MXPA03003896A

MXPA03003896A - Union de componentes metalicos por taladrado termico.

Info

Publication number: MXPA03003896A
Application number: MXPA03003896A
Authority: MX
Inventors: Todd Gerardot
Original assignee: Dana Corp
Priority date: 2002-05-06
Filing date: 2003-04-30
Publication date: 2005-04-11
Also published as: DE10320140A1; AU2003204030A1; US6889435B1

Abstract

Se proporciona un metodo para asegurar un componente metalico a un cuerpo que tiene una pared metalica y que incluye colocar el componente contra el cuerpo de manera que una pared del componente este en contacto de superficie externa con la pared del cuerpo. Despues se taladra termicamente una abertura a traves de las paredes en contacto lo que provoca el flujo termico de material sobre lados opuestos de las paredes en contacto que, cuando endurecen, unen el componente al cuerpo.

Description

UNIÓN DE COMPONENTES METÁLICOS POR TALADRADO TÉRMICO DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invenció se relaciona con un método para unir componentes metálicos entre si por medio de taladrado térmico, y más particularmente con una tubería de combustible y método de ensamblado en la cual los sujetadores de componentes se unen externamente a una tubería de combustible tubular mediante el uso de técnicas de taladrado térmico.

ANTECEDENTES Y DESCRIPCIÓN BREVE DE LA INVENCIÓN Se ha propuesto producir aberturas en cuerpos metálicos, incluyendo cuerpos metálicos tubulares, mediante el uso de técnicas de taladrado térmico, también conocido como técnica de taladrado de flujo. Véanse, por ejemplo, las Patentes de E.U.A. 3,939,683, 4,132,097, 4,185,486, 4,428,214 y 4,454,741. En general, una herramienta de perforación que gira rápidamente, constituida de material duro, se pone en contacto con la superficie externa de la pared del cuerpo. El calor de rozamiento y la presión de la herramienta de perforación contra el cuerpo provocan que el material fluya axial y radialmente formando una abertura a través de la pared del cuerpo. La abertura se rodea por un collar anular formado por flujo térmico de material desde la herramienta. Es decir, el material se retira para formar una abertura y, material que fluye a lo largo de la superficie de la herramienta para formar el collar anular, que se diferencia de los recortes o esquirlas de formación, que son habituales en operaciones típicas de perforación. Un objetivo general de la presente invención es utilizar técnicas de taladrado térmico de este- tipo para' fijar dos componentes metálicos entre sí. Una modalidad ejemplar ilustrativa, aunque no limitante de la invención utiliza técnicas de taladrado térmico para unir un sujetador de componente a la superficie externa de la tubería de combustible tubular para un motor de combustión interna. De acuerdo con un primer aspecto a la presente invención, un método para fijar un componente metálico a un cuerpo que tiene una pared metálica incluye colocar el componente contra el cuerpo de manera que una pared del componente está en contacto de superficie externa con la pared del cuerpo. Después se taladra térmicamente una abertura a través de las paredes en contacto del componente y el cuerpo, lo que provoca flujo de material en lados opuestos de las paredes en contacto que, cuando endurecen, junta los ¦componentes al cuerpo. De acuerdo con una modalidad ejemplar de la invención, un método para asegurar un sujetador de componente en forma de receptáculo metálico a una superficie externa de - - una tubería- de combustible tubular hueca para un motor de combustión interna incluye colocar el sujetador de componente de manera que la pared de base del sujetador esté en contacto con la superficie tangencial externa con la tubería de combustible y formar una abertura a través de la pared de base y a través de la tubería de combustible cuando la pared de base está en contacto con la tubería de combustible, mediante un proceso de taladrado térmico, para asegurar el sujetador a la tubería de combustible por flujo térmico de material dentro del sujetador y la tubería de combustible que rodea a la abertura. Un montaje de tubería de combustible de acuerdo con otro aspecto de la invención incluye una tubería de combustible de metal tubular hueco que tiene una superficie externa y por lo menos un sujetador de componente metálico unido externamente a la tubería de combustible. El sujetador de componente tiene una pared plana con una primera porción en contacto tangencial con una segunda porción de la superficie externa. El sujetador de componente se une a la tubería de combustible por medio de un collar anular formado por flujo de metal desde la pared y el tubo alrededor de la abertura que se extiende a través de la primera y segunda porciones .

