ES2337394T3 - Procedimiento de ensamblado por soldeo laser por tansferencia de chapas recubiertas de una capa de proteccion separadas las una de las otras con la ayuda de protuberancias. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de ensamblado de al menos dos chapas (1, 2, 6) por soldeo láser por transparencia, de las que al menos una de las chapas (2, 6) está recubierta con una capa metálica de protección, que comprende las etapas siguientes: - realizar, sobre la menos una (2, 6) de las chapas que van a ser soldadas, deformaciones puntuales dispuestas a lo largo de una trayectoria predeterminada, de manera que se formen protuberancias (3) sobre una cara de la chapa (2, 6) así deformada, - superponer las chapas (1, 2, 6) que van a ser soldadas de suerte que las protuberancias (3) de la chapa (2, 6) deformada sobresalgan en la dirección de la otra chapa (1) a soldar, estando la chapa deformada recubierta con una capa metálica, - mantener apretadas las chapas (1, 2, 6) que van a ser soldadas gracias a medios de aproximación (4), de suerte que las chapas (1, 2, 6) estén en contacto al nivel de las protuberancias puntuales (3), - soldar juntas las chapas (1, 2, 6) por medio de un haz láser aplicado por transparencia de manera discontinua según un segmento de longitud (L) predeterminada que pasa por, o por la proximidad de, cada protuberancia (3), caracterizado porque el segmento (7) es rectilíneo, siendo los segmentos (7) sensiblemente perpendiculares a la trayectoria de las protuberancias (3), y los medios de aproximación (4) están dispuestos a un lado y otro de la trayectoria predeterminada, dejando sitio entre las chapas (1, 2, 6) cada una de ellas para una cavidad (5) que recibe los gases formados durante la vaporización de soldeo de la capa metálica de protección, siendo obtenidas las dimensiones deseadas de la cavidad (5) en función de la longitud (L) del segmento (7) jugando con la distancia (D + L/2) entre los medios de aproximación (4) y la protuberancia (3) considerada y con la altura (p) de la protuberancia, donde D representa la distancia entre cada extremo del segmento (7) y el medio de aproximación (4) correspondiente.
Description
Procedimiento de ensamblado por soldeo láser por
transparencia de chapas recubiertas de una capa de protección
separadas las unas de las otras con la ayuda de protuberancias.
La invención se refiere a un procedimiento de
ensamblado por soldeo láser por transparencia de chapas recubiertas
de una capa de protección, de acuerdo con el preámbulo de la
reivindicación 1 (véase, por ejemplo, el documento de patente EP 1
516 691 A).
Los procedimientos de soldeo láser por
transparencia necesitan una matriz para la aproximación de las
chapas que van a ser soldadas con el fin de garantizar la fusión y
con ello la soldadura. Por otro lado, durante la soldadura láser por
transparencia de chapas recubiertas con una capa de protección, por
ejemplo una capa de zinc, la temperatura alcanzada para fundir y
fusionar las chapas provoca la vaporización de las capas de
protección. Si las chapas están en contacto estrecho con el sitio de
la soldadura, los gases formados así no pueden escapar más que por
el baño de fusión provocando así una degradación de la calidad de la
soldadura.
Existen varias soluciones con el fin de evitar
los vapores que provienen de la evaporación de las capas.
En el documento de patente alemana DE 10 042
538, una chapa situada entre otras dos chapas presenta una
superficie irregular de suerte que, cuando está en contacto con las
otras chapas, se crean cavidades por las cuales pueden escapar los
gases formados. Esta solución necesita, no obstante, un tratamiento
especial de las superficies de la chapa con el fin de formar las
rugosidades.
En el documento de patente alemana DE 10 053
789, se crea un espacio entre las dos chapas a ensamblar por
depósito de una estructura entre las capas, por ejemplo una lámina
flexible que incluye orificios. Esta solución necesita la
fabricación y la deposición de otro material, lo que se revela largo
y costoso.
En otros procedimientos, tales como el descrito
en el documento de patente EP 337 182, una de las chapas a ensamblar
está deformada por embutición en toda su longitud. Esta deformación
longitudinal permite a la vez la evacuación de los gases formados y
el guiado de un haz láser continuo. Esta solución necesita, no
obstante, realizar un impacto importante sobre la chapa,
desfavorable para el comportamiento mecánico de la chapa. Por otro
lado, la utilización de un haz láser continuo se revela costosa.
