MÉTODO PARA MEJORAR LA RESISTENCIA A LA FATIGA EN LA ZONA DE SOLDADURA DE LA PLUMA Y EL BRAZO DE UNA MÁQUINA DE CONSTRUCCIÓN.

Método para mejorar la resistencia a la fatiga en la zona de soldadura de la pluma y el brazo de una máquina de construcción La presente invención se refiere a un método para mejorar la resistencia a la fatiga en la zona de soldadura de la pluma y el brazo de una máquina de construcción. La pieza que constituye la pluma y el brazo de una excavadora u otra máquina de construcción está constantemente sometida a cargas repetidas. Es, por lo tanto, necesario dar suficiente consideración a la seguridad de las zonas de soldadura frente a la fatiga durante el funcionamiento de la máquina de construcción. En general, la resistencia a la fatiga de una zona de soldadura es notablemente inferior a la resistencia a la fatiga del material matriz. Las principales razones se sabe que son la concentración de tensiones en el borde de soldadura, la formación de lugares de tensiones residuales de tracción en el borde de soldadura, y el crecimiento de granos cristalinos de la zona afectada por el calor de soldadura. Como medidas frente a esto, en el pasado se ha usado el método de esmerilar las zonas de soldadura para impedir la concentración de tensiones en las zonas de soldadura, y el método de situar la pieza que constituye la pluma y el brazo en un horno de tratamientos térmicos para su tratamiento térmico posterior en el denominado tratamiento SR con el fin de reducir la tensión residual de tracción en las zonas de soldadura. Sin embargo, el esmerilado tiene el problema de tener una pobre eficacia de trabajo y además de que su efecto está muy regulado por la habilidad del operador, por ejemplo, con un sobre-esmerilado de las zonas de soldadura que dan como resultado una reducción de la resistencia de la unión. Además, el tratamiento SR tiene el problema de que requiere un horno de tratamiento térmico de gran tamaño, e implica tremendos costes de capital y costes de operación. Además, la Publicación de Patente Japonesa (A) Nº2003-113418 propone el método de tratar previamente los lugares de un material metálico donde la fatiga llegaría a ser un problema, tratarlo luego mediante ondas ultrasónicas de choque, e inspeccionarlo luego para asegurar la calidad con el fin de mejorar la vida del material metálico frente a la fatiga, y describe que el tratamiento con ondas ultrasónicas de choque origina que los bordes de soldadura se deformen con curvatura y cambie el grado de concentración de tensiones. Además, la Publicación de Patente Japonesa (A) Nº 2004-130313 propone un método para mejorar la resistencia a la fatiga golpeando, mediante un terminal de vibración ultrasónica, las inmediaciones de las partes superiores de los bordes de soldadura de las uniones de soldadura de filete, donde dos extremos que solapan se sueldan juntos. El documento JP-A-2004-130315 describe un método para potenciar la resistencia a la fatiga de una unión de una soldadura a tope, donde las porciones finales de las dos placas metálicas se unen a tope, una con otra, para formar una unión de soldadura a tope, y una porción de las inmediaciones del centro de un cordón de soldadura de una unión de soldadura a tope es golpeada por un terminal de oscilación ultrasónica determinado por las dimensiones y el espacio libre específicamente diseñados. El documento JP-A-2004-149843 describe un método para mejorar la tenacidad en la zona afectada por el calor en una unión de soldadura multicapas, en una unión de soldadura de filete y en una unión de soldadura de un producto de acero por alta aportación de calor mediante una pasada o varias pasadas, donde este método se caracteriza por un tratamiento de golpeo con una terminal de vibraciones ultrasónicas o un tratamiento de granallado sobre la superficie de la zona afectada por el calor formada por la pasada final. El documento WO 2004/046394 describe un método para fabricar un producto metálico que tiene una parte de la capa superficial nanocristalizada, donde este método comprende aplicar un tratamiento de choque ultrasónico martilleando, con aleado mecánico, con un terminal o una pluralidad de terminales de vibración ultrasónica en una pluralidad de direcciones sobre la parte de la capa superficial del producto metálico, y aplicar un tratamiento térmico a baja temperatura, sobre la parte de la capa superficial sometida al tratamiento de choque ultrasónico para depositar nanocristales y fases amorfas. El documento US-A-2003/085257 describe un aparato y un método para formar uniones de soldadura que tienen configuraciones de tensiones residuales de compresión, donde este aparato incluye una herramienta de soldeo para formar una unión de soldadura a lo largo de la superficie de, al menos, una pieza de trabajo, y una herramienta de compresión para inducir selectivamente una capa de tensión residual de compresión en, al menos, una porción de la superficie de la unión de soldadura y la superficie de, al menos, una pieza de trabajo para mejorar la resistencia a la corrosión y la resistencia a la fatiga. El documento JP-A-2003-113418 describe un método para mejorar la vida frente a la fatiga y un material metálico de larga duración, donde este método incluye tratar previamente una porción que puede originar fatiga, tratar el material metálico con choque ultrasónico, y luego realizar una inspección para asegurar la calidad con el fin de mejorar la vida frente a la fatiga. El documento JP-A-2003-130313 describe un método para aumentar la resistencia a la fatiga de la unión de soldadura de filete