DESCRIPCIÓN BREVE DE LOS DIBUJOS - - La invención, junto con los objetivos, características y ventajas adicionales de la misma se comprenderá mejor a partir de la siguiente descripción, las reivindicaciones anexas y los dibujos que la acompañan, en los cuales : la figura 1 es una vista en elevación lateral fragmentaria de un montaje de tubería de combustible, de acuerdo con una implementación ejemplar pero actualmente preferida de la presente invención; la figura 2 es una vista en sección tomada sustancialmente a lo largo de la línea 2-2 de la figura 1; la figura 3 es una vista en elevación fragmentaria de una porción del montaje de tubería de combustible de la figura 2 es una etapa intermedia de fabricación; las figuras 4 y 5 son ilustraciones esquemáticas de etapas secuenciales de unión de los componentes del montaje de tubería de combustible entre sí por medio de taladrado térmico; la figura 6 es una vista en sección que ilustra el montaje de tubería de combustible en la etapa de fabricación después del procedimiento de taladrado térmico, tomada sustancialmente a lo largo de la línea 6-6 en la figura 3; y la figura 6A es una vista en sección fragmentaria a escala agrandada de la porción de la figura 6 dentro del área 6A.

- - DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS Las figuras 1 a 2 ilustran el montaje 10 de tubería de combustible, de acuerdo con una implementación ejemplar, aunque actualmente preferida de la invención, constituido de una tubería 12 de combustible de metal tubular que tiene una pluralidad de sujetadores 14 de componentes metálicos asegurados externamente a la misma. La tubería 12 de combustible se ilustra como un tubería de combustible tubular cilindrica hueca, aunque se pueden utilizar geometrías diferentes a la cilindrica sin por esto apartarse del alcance de la invención. Los sujetadores 14 de componentes son sujetadores en forma de receptáculos que tienen una pared 16 de base plana. Los suj etadores .14 se pueden utilizar, por ejemplo, para montar inyectores de combustible, amortiguadores, tubos de admisión o de salida o similares al montaje de tubería de combustible. La pared 16 de base de sujetador está en contacto tangencial con la superficie externa del cuerpo de la tubería 12 de combustible tubular. Los sujetadores 14 y la tubería 12 de combustible pueden ser de cualquier construcción metálica adecuada, tal como acero al bajo carbono o acero inoxidable. Un collar 18 hueco rodea una abertura que se extiende a través de las superficies en contacto de la tubería 12 de combustible y el sujetador 14. El collar 18 tiene un reborde 20 colocado dentro del interior del sujetador 14 contra la pared 16 de base que sujeta firmemente al sujetador 16 contra la superficie externa del tubo 12 de la tubería de combustible. Un anillo 22 de material de cobresoldadura se extiende preferiblemente de manera externa alrededor de las porciones de superficie en contacto del sujetador 18 y la tubería 12 de combustible asegurando adicionalmente al sujetador a la tubería de combustible . Las figuras 4 y 5 ilustran esquemáticamente el método para unir el sujetador 14 a la tubería 12 de combustible de acuerdo con la presente invención. La pared 16 de base del sujetador 14 se pone en contacto de superficie externa tangencial con la tubería 12 de combustible, y puede ser acoplada temporalmente en esta posición por un medio adecuado, no mostrado. Las porciones en contacto del sujetador 10 y la tubería inicialmente están perforadas. Una. herramienta 24 de perforación que gira rápidamente, se pone posteriormente en contacto con la pared 16 de base del sujetador 14 en alineación con la línea de contacto de superficie entre el sujetador 14 y la tubería 12 de combustible. La velocidad de rotación de la herramienta dependerá del fabricante, el número de sujetadores ensamblados simultáneamente a la tubería de combustible y otros factores. En un implementación ejemplar de la invención, se utiliza un taladro térmico Flowdrill de 6.35 mm con una operación Bridgeport Mili a aproximadamente 3000 rpm. Conforme avanza la herramienta 24 dentro del sujetador 14, se forma un orificio a través de las paredes en contacto del sujetador 14 y la tubería 12 de combustible por flujo térmico de material alrededor de la superficie de la herramienta de perforación. Este material fluye radial y axialmente a lo largo de la herramienta 24 al interior de la tubería 12 de combustible y al interior del sujetador 14 en donde se forma un reborde 20 por contacto de una porción de la herramienta 24. Como se ilustra esquemáticamente en la figura 6?, el material de flujo del sujetador 14 generalmente forma un reborde 20 y la porción interior del collar 18, y el material de flujo de la tubería 12 generalmente forma la porción exterior del collar, aunque estos materiales fluyan juntos de manera que (preferiblemente) no hay" una línea definida de demarcación. Los materiales fluyen y sueldan las partes entre sí. Después se retira la herramienta 24, dejando el sujetador unido a la tubería 12 de combustible por medio de la estructura física del collar 18 después de que el material endurecido, lo cual eficazmente suelda el sujetador 14 en forma de receptáculo a la superficie externa del tubo 12 de la tubería de combustible. Este aseguramiento del sujetador 14 al tubo 12 de tubería de combustible por taladrado térmico preferiblemente es mejorado por colocación de un anillo 22 de cobresoldadura externamente alrededor de las porciones de las superficies unidas, y somete el montaje de tubería de combustible a una operación de cobresoldadura que de otra manera es convencional.

