WO2015185772A1 - Dispositivo y método de control del enfriamiento en piezas soldadas - Google Patents
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- B23K3/00—Tools, devices, or special appurtenances for soldering, e.g. brazing, or unsoldering, not specially adapted for particular methods
- B23K3/08—Auxiliary devices therefor
Definitions
- the present invention relates generally to the field of welding, and more specifically to the control of cooling of welded parts.
- the present invention discloses a device and a method of cooling control in welded parts.
- the present invention relates to a cooling control device in welded parts comprising:
- the present invention relates to a method of cooling control in welded parts comprising the steps of:
- the application of the thermal blanket on the welding bead is carried out automatically immediately after the passage of the welding spear. That is, thanks to the present invention, the direct contact time between the newly applied welding bead and the surrounding atmosphere is minimized, thereby controlling (i.e. slowing down) the cooling of the welded parts thereby preventing previously described problems of structural changes and fragility in the final pieces of the prior art.
- Figure 1 schematically shows the cooling process that occurs when two welded plates are cooled by direct contact with the atmosphere (upper image of Figure 1) and when a thermal blanket is applied on those same plates (lower image of the Figure 1) .
- Figure 2 shows a perspective view of a device according to the preferred embodiment of the present invention, for the welding of two flat plates.
- Figure 3 shows a side view of the device shown in Figure 2.
- Figure 4 shows a side view of the device shown in Figure 2, for welding by circular tubes.
- the term "rear part" of a welding lance refers to the part of the welding lance opposite the direction of advance of the same when a welding operation is performed.
- the back of the spear of Welding has been represented as the left part of it, while the direction of advance represented by arrows A is to the right.
- thermal blanket refers to any layer of refractory material that can be deposited on a weld bead and that reduces its cooling rate compared to the cooling rate it would experience in direct contact with the surrounding atmosphere.
- Figure 1 shows schematically the cooling process that occurs when welded flat plates (10) are cooled either directly in contact with the atmosphere (upper image of figure 1) or covered by a thermal blanket (11) ( bottom image of figure 1).
- the heat transmission from the weld bead (12) is carried out by conduction, convection and radiation, which causes rapid cooling of the welded plates (10).
- the heat release by convection and radiation is due to the direct contact of the weld bead (12) with the surrounding atmosphere.
- the cooling process that occurs in this case is basically by conduction, which causes a very slow cooling of the welded plates (10).
- FIG 2 shows the application of a device according to the preferred embodiment of the present invention to the welding of two flat plates (10).
- the device comprises a welding lance (13) to make a weld joint between two pieces.
- the device also comprises a drum (14) resting on a support (15).
- a thermal blanket (11) is wound on the drum (14).
- a free end of the thermal blanket (11) is fixed, by means of a fixing element (16), to the rear of the welding lance (13).
- a welding bead (12) is created that joins the flat plates (10).
- the welding lance (13) pulls the thermal blanket (11) through the fixing element (16), so that the thermal blanket (11) gradually unrolls from the drum (14) by rotating the latter (arrow B).
- the thermal blanket (11) is applied to the welding cord (12) immediately after the passage of the welding lance (13), thus minimizing the time during which the welding cord (12) is in contact with the surrounding atmosphere.
- the application of the thermal blanket (11) is carried out automatically immediately after the passage of the welding lance (13). No operator is required to manually apply the thermal blanket (11), so the total time of the procedure is reduced and economic gains are provided in the overall process.
- the device further comprises a torsion spring (17) located in the drum (14).
- the torsion spring (17) has the function of keeping the thermal blanket (11) in tension at all times, thus preventing folds in it when applied to the welded plates (10). This further improves the thermal insulation provided by the thermal blanket (11) ⁇
- FIG 4 shows a device as described above for the application of a welding bead (12) to tubes of circular section (18), instead of flat plates (10).
- the device of the preferred embodiment of the present invention can be suitably applied.
- the newly applied welding bead (12) is immediately covered with a thermal blanket (11) unwound from a drum (14).
- the mode of application and the result obtained in the case of circular section tubes (18) are the same as those described above with reference to the flat plates (10).