Otro tipo de procedimiento de soldeo láser por
transparencia está descrito en el documento de patente alemana DE 44
45 926, en el curso del cual las chapas que van a ser ensambladas
son mantenidas con una distancia entre ellas. El problema de la
evacuación de los eventuales gases formados por la capa de
protección, pues, no se plantea. La separación de las chapas
necesita la embutición puntual de una de las chapas con el fin de
acercar las chapas y permitir el soldeo. Este procedimiento
necesita, no obstante, el mantenimiento de las dos chapas a una
distancia predeterminada la una de la otra durante las operaciones
de embutición y soldeo.
La invención pretende paliar estos
inconvenientes al proponer un procedimiento de ensamblado por soldeo
láser por transparencia que permite la evacuación de los gases
formados por la vaporización de las capas de protección de las
chapas, que sea simple de ejecutar y poco costoso. El procedimiento
según la invención presenta igualmente la ventaja de no necesitar
deformaciones importantes de las chapas de suerte que su
comportamiento mecánico es poco o nada afectado.
A este efecto, la invención se refiere a un
procedimiento de ensamblado de al menos dos chapas por soldeo láser
por transparencia tal como el definido en la reivindicación 1.
En una variante, la chapa en contacto con las
protuberancias de la chapa deformada está igualmente recubierta con
una capa metálica de protección.
Según otro modo de realización, sólo la chapa en
contacto con las protuberancias de la chapa deformada está
recubierta con una capa metálica de protección.
De acuerdo con la invención, durante el apriete
de las chapas por los medios de aproximación, se forman cavidades
entre las chapas que van a ser soldadas alrededor de las
protuberancias. Estas cavidades son suficientes para recibir y/o
evacuar los gases formados por la vaporización de las capas de
protección sin conducir a una degradación de la calidad de la
soldadura. Además, la aplicación de manera discontinua del haz láser
únicamente al nivel de las protuberancias permite reducir los costes
con respecto a los procedimientos que utilizan un haz láser
continuo.
Preferentemente, se realizan deformaciones
puntuales que forman protuberancias esféricas. Tales relieves
esféricos son fáciles de realizar, por ejemplo por embutición, y
pueden ser fácilmente reproducidos de forma idéntica lo que permite
mejorar la reproducibilidad del soldeo y su automatización.
De acuerdo con la invención, durante la etapa de
soldeo, el haz láser es aplicado siguiendo un segmento rectilíneo de
longitud predeterminada al nivel de cada protuberancia.
De acuerdo con la invención, cada segmento pasa
por, o por la proximidad de, el punto de contacto entre las
chapas.
Más particularmente, cada segmento está centrado
sensiblemente en el punto de contacto entre las chapas.
De acuerdo con la invención, los segmentos son
sensiblemente perpendiculares a la trayectoria de las
protuberancias.
Ventajosamente, los medios de aproximación se
sitúan a una misma distancia predeterminada a un lado y otro de la
trayectoria de las protuberancias.
La invención se describe ahora con referencia a
los dibujo anexo, no limitativos, en los cuales:
- la figura 1 es una vista en sección de dos
chapas soldadas siguiendo un modo de realización del procedimiento
según la invención;
- la figura 2 es una vista en sección de tres
chapas soldadas según una variante del procedimiento según la
invención;
- la figura 3 es una vista en planta de las
chapas ensambladas que muestra un segmento de haz láser con respecto
a una protuberancia de una chapa deformada;
- la figura 4 es una vista en planta, que
muestra una protuberancia, los medios de aproximación de las chapas
así como una protuberancia de una chapa deformada;
- la figura 5 representa una vista en
perspectiva de una protuberancia esférica de radio r formada sobre
una chapa de espesor e.
La figura 1 representa dos chapas metálicas 1 y
2 que van a ser ensambladas por soldeo láser por transparencia. Una
de las chapas, o las dos, está recubierta con una capa metálica de
protección tal como una capa de zinc.