con solapamiento, donde una porción en las inmediaciones de un borde de soldadura de una unión de soldadura de filete con solapamiento, con porciones finales de dos placas metálicas solapadas, soldada una con otra, es golpeada mediante un terminal de oscilación ultrasónica para aumentar la resistencia a la fatiga. Sin embargo, en estas propuestas, no fueron estudiados ni el caso de aplicar un tratamiento de golpeo ultrasónico a la pluma y al brazo de una máquina de construcción ni las condiciones del mismo. El método de mejora de la resistencia a la fatiga de una pluma y un brazo, según la reivindicación 1, resuelve el problema de la técnica anterior anteriormente mencionado. La invención se describe con detalle junto con los dibujos, en los que: La Figura 1 es una vista esquemática global de una excavadora, mostrada como un ejemplo de una máquina de construcción, mediante una vista en perspectiva, La Figura 2 es una vista esquemática que muestra la estructura de una pluma, mediante una vista en perspectiva, La Figura 3 es una vista esquemática que muestra un brazo, mediante una vista lateral, La Figura 4 es una vista esquemática que muestra un ejemplo de una zona de soldadura de una pluma y un brazo a la que se le aplica la presente invención, La Figura 5 es una vista esquemática que muestra otro ejemplo de una zona de soldadura de una pluma y un brazo a la que se le aplica la presente invención, La Figura 6 es una vista esquemática que muestra otro ejemplo más de una zona de soldadura de una pluma y un brazo a la que se le aplica la presente invención, La Figura 7 es una vista que ilustra un terminal de vibración usado en la presente invención, La Figura 8 es una vista que ilustra un terminal de vibración usado en la presente invención, y La Figura 9 es una vista que muestra una pieza para ensayo, en forma de caja, correspondiente a una pluma y un brazo de una máquina de construcción. Las realizaciones de la presente invención se explicarán con detalle usando de la Figura 1 a la Figura 8, La Figura 1 a la Figura 3, son vistas que ilustran una pluma y un brazo de una máquina de construcción a la que se le aplica la presente invención. La Figura 1 es una vista esquemática global de una excavadora mostrada como un ejemplo de una máquina de construcción mediante una vista en perspectiva, en la que 1 indica una cabina, 2 es un vehículo oruga, 3 una pluma, 4 un brazo, y 5 una cuchara. Cada vez que una excavadora realiza un trabajo, como por ejemplo excavar y transportar tierra en un sitio en construcción, se hace actuar la pluma 3 o el brazo 4 mediante una carga repetida compuesta por una fuerza axial y una fuerza de flexión, y las zonas de soldadura a veces se agrietan originando daños de fatiga. La Figura 2 es una vista en perspectiva de la estructura de una pluma, mientras que la Figura 3 muestra esquemáticamente la estructura del brazo, mediante una vista lateral. En la Figura 2 y en la Figura 3, 6 indica una placa superior, 7 una placa lateral, 8 una placa inferior, 9 una placa de división que actúa de refuerzo, 10 un soporte de la parte de los cojinetes, y 11 una parte para la sujeción del cilindro. Como se muestra en la Figura 2 y en la Figura 3, la pluma y el brazo tienen estructuras de caja. En corte transversal, forman estructuras de corte transversal rectangular cerrado, resistentes no solo a la deformación... [Seguir leyendo]

1. Un método para la mejora de la resistencia a la fatiga de una pluma y un brazo de una máquina de construcción que tiene zonas de soldadura, con penetración completa, en dichas piezas de la pluma y del brazo, caracterizado por aplicar un tratamiento de golpeo por vibración mediante un terminal de vibración que vibra simultánea- mente en la dirección vertical y en la dirección horizontal respecto a los bordes (13) de dichas zonas (12) de soldadura, con penetración completa, de la pluma (3) y del brazo (4) de una máquina de construcción. 2. Un método para la mejora de la resistencia a la fatiga de una pluma y un brazo de una máquina de construcción como se expone en la reivindicación 1, caracterizado porque dicho borde (13) de dichas zonas (12) de soldadura con penetración completa, son bordes de zonas de soldadura de placas de acero de placas superiores (6), placas laterales (7), y placas inferiores (8), que forman dicha pluma (3) y brazo (4), bordes de zonas de soldadura de las placas de acero de las placas (9) de acero de división, que actúan como refuerzo en la pluma y en el brazo con las respectivas placas de acero de la pluma y del brazo, bordes de las zonas de soldadura de las placas de acero con los soportes de la parte de los cojinetes, y/o bordes de las zonas de soldadura de las partes de la cuchara, brazo, y pluma a las que están sujetas los cilindros. 3. Un método para la mejora de la resistencia a la fatiga de una pluma y un brazo de una máquina de construcción, como se expone en la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque dicho tratamiento de golpeo por vibración se lleva a cabo mediante un terminal (14) de vibración que se hace que vibre con una frecuencia de 10 Hz a 50 kHz para el golpeo por vibración a una velocidad de trabajo de 0,01 a 4 kW. 4. Un método para la mejora de la resistencia a la fatiga de una pluma y un brazo de una máquina de cons- trucción como se expone en la reivindicación 1, caracterizado porque dicho terminal (4) de vibración tiene forma de varilla y el extremo frontal de la varilla tiene un área de corte transversal de 0,01 mm 2 a 100 mm 2 . ES 2 365 736 T3 ES 2 365 736 T3 ES 2 365 736 T3 ES 2 365 736 T3 ES 2 365 736 T3