- the present invention also relates to a method of cooling control in welded parts comprising the steps of: - arrange a drum with a thermal blanket rolled over it;
- the method may comprise the additional step of keeping the thermal blanket in tension by applying a torsional force on the drum.
- the method of the present invention can be performed by a device as described above, and provides the main advantage of controlling the cooling of the welded parts so that the structural integrity and overall quality of the final welded parts is improved. obtained.
- the device of the preferred embodiment of the present invention for the realization of flat welds is shown.
- the device and the method of the present invention can be applied to welds of any type: flat, angled, T-shaped, overlapping, horizontal, vertical, mixed, etc.
- the parts to be welded can be of any suitable material that can be joined by welding.
- the parts to be welded are of a material selected from steel, cast steel, aluminum, bronze and copper.
Landscapes
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Abstract
La presente invención se refiere a un dispositivo y método de control del enfriamiento en piezas soldadas. El dispositivo comprende una lanza de soldadura; un tambor sobre el que está enrollada una manta térmica; y un elemento de fijación de la manta térmica a la parte trasera de la lanza de soldadura. Asi, al desplazar la lanza en un sentido de soldadura se crea un cordón de soldadura que une las dos piezas y se deposita la manta térmica inmediatamente sobre dicho cordón de soldadura. El método comprende disponer un tambor con una manta térmica enrollada sobre el mismo; fijar un extremo libre de la manta térmica a la parte trasera de una lanza de soldadura; desplazar la lanza en un sentido de soldadura entre dos piezas que van a soldarse creando asi un cordón de soldadura entre las mismas; y depositar la manta térmica sobre el cordón de soldadura.
Description
DISPOSITIVO Y MÉTODO DE CONTROL DEL ENFRIAMIENTO EN PIEZAS
SOLDADAS
Campo de la invención
La presente invención se refiere de manera general al campo de la soldadura, y más concretamente al control del enfriamiento de piezas soldadas.
Antecedentes de la invención
El experto en la técnica conoce que cuando se calienta una pieza metálica a temperaturas elevadas y a continuación vuelve a enfriarse rápidamente, la pieza metálica puede experimentar cambios estructurales importantes haciendo que se vuelva muy frágil.
Una aplicación en la que aparecen temperaturas elevadas en zonas muy localizadas es en la fabricación por soldadura. En efecto, al realizar una operación de soldadura, por ejemplo para unir dos piezas, es conveniente evitar que el cordón de soldadura creado se enfrie rápidamente al contacto con la atmósfera ya que puede ponerse en peligro la integridad y resistencia de la unión por soldadura creada.
En la actualidad se conocen varios métodos usados para evitar que las piezas soldadas entren en contacto directo e inmediato con la atmósfera y experimenten enfriamientos rápidos. Estos métodos consisten básicamente en cubrir las piezas soldadas de forma manual con un material refractario (mediante arena o mediante mantas térmicas) tras haberse soldado las piezas. Transcurrido el tiempo necesario para que las piezas se enfríen lentamente, se retira el material refractario y entonces pueden enfriarse las piezas soldadas directamente en el aire o incluso en agua.
Estos métodos actuales requieren de la intervención de
un operario para colocar el material refractario, lo cual supone costes tanto en cuanto al consumo de tiempo como en cuanto a la necesidad de mano de obra. Además, los métodos mencionados dejan el cordón de soldadura al aire en los segundos inmediatamente posteriores a la soldadura y sólo se cubren las piezas al terminar de aplicar todo el cordón de soldadura. Estos primeros segundos tras la aplicación del cordón de soldadura son cruciales dado que el gradiente de temperaturas entre el cordón de soldadura y la atmósfera exterior es el mayor, y por tanto el enfriamiento es rápido. Por tanto, en estos primeros segundos se producen las mayores deformaciones y tensiones residuales que ponen en peligro la integridad estructural de la pieza soldada final .
Por tanto, sigue existiendo en la técnica la necesidad de un dispositivo y un método que permitan proteger un cordón de soldadura recién aplicado frente a un enfriamiento rápido, controlando el enfriamiento en las piezas soldadas y mejorando asi la calidad final de las mismas.