De esta manera, se ha proporcionado un montaje de componente metálico, preferiblemente un montaje de tubería de combustible así como un método para la elaboración en donde se obtienen por completo la totalidad de los objetivos y metas establecidas previamente. El método de montaje de la presente invención elimina la necesidad de perforar o taladrar por separado la abertura en un tubo de tubería de combustible, con la formación consecuente de esquirlas o obturaciones que deben ser eliminadas del montaje. El método de ensamblado, de acuerdo con la presente invención, también elimina la necesidad de alinear las aberturas preformadas en el sujetador y el tubo, por ejemplo por colocación a presión u otras técnicas de alineación. El método de la presente invención reduce los costos y complejidad del ensamblado y mejora la calidad del ensamblado resultante. Las juntas similares a soldadura de flujo térmico mantienen a los componentes entre sí a temperaturas de cobresoldadura (aproximadamente 1092 °C (2000°F)). La invención se ha descrito en relación con una implementación ejemplar aunque actualmente preferida de la misma, y se han discutido varias modificaciones y variaciones. Otras modificaciones y variaciones se sugerirán con facilidad a las personas con habilidad habitual en la técnica. Se pretende que la invención abarque la totalidad de tales modificaciones o variaciones que se encuentren dentro del espíritu y alcance amplio de las reivindicaciones anexas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para asegurar un componente metálico a un cuerpo metálico hueco, que comprende las etapas de: (a) colocar el componente en el cuerpo de manera que una pared del componente esté en contacto de superficie externa con una pared del cuerpo, y (b) taladrar térmicamente una abertura a través de las paredes de contacto de manera que el componente y el cuerpo se fijen entre sí por flujo térmico de material dentro del componente y el cuerpo.

2. El procedimiento como se describe en la reivindicación 1, en donde la etapa (b) incluye formar un reborde de material de flujo térmico dentro del cuerpo.

3. El procedimiento como se describe en la reivindicación 1, que comprende la etapa adicional, después de la etapa (b) , de: (c) cobresoldar externamente el componente al cuerpo .

4. Un método para asegurar un componente metálico a un cuerpo metálico hueco, que comprende las etapas de: (a) colocar el componente sobre el cuerpo de manera que la pared del componente esté en contacto de superficie externa con la pared del cuerpo, y (b) formar una abertura a través de las paredes en contacto por medio de un procedimiento de taladrado térmico de manera que el componente y el cuerpo se aseguren entre sí por flujo térmico de material dentro del componente del cuerpo .

5. El método para asegurar un sujetador de componente metálico en forma de receptáculo a una superficie externa de una tubería de combustible metálico tubular hueca para un motor de combustible interna, que comprende las etapas de: (a) colocar el sujetador de componente de manera que la pared de base del sujetador esté en contacto con la superficie externa con la tubería de combustible y tangencial a la superficie externa, y (b) formar una abertura a través de la pared de base y la tubería de combustible cuando la pared de base esté en contacto de superficie con la tubería de combustible por un proceso de taladrado térmico para asegurar el sujetador a la tubería de combustible por flujo térmico de material dentro del sujetador y la tubería de combustible alrededor de la abertura.

6. El método como se describe en la reivindicación 5, que comprende además la etapa de: (c) cobresoldar el sujetador a la tubería de combustible.

7. Un método para asegurar un componente metálico a un cuerpo que tiene una pared metálica, que comprende: (a) colocar el componente contra el cuerpo de manera que la pared del componente esté en contacto de superficie externa con la pared del cuerpo, y (b) taladrar térmicamente una abertura a través de las paredes en contacto lo que provoca flujo térmico de material en lados opuestos de las paredes en contacto que, cuando endurece , une el componente al cuerpo .

8. Un montaje de tubería de combustible que comprende: una tubería de combustible metálica tubular hueca que tiene una superficie externa, y por lo menos un componente metálico sujetador unido externamente a la misma tubería de combustible, el sujetador de componente tiene una pared plana con una primera porción en contacto tangencial externo con una segunda porción de la superficie externa, el sujetador de componente se une a la tubería por medio de un collar anular que se forma por flujo de metal desde la pared y el tubo alrededor de una abertura que se extiende a través de la primera y segunda porciones.

9. El montaje como se describe en la reivindicación 8, que comprende además un anillo de material de cobresoldadura que se extiende alrededor de la primera y segunda porciones de la pared y la superficie.