MXPA04001346A - Procedimiento y dispositivo de union por soldeo de al menos dos hojas metalicas y juntas obtenidas. - Google Patents

Abstract

La presente invencion describe un procedimiento de union de al menos dos hojas (10, 12) metalicas superpuestas en un apilamiento, una de ellas al menos lleva al menos sobre una cara un revestimiento (14, 16) electricamente aislante, particularmente para la realizacion de juntas de hojas multiples, caracterizado porque consiste en colocar el apilamiento de hojas entre un yunque (18) y un sonotrodo (22), en ejercer una presion dada sobre este apilamiento y en emitir en el curso de esta puesta bajo presion un tren de ultrasonidos, con objeto de provocar la fusion localizada del metal que constituye las hojas, a la derecha del sonotrodo. La invencion cubre tambien la junta plana o la junta de culata obtenida, asi como la utilizacion de ultrasonidos para asegurar puntos de union de un apilamiento de hojas metalicas. Figura 1.

Description

PROCEDIMIENTO Y DISPOSITIVO DE UNIÓN POR SOLDEO DE AL MINOS DOS HOJAS METÁLICAS Y JUNTAS OBTENIDAS La presente invención se relaciona con un procedimiento y un dispositivo de unión por soldeo de al menos dos hojas metálicas. La descripción que sigue está enfocada en un ejemplo preciso de juntas planas, pero otras numerosas aplicaciones pueden ser consideradas, como se indicará más adelante, y particularmente las juntas de culata. Se conocen las juntas metálicas que comprenden varias hojas de metal de pequeño espesor, de algunas décimas de milímetro a uno o dos milímetros para dar un orden de ideas. Estas hojas metálicas están cortadas y superpuestas. * Si es necesario, _ se preparan deformaciones de perfil adaptadas para fabricar nervaduras para enfocar los esfuerzos de compresión y fabricar barreras de hermeticidad, esto según una cartografía sofisticada . Ciertas juntas planas de forma general, como las ' juntas de colector de escape, son fabricadas a partir de varias hojas metálicas.

Es asi también que se fabrican las juntas de culata de hojas múltiples montadas sobre numerosos motores de combustión interna de vehículos . En. este caso, las juntas de culata comprenden una superposición de varias hojas de diferentes clases, de diferentes espesores en función del tipo de motor. Es conveniente mantener las hojas de este apilamiento perfectamente posicionadas y con este fin, es conveniente soldar por puntos estas hojas para unirlas entre si. De forma conocida, este soldeo por puntos se realiza utilizando la energía eléctrica, aprovechando una diferencia de voltaje muy grande entre dos electrodos, dispuestos por ambas partes del apilamiento, lo que provoca un arco eléctrico, una fusión localizada del metal de las hojas y así el soldeo. ün ' problema se plantea cuando las hojas metálicas están revestidas de un material aislante. En efecto, para contribuir a compensar los defectos generados por los movimientos relativos de la culata con relación al bloque de cilindros bajo el efecto de las dilataciones, y para asegurar la micro-hermeticidad, las hojas están revestidas en ciertos casos de una capa delgada de un revestimiento. El material que constituye este revestimiento procede de la química del carbono bajo la forma de una resina, de un elastómero con características específicas con relación a los coeficientes de fricción, la dureza, las capacidades de hermeticidad y las condiciones de aplicación. El disulfuro de molibdeno es uno de los revestimientos utilizados comúnmente, y su poder aislante es tal que la soldadura eléctrica por puntos llega a ser imposible. El revestimiento actúa como un dieléctrico. Existen soluciones recurriendo a revestimientos aislantes con relación a la matriz, pero cargadas de partículas conductoras para volverlas conductoras. Tales revestimientos permiten entonces utilizar las técnicas conocidas de soldadura eléctrica por puntos. El inconveniente es que se necesita una composición particular, e introducir partículas por lo general metálicas en un material anti- fricción, lo que ya no es Satisfactorio . El. reparto de las partículas debe ser homogéneo, .para generar soldaduras de calidad en cada punto previsto, de forma reproducible, lo que impone otras restricciones. Por esto, la presente invenció propone una alternativa recurriendo a un procedimiento de unión de hojas ¡metálicas revestidas de un material aislante que no necesita de modificaciones de la composición, de este revestimiento, que es regular y reproducible. Con este fin, el procedimiento de unión de al menos dos hojas metálicas superpuestas en un apilamiento, y una de ellas al menos lleva al menos sobre una cara un revestimiento eléctricamente aislante, particularmente para la fabricación de juntas de hojas múltiples, se caracteriza porque consiste en colocar el apilamiento de hojas entre un yunque y un sonotrodo, en ejercer una presión dada sobre .este apilamiento y en emitir en el curso de esta puesta bajo presión un tren de ultrasonidos, con objeto de provocar la fusión localizada del metal que constituye las hojas, a la derecha del sonotrodo * Según otra característica, el sonotrodo dispone de medios de maniobra que permiten ejercer una presión sobre el apilamiento y medios transductores que permiten generar un tren de ultrasonidos transmitido por el sonotrodo al apilamiento . De forma preferente, un amplificador está interpuesto" entre los medios transductores y el sonotrodo. ; La invención cubre también la junta de hojas múltiples plana, que comprende al menos un punto de soldadura entre las dos hojas, realizado por una fusión localizada generada por un tren de ultrasonidos. Más particularmente, la invención cubre una junta de culata que comprende al menos un punto de soldadura realizado por una fusión localizada generada por un tren de ultrasonidos. Estos puntos de soldadura son realizados en la periferia de los orificios del cilindro y/o en la periferia del apilamiento de hojas. La invención se dirige también a la utilizació de un tren de ultrasonidos para asegurar la unión por puntos de un apilamiento de. al menos dos hojas metálicas, del cual una hoja al menos comprende sobre al menos una cara un revestimiento eléctricamente aislante. El procedimiento se describe ahora en detalle según una modalidad particular, no limitante, '. con relación a los dibujos anexados, en los cuales ::las figuras muestran: Figura í, una vista esquemática del dispositivo utilizado para la aplicación del procedimiento, - Figura 2, un$. vista en planta de una junta de culata con localización de los puntos de unión, y - Figura 3, una vista en corte según la linea 3-3 de la Figura 2. En la Figura 1, se representa una junta plana que comprende en el ejemplo representado, dos hojas 10, 12 metálicas. En esta modalidad, las hojas son de acero dulce o inoxidable, en bruto, aluminizado, galvanizado o niquelado, o de aluminio. El. espesor está comprendido entre 0.1 y 2.0 milímetros.- Estas hojas están revestidas cada una sobre su cara exterior, de un revestimiento 14, 16 de un material eléctricamente aislante, cuyos papeles y funciones pueden ser múltiples. Este revestimiento puede ser de disulfuro de molibdeno, de monómero de dieno de etileno-propileno (EPDM) , de caucho de nitrilo-butadieno (NBR) , de silicona, una laca o un barniz. Este revestimiento presenta un espesor de 10 a 1, 000 µ?a.