Sumario de la invención
Para solucionar los problemas de la técnica anterior, la presente invención da a conocer un dispositivo y un método de control del enfriamiento en piezas soldadas.
En un primer aspecto, la presente invención se refiere a un dispositivo de control del enfriamiento en piezas soldadas que comprende:
- una lanza de soldadura para realizar una unión por soldadura entre dos piezas;
- un tambor sobre el que está enrollada una manta térmica; y
- un elemento de fijación de la manta térmica a la
lanza de soldadura, preferiblemente a su parte trasera.
De este modo, al desplazar la lanza en un sentido de soldadura se crea un cordón de soldadura que une las dos piezas entre si. Inmediatamente tras el paso de la lanza de soldadura, se deposita la manta térmica sobre dicho cordón de soldadura.
En un segundo aspecto, la presente invención se refiere a un método de control del enfriamiento en piezas soldadas que comprende las etapas de:
- disponer un tambor con una manta térmica enrollada sobre el mismo;
- fijar un extremo libre de la manta térmica a la parte trasera de una lanza de soldadura;
- desplazar la lanza en un sentido de soldadura entre dos piezas que van a soldarse, creando asi un cordón de soldadura entre las mismas; y
- depositar la manta térmica sobre el cordón de soldadura inmediatamente tras el paso de la lanza de soldadura.
Tal como puede apreciarse, la aplicación de la manta térmica sobre el cordón de soldadura se realiza de manera automática inmediatamente tras el paso de la lanza de soldadura. Es decir, gracias a la presente invención se reduce al mínimo el tiempo de contacto directo entre el cordón de soldadura recién aplicado y la atmósfera del entorno, controlando (es decir, ralentizando) de ese modo el enfriamiento de las piezas soldadas lo que evita los problemas anteriormente descritos de cambios estructurales y fragilidad en las piezas finales de la técnica anterior.
Además, no se necesita que un operario aplique manualmente la manta térmica sobre el cordón de soldadura una vez terminada la operación de soldadura de las piezas.
Por tanto, se reduce el tiempo empleado en todo el procedimiento (soldadura de las piezas y aplicación de la manta térmica) lo cual repercute evidentemente en un ahorro económico .
Breve descripción de las figuras
La presente invención se entenderá mejor con referencia a las siguientes figuras que ilustran realizaciones preferidas de la invención, proporcionadas a modo de ejemplo, y que no deben interpretarse como limitativas de la invención de ninguna manera.
La figura 1 muestra de manera esquemática el proceso de enfriamiento que se produce cuando dos placas soldadas se enfrian mediante contacto directo con la atmósfera (imagen superior de la figura 1) y cuando se aplica una manta térmica sobre esas mismas placas (imagen inferior de la figura 1) .
La figura 2 muestra una vista en perspectiva de un dispositivo según la realización preferida de la presente invención, para la unión por soldadura de dos placas planas .
La figura 3 muestra una vista lateral del dispositivo mostrado en la figura 2.
La figura 4 muestra una vista en lateral del dispositivo mostrado en la figura 2, para la unión por soldadura de tubos circulares.
Descripción detallada de las realizaciones preferidas
Tal como se usa en el presente documento, el término "parte trasera" de una lanza de soldadura se refiere a la parte de la lanza de soldadura opuesta al sentido de avance de la misma cuando se realiza una operación de soldadura. En las figuras adjuntas, la parte trasera de la lanza de
soldadura se ha representado como la parte izquierda de la misma, mientras que el sentido de avance representado por las flechas A es hacia la derecha.
Tal como se usa en el presente documento, el término "manta térmica" se refiere a cualquier capa de material refractario que puede depositarse sobre un cordón de soldadura y que reduce la velocidad de enfriamiento del mismo en comparación con la velocidad de enfriamiento que experimentaría en contacto directo con la atmósfera del entorno.
En la figura 1 se muestra esquemáticamente el proceso de enfriamiento que se produce cuando se enfrían placas planas soldadas (10) o bien directamente en contacto con la atmósfera (imagen superior de la figura 1) o bien cubiertas por una manta térmica (11) (imagen inferior de la figura 1) .