Sobre una de las chapas, la 2, se han realzado
deformaciones puntuales, por ejemplo por embutición, con el fin de
formar protuberancias 3 que sobresalen todas de la misma cara de la
chapa 2. Estas deformaciones están realizadas a lo largo de una
trayectoria predeterminada. Esta trayectoria corresponde a la
trayectoria a lo largo de la cual se desea soldar las dos
chapas.
Preferentemente, las deformaciones están
realizadas de manera que forman protuberancias esféricas (figura 5),
de suerte que pueden ser ejecutadas fácilmente de manera
reproducible. Por supuesto, pueden realzarse otras formas de
protuberancias.
Durante su ensamblado, las dos chapas son
superpuestas de suerte que las protuberancias 3 de la chapa
deformada 2 sobresalen en la dirección de la otra chapa 1.
Las dos chapas son mantenidas apretadas juntas
por medios de aproximación 4 de suerte que la chapa deformada 2 esté
en contacto con la otra chapa 1 al nivel de cada protuberancia 3. A
este efecto, los medios de aproximación 4 se sitúan preferentemente
a un lado y otro de cada protuberancia 3. Puede tratarse de medios
de aproximación que se extienden de manera continua sobre toda la
longitud de la trayectoria de las protuberancias, o bien de medios
de aproximación puntuales situados al nivel de cada
protuberancia.
Debido a la presencia de una protuberancia 3, el
apriete juntas de las chapas 1, 2 crea una cavidad 5 sobre el
contorno de la protuberancia. Esta cavidad 5 permite recibir los
gases formados durante la vaporización de las capas metálicas de
protección situadas sobre las caras de las chapas 1, 2
enfrentadas.
De manera similar, la figura 2 representa el
ensamblado de tres chapas metálicas 1, 2 y 6 superpuestas. En este
caso, las dos chapas exteriores 2 y 6 están deformadas de manera que
lleven protuberancias 3. Preferentemente, estas protuberancias 3 son
sensiblemente idénticas y están realizadas siguiendo trayectorias
sensiblemente idénticas. Las chapas 1, 2, 6 son entonces
superpuestas de manera que se superpongan las trayectorias a lo
largo de las cuales se extienden las protuberancias 3 de cada una de
las chapas deformadas, tal y como se representa en la figura 2.
Lo mismo que para el ensamblado de dos chapas,
las tres chapas son mantenidas superpuestas y apretadas por medios
de aproximación 4, de suerte que las protuberancias 3 de las chapas
deformadas 2 y 6 sobresalen en la dirección de la chapa central 1,
superponiéndose las protuberancias 3. Se forman entonces cavidades 5
alrededor de cada protuberancia, a un lado y otro de la chapa
central 1 que permiten recibir los gases formados por la
vaporización de la las capas metálicas de protección situadas sobre
las caras enfrentadas de las chapas.
En los dos casos, cuando las chapas son
mantenidas apretadas juntas por los medios de aproximación 4, la
soldadura se realiza por medio de un haz láser (no representado)
aplicado por transparencia de manera discontinua al nivel de cada
protuberancia 3.
\newpage
De acuerdo con la invención, este haz láser es
aplicado siguiendo un segmento rectilíneo 7 representado en las
figuras 3 y 4.
En los ejemplos representados, según la
invención este segmento 7 se extiende sensiblemente en perpendicular
a la trayectoria de las protuberancias 3 y está alineado con los
medios de aproximación 4 (figura 4).
De acuerdo con la invención, el segmento 7 pasa
por, o por la proximidad de, cada protuberancia 3. Puede así estar
ligeramente decalado transversalmente un valor dt o
longitudinalmente un valor dl (figura 3) sin perjudicar la calidad
de la soldadura. Preferentemente está centrado en la protuberancia
3.
Se definen los parámetros siguientes: L,
longitud del segmento; D, la distancia entre cada extremo del
segmento y el medio de aproximación 4 correspondiente (figura 4); p,
la altura de la protuberancia (figura 5).
Las dimensiones deseadas de la cavidad 5 (que
corresponden al juego entre las chapas ensambladas) en función de la
longitud el segmento 7, se obtienen jugando con la distancia (D +
L/2), entre los medios de aproximación 4 y la protuberancia
considerada, y con la altura p de la protuberancia.