Las dos hojas están colocadas entre un yunque 18 de masa sólida y una herramienta 20. Las escalas de los diferentes materiales representados no se respetan/ para mostrar los detalles de las hoj as. ' Este yunque es de superficie suficiente para recibir las hojas y soportar la presión ejercida por la herramienta, como se explicará más adelante, Su gran masa permite disipar la energía transmitida, a través de la herramienta 20. Esta herramienta 20 es un sonotrodo 22 de perfil · adaptado en función de los puntos de soldadura que se van a realizar. Este sonotrodo presenta una resistencia mecánica que permite ejercer una presión sobre las dos hojas, y el yunque desempeña su papel de recuperación de los esfuerzos. Este sonotrodo está asociado con deforma íntima con un transductor 24 productor de ultrasonidos . Para permitir concentrar y enfocar las ondas emitidas para que la amplitud máxima se sitúe en la interfase de las hojas metálicas, está previsto de forma conocida un amplificador 26 de las ondas emitidas por el transductor. Este amplificador está interpuesto entre el transductor y el sonotrodo. Este transductor 24 es alimentado él mismo por un generador 28 que crea oscilaciones eléctricas iniciales. La frecuencia de trabajo está comprendida entre 15 KHz y 3 MHz . El procedimiento consiste en colocar las hojas entre el sonotrodo y el yunque, y en generar los ultrasonidos. De forma sorprendente, se constata que los ultrasonidos atraviesan el revestimiento que es -aislante eléctricamente, pero que presenta también características de amortiguamiento. Sin embargo, se constata que los ultrasonidos provocan la fricción de las dos caras metálicas que están frente a frente, y bajo la. presión ejercida simultáneamente, las dos superficies se funden puntualmente, a la derecha del sonotrodo, lo que conduce a la unión por soldeo de las dos hojas que están enfrentadas. El · periodo durante el cual" se ejerce la presión y durante el cual se emite el tren de ult asonidos, es una función de los materiales y está al alcance del experto en la técnica.

