARTES AUTOMOTRICES RESUMEN DE LA INVENCIÓN Se proporciona una parte, tal como una parte automotriz. La parte incluye al menos dos piezas de trabajo las cuales se unen en una junta o costura de soldadura. La junta de soldadura tiene una capa de deposición de metal por láser con al menos uno de níquel y hierro, y la capa de deposición de metal por láser está sustancialmente completamente libre de islas de silicato. La parte incluye además un revestimiento pintado, fosfatado o electro-revestido el cual se adhiere con al menos una porción de la capa de deposición de metal por láser de la junta o costura de soldadura.