En el primer caso, la transmisión de calor desde el cordón de soldadura (12) se realiza por conducción, convección y radiación, lo que origina un enfriamiento rápido de las placas soldadas (10) . Tal como puede observarse, el desprendimiento de calor por convección y por radiación se realiza debido al contacto directo del cordón de soldadura (12) con la atmósfera del entorno.
En el segundo caso (imagen inferior de la figura 1) , tras aplicar la manta térmica (11) se evita (o al menos se reduce) la pérdida de calor por convección y por radiación. Por tanto, el proceso de enfriamiento que se produce en este caso es básicamente por conducción, lo que origina un enfriamiento muy lento de las placas soldadas (10) .
Por tanto, debido a la gran reducción de la radiación
(fenómeno de transmisión predominante a temperaturas altas) y la convección (que es el fenómeno de transmisión por contacto con un fluido, en este caso el aire) , se reduce en
gran medida la velocidad de enfriamiento global de las placas soldadas (10) . Tal como se explicó anteriormente, esta reducción de la velocidad de enfriamiento evita que las placas soldadas (asi como el cordón de soldadura) experimenten cambios estructurales que puedan llegar a hacer que las placas soldadas se vuelvan frágiles.
En la figura 2 se muestra la aplicación de un dispositivo según la realización preferida de la presente invención a la soldadura de dos placas planas (10) . El dispositivo comprende una lanza de soldadura (13) para realizar una unión por soldadura entre dos piezas. El dispositivo también comprende un tambor (14) apoyado sobre un soporte (15) . Sobre el tambor (14) está enrollada una manta térmica (11). Un extremo libre de la manta térmica (11) está fijado, mediante un elemento de fijación (16), a la parte trasera de la lanza de soldadura (13) .
Por tanto, al avanzar la lanza de soldadura (13) en un sentido de soldadura (flecha A) se va creando un cordón de soldadura (12) que une las placas planas (10) . Al avanzar, la lanza de soldadura (13) tira de la manta térmica (11) a través del elemento de fijación (16), de modo que la manta térmica (11) se va desenrollando gradualmente del tambor (14) mediante el giro de este último (flecha B) . De este modo la manta térmica (11) queda aplicada sobre el cordón de soldadura (12) inmediatamente tras el paso de la lanza de soldadura (13), reduciendo asi al mínimo el tiempo durante el cual el cordón de soldadura (12) está en contacto con la atmósfera del entorno.
Por tanto, puede observarse que al cubrir el cordón de soldadura (12), inmediatamente tras su aplicación, con una manta térmica (11), se controla el enfriamiento de la soldadura y por tanto se limitan los cambios estructurales que pueden experimentar las placas planas soldadas (10) y
el cordón de soldadura (12) . De este modo se mejora la integridad estructural del producto final.
Por otro lado, la aplicación de la manta térmica (11) se realiza de manera automática inmediatamente tras el paso de la lanza de soldadura (13) . No se requiere que ningún operario aplique manualmente la manta térmica (11), por lo que se reduce el tiempo total del procedimiento y se proporcionan ganancias económicas en el proceso global.
Haciendo ahora referencia a la figura 3 , puede observarse que el dispositivo comprende además un muelle de torsión (17) ubicado en el tambor (14) . El muelle de torsión (17) tiene la función de mantener en todo momento en tensión la manta térmica (11) evitando asi que se produzcan pliegues en la misma cuando se aplica sobre las placas soldadas (10) . De este modo se mejora adicionalmente el aislamiento térmico que proporciona la manta térmica (11) ·
La figura 4 muestra un dispositivo tal como se describió anteriormente para la aplicación de un cordón de soldadura (12) a tubos de sección circular (18), en lugar de a placas planas (10) . Como puede observarse, independientemente de la forma de las piezas que van a soldarse, puede aplicarse de manera adecuada el dispositivo de la realización preferida de la presente invención. Como en el caso anterior, el cordón de soldadura (12) recién aplicado se recubre inmediatamente con una manta térmica (11) desenrollada de un tambor (14) . El modo de aplicación y el resultado obtenido en el caso de tubos de sección circular (18) son iguales a los descritos anteriormente con referencia a las placas planas (10) .