La realización de protuberancias sensiblemente
idénticas a lo largo de la trayectoria de soldeo permite automatizar
el soldeo al facilitar la localización de la posición de cada
protuberancia antes de la aplicación del haz láser. El haz láser
puede entonces ser aplicado siguiendo un segmento cuyas posición y
dimensiones son determinadas con respecto a la posición de cada
protuberancia.
El procedimiento según la invención puede ser
utilizado en el dominio del automóvil. Por ejemplo, puede ser
aplicado al soldeo de los paneles de puerta interior y exterior de
un vehículo automóvil.
Claims (8)
1. Procedimiento de ensamblado de al menos dos
chapas (1, 2, 6) por soldeo láser por transparencia, de las que al
menos una de las chapas (2, 6) está recubierta con una capa metálica
de protección, que comprende las etapas siguientes:
- realizar, sobre la menos una (2, 6) de las
chapas que van a ser soldadas, deformaciones puntuales dispuestas a
lo largo de una trayectoria predeterminada, de manera que se formen
protuberancias (3) sobre una cara de la chapa (2, 6) así
deformada,
- superponer las chapas (1, 2, 6) que van a ser
soldadas de suerte que las protuberancias (3) de la chapa (2, 6)
deformada sobresalgan en la dirección de la otra chapa (1) a soldar,
estando la chapa deformada recubierta con una capa metálica,
- mantener apretadas las chapas (1, 2, 6) que
van a ser soldadas gracias a medios de aproximación (4), de suerte
que las chapas (1, 2, 6) estén en contacto al nivel de las
protuberancias puntuales (3),
- soldar juntas las chapas (1, 2, 6) por medio
de un haz láser aplicado por transparencia de manera discontinua
según un segmento de longitud (L) predeterminada que pasa por, o por
la proximidad de, cada protuberancia (3),
caracterizado porque el segmento (7) es
rectilíneo, siendo los segmentos (7) sensiblemente perpendiculares a
la trayectoria de las protuberancias (3), y los medios de
aproximación (4) están dispuestos a un lado y otro de la trayectoria
predeterminada, dejando sitio entre las chapas (1, 2, 6) cada una de
ellas para una cavidad (5) que recibe los gases formados durante la
vaporización de soldeo de la capa metálica de protección, siendo
obtenidas las dimensiones deseadas de la cavidad (5) en función de
la longitud (L) del segmento (7) jugando con la distancia (D + L/2)
entre los medios de aproximación (4) y la protuberancia (3)
considerada y con la altura (p) de la protuberancia, donde D
representa la distancia entre cada extremo del segmento (7) y el
medio de aproximación (4) correspondiente.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Procedimiento de ensamblado según la
reivindicación 1, en el cual la chapa (1) en contacto con las
protuberancias (3) de la chapa deformada (2, 6) está recubierta
igualmente con una capa metálica de protección.
3. Procedimiento de ensamblado según la
reivindicación 1, en el cual sólo la chapa (1) en contacto con las
protuberancias (3) de la chapa deformada (2, 6) está recubierta con
una capa metálica de protección.
4. Procedimiento de ensamblado según alguna de
las reivindicaciones 1 a 3, en el cual se realizan deformaciones
puntuales que forman protuberancias (3) esféricas.
5. Procedimiento de ensamblado según alguna de
las reivindicaciones 1 a 4, en el cual cada segmento (7) pasa por, o
por la proximidad de, el punto de contacto entre las chapas.
6. Procedimiento de ensamblado según alguna de
las reivindicaciones 1 a 5, en el cual cada segmento (7) está
sensiblemente centrado en el punto de contacto entre las chapas.
7. Procedimiento de ensamblado según alguna de
las reivindicaciones precedentes, en el cual los medios de
aproximación (4) se sitúan a una misma distancia predeterminada a un
lado y otro de la trayectoria de las protuberancias (3).
8. Procedimiento de ensamblado según alguna de
las reivindicaciones 5 a 7, en el cual, al nivel de una
protuberancia (3), el haz láser se aplica siguiendo el segmento (7)
de longitud (L) alineado con los medios de aproximación (4).
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