Asimismo, la posición del punto de soldadura es una función de la pieza y de las necesidades. En la Figura 2, se representa una junta de culata .30 de motor de cuatro cilindros, pues comprende cuatro orificios 32 de cilindro con un apilamiento de dos hojas 34, 36. Cada orificio de cilindro lleva en la periferia un engaste 38. Los puntos 40 de unión obtenidos por soldeo con ultrasonido están dispuestos en la periferia de los orificios de cilindro y algunos 42 en la proximidad de las zonas intercilindros . Otros puntos 44 están dispuestos en la periferia del apilamiento para asegurar un mantenimiento general. Sobre el corte 3-3, se puede encontrar la estructura del punto de unión obtenido por fusión localizada a la derecha del sonotrodo. Se- observa durante esta operación que las hojas que están frente a frente y sus revestimientos no sufren degradación fuera de la superficie de presión de la herramienta. Se pueden citar numerosas aplicaciones además de las juntas, y particularmente el caso de dos piezas metálicas que se deben unir entre después de : pintarlas , pues la pintura desempeña el papel de dieléctrico. Por esto, la pintura interviene frecuentemente después del montaje, pero se necesitan operaciones más complejas, particularmente de enmascaramiento de ciertas partes. Una vez determinados los parámetros en función de : los espesores y de la naturaleza de los materiales de las hojas y de sus revestimientos, se constata que si procedimiento es reproducible, lo que es conveniente en las operaciones industriales, particularmente con una . producción continua con control de .calidad importante. En el caso de- las juntas de culata, la calidad es tanto más importante que la deficiencia que tal junta puede generar de las degradaciones importantes; para el motor de un vehículo y de un costo importante. En, los ejemplos presentados, el revestimiento tal como se representa está presente sobre una de las dos caras de cada hoja, pero se puede imaginar encontrar hojas con dos caras revestidas .

Se constata que la soldadura se obtiene sin embargo grácias a este procedimiento de soldeo que utiliza ultrasonidos. La " otra ventaja de esta técnica es el aspecto sanitario. En efecto, en un ambiente de disolvente o de resina, los ultrasonidos no provocan corto-circuitos, chispas susceptibles de provocar incendios. En cuanto al personal a cargo de los dispositivos, no están sometidos a ningún riesgo de flash luminoso o a riesgos relacionados con la manipulación de voltajes eléctricos fuertes. Sn fin, el dispositivo puede fácilmente ser introducido en la parte central de una cadena de f bricación:.

Claims (8)

1. REIVINDICACIONES 1. '; Procedimiento de unión de al menos dos hojas metálicas superpuestas en un apilamiénto, una de ellas al menos lleva al menos sobre una cara un revestimiento eléctricamente aislante, particularmente para la realización de juntas de hojas múltiples/ caracterizado porque consiste en colocar el -apilamiénto de hojas entre un yunque y un sonotrodo, ; en ejercer una presión dada sobre este apilamiénto y en emitir en el curso de esta puesta bajo presión un tren de ultr sonidos, con objeto de provocar la fusión localizada del metal que constituye las hojas, a la derecha del sonotrodo,
2. : 2.; Dispositivo de unión de al menos dos hojas metálicas superpuestas en un apilamiénto, una de ellas al menos lleva al menos sobre una cara un revestimiento eléctricamente aislante, particularmente para la realización de juntas de hojas múltiples, caracterizado porque comprende al menos un yunque que soporta el apilamiénto, un sonotrodo, el yunque y/o el sonotrodo' tienen medios de maniobra que permiten ejercer una presión sobre el apilamiénto, y medios transductores que permiten generar un tren de ultrasonidos transmitido por el sonotrodo al apilamiento.
3. 3. Dispositivo de unión de al menos dos •hojas según la reivindicación 2, caracterizado porgue comprende un amplificador interpuesto entre los medios transductores y el sonotrodo.
4. . 4. · Junta de hojas múltiples plana que comprende un apilamiento de al menos dos hojas, del cual una hoja al menos comprende sobre al menos una cara un revestimiento aislante eléctricamente, caracterizado porque comprende al menos un punto de soldadura entre las dos hojas realizado por una fusión localizada generada por un tren de ultrasonido.
5. ¦ 5. ' Junta de culata que comprende un apilamiento de al menos dos hojas metálicas, del cual una hoja al menos comprende sobre al menos una cara un revestimiento aislante eléctricamente, caracterizado porque comprende al menos un punto de soldadura -realizado por una fusión ' localizada generada por un tren de ultrasonidos.
6. 6, Junta de culata según la reivindicación 5, caracterizada porque menos un punto soldadura ¦ se realiza periferia de orific.ios de cilindro.
7. 7. Junta de culata según la reivindicación 5 o 6, caracterizada porque el al menos un punto de soldadura se realiza en la periferia del apilamiento de hojas.
8. 8. Utilización de un tren de ultrasonidos para asegurar la unión por puntos de un apilamiento de al menos dos hojas metálicas, del cual una hoja al menos comprende sobre -al menos una cara un revestimiento aislante eléctricamente.