La presente invención también se refiere a un método de control del enfriamiento en piezas soldadas que comprende las etapas de:
- disponer un tambor con una manta térmica enrollada sobre el mismo;
- fijar un extremo libre de la manta térmica a la parte trasera de una lanza de soldadura;
- desplazar la lanza en un sentido de soldadura entre dos piezas que van a soldarse, creando asi un cordón de soldadura entre las mismas; y
- depositar la manta térmica sobre el cordón de soldadura inmediatamente tras el paso de la lanza de soldadura.
Opcionalmente, el método puede comprender la etapa adicional de mantener la manta térmica en tensión mediante la aplicación de una fuerza de torsión sobre el tambor.
Por tanto, el método de la presente invención puede realizarse mediante un dispositivo tal como se describió anteriormente, y proporciona la ventaja principal de controlar el enfriamiento de las piezas soldadas de modo que se mejora la integridad estructural y la calidad global de las piezas soldadas finales obtenidas.
Aunque se ha descrito la presente invención con referencia a realizaciones preferidas de la misma, resulta evidente que pueden aplicarse modificaciones y variaciones sin apartarse del alcance de la presente invención definido por las reivindicaciones adjuntas.
Por ejemplo, en los ejemplos mostrados en las figuras adjuntas se muestra la aplicación del dispositivo de la realización preferida de la presente invención para la realización de soldaduras planas. Sin embargo, el dispositivo y el método de la presente invención pueden aplicarse a soldaduras de cualquier tipo: plana, en ángulo, en T, de solape, horizontal, vertical, mixta, etc.
Las piezas que van a soldarse pueden ser de cualquier material adecuado que pueda unirse mediante soldadura.
Preferiblemente, las piezas que van a soldarse son de un material seleccionado de acero, fundición de acero, aluminio, bronce y cobre.
Anteriormente se ha descrito la aplicación de un dispositivo según la realización preferida de la presente invención a la soldadura de placas planas y de tubos de sección circular. El experto en la técnica entenderá que la invención no se limita a estas dos conformaciones y que puede aplicarse a cualquier tipo de pieza que se desee soldar de cualquier espesor y geometría (placas planas, tubos circulares, piezas curvas, con relieves, ...) .
Claims
REIVINDICACIONES
Dispositivo de control del enfriamiento en piezas soldadas (10, 18) , caracterizado por que comprende: una lanza de soldadura (13) para realizar una unión por soldadura entre dos piezas (10, 18) ;
un tambor (14) sobre el que está enrollada una manta térmica (11) ; y
un elemento de fijación (16) de la manta térmica
(11) a la lanza de soldadura (13) ;
de manera que al desplazar la lanza (13) en un sentido de soldadura se crea un cordón de soldadura (12) que une las dos piezas (10, 18) y se deposita la manta térmica (11) inmediatamente sobre dicho cordón de soldadura (12) tras el paso de la lanza de soldadura (13) .
Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado por que la manta térmica (11) está fijada mediante el elemento de fijación (16) a la parte trasera de la lanza de soldadura (13) .
Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende además un muelle de torsión (17) ubicado en el tambor (14) .
Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las piezas (10, 18) que van a soldarse son de un material seleccionado de acero, fundición de acero, aluminio, bronce y cobre. Método de control del enfriamiento en piezas soldadas (10, 18), caracterizado por que comprende las etapas de :
- disponer un tambor (14) con una manta térmica (11) enrollada sobre el mismo;
- fijar un extremo libre de la manta térmica (11) a
la parte trasera de una lanza de soldadura (13) ; desplazar la lanza (13) en un sentido de soldadura entre dos piezas que van a soldarse (10, 18) , creando así un cordón de soldadura (12) entre las mismas; y
depositar la manta térmica (11) sobre el cordón de soldadura (12) inmediatamente tras el paso de la lanza de soldadura (13) .
Método según la reivindicación 5, caracterizado por que comprende además la etapa de:
mantener la manta térmica (11) en tensión mediante la aplicación de una fuerza de torsión sobre el tambor (14) .
Applications Claiming Priority (2)
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| ESP201400484 | 2014-06-06 |
Publications (1)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| ES2500060B2 (es) | 2015-05-05 |
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