Procedimiento para la unión de una pieza de trabajo de material plástico con otra pieza de trabajo.

Procedimiento para la unión de una pieza de trabajo de material plástico (1) con otra pieza de trabajo

(3) con los siguientes pasos:

- proporcionar una pieza de trabajo de material plástico (1) con una primera superficie de contacto (5) sobre la que está previsto un pasador (7) que se extiende alejándose de ella, que tiene una superficie final (9) que se aleja de la primera superficie de contacto (5),

- proporcionar otra pieza trabajo (3) con una segunda superficie de contacto (13) y una superficie de procesado (15) opuesta a la segunda superficie de contacto (13), donde en la otra pieza de trabajo (3) está prevista una abertura de paso (17) adaptada a la sección transversal del pasador (7), la cual se extiende desde la segunda superficie de contacto (13) hacia la superficie de procesado (15),

- colocar la otra pieza de trabajo (3) y la pieza de trabajo de material plástico (1) una junto a la otra, de forma que la segunda superficie de contacto (13) descansa sobre la primera superficie de contacto (5), donde el pasador (7) se extiende a través de la abertura de paso (17) sobresaliendo de la superficie de procesado (15),

- colocar un escariador (29) en la otra pieza de trabajo (3),

donde el escariador (29) presenta una broca de fricción (31) accionada mediante rotación alrededor de un eje de rotación (37) con una superficie de fricción (39) que transcurre perpendicular con respecto al eje de rotación (37) y un anillo de bloqueo (35) con una superficie de bloqueo (45) que transcurre perpendicular con respecto al eje de rotación (37),

donde el anillo de bloqueo (35) rodea a la broca de fricción (31) y la broca de fricción (31) y el anillo de bloqueo (35) pueden trasladarse en paralelo con respecto al eje de rotación (37), donde al poner en contacto, se coloca la superficie de fricción (39) plana sobre la superficie final (9) y la superficie de bloqueo (45) plana sobre la superficie de procesado (31),

- rotar la broca de fricción (31), de manera que el calor de fricción que ha surgido entre la superficie de fricción (39) y la superficie final (9) por rozamiento, plastifica el pasador (7),

- trasladar la broca de fricción rotativa (31) paralela al eje de rotación (37) hacia la superficie de procesado (15), de manera que el pasador (7) se deforma plásticamente,

donde el escariador (29) presenta un casquillo (33) en forma de anillo accionado mediante rotación alrededor del eje de rotación (37) y que puede trasladarse en paralelo al eje de rotación (37), con una superficie de fricción de casquillo (41) que transcurre perpendicular con respecto al eje de rotación (37), donde el casquillo (33) está dispuesto entre la broca de fricción (31) y el anillo de bloqueo (35) donde al rotar la broca de fricción (31) se rota el casquillo (33) y

donde o bien

a) al trasladar la broca de fricción (31) hacia la superficie de procesado (15) el casquillo (33) se desplaza alejándose de la superficie de procesado (15) o

b) durante el traslado de la broca de fricción (31) el casquillo (33) se mueve conjuntamente en paralelo con la superficie de fricción (39) hacia la superficie de procesado (15).

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E11186527.

Solicitante: Helmholtz-Zentrum Geesthacht Zentrum für Material- und Küstenforschung GmbH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: MAX-PLANCK-STRASSE 1 21502 GEESTHACHT ALEMANIA.

Inventor/es: DOS SANTOS,JORGE F, de Traglia Amancio Filho,Sergio, BASTOS ABIBE,ANDRÉ.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS... > CONFORMACION O UNION DE LAS MATERIAS PLASTICAS; CONFORMACION... > Ensamblado de elementos preformados; Aparatos a este... > B29C65/06 (utilizando fricción, p. ej. soldadura por rotación)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS... > CONFORMACION O UNION DE LAS MATERIAS PLASTICAS; CONFORMACION... > Ensamblado de elementos preformados; Aparatos a este... > B29C65/60 (Ribeteado)

PDF original: ES-2540891_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Procedimiento para la unión de una pieza de trabajo de material plástico con otra pieza de trabajo La presente invención se refiere a un procedimiento para la unión de una pieza de trabajo de material plástico con otra pieza de trabajo.

En la industria del automóvil y aeronáutica se utilizan cada vez más, componentes en los que piezas de trabajo de material plástico deben unirse en unión positiva con otras piezas de trabajo de metal o de materiales compuestos. Para ello se ofrecen en particular procedimientos que aprovechan la maleabilidad de la pieza de trabajo de material plástico.

Del estado de la técnica se conocen una serie de procedimientos, con cuya ayuda se une una pieza de trabajo de material plástico con otra pieza de trabajo, en los que se aprovecha la maleabilidad de la pieza de trabajo de material plástico. Por ejemplo, es conocido que una pieza de trabajo de material plástico presente un saliente, que se extiende alejándose de una superficie de contacto. En la superficie de contacto se coloca otra pieza de trabajo, que presenta una abertura de paso. Ésta está configurada de forma que recibe el saliente, saliendo el saliente a través de la abertura de paso de la otra pieza de trabajo. Para la unión de la pieza de trabajo de material plástico con la otra pieza de trabajo, se deforma mecánicamente la parte del saliente que sobresale de la otra pieza de trabajo. En la forma de realización más sencilla de este método se ejerce tanta presión sobre el saliente con una herramienta, que éste se deforma plásticamente. Se dice que la pieza de trabajo de material plástico y la otra pieza de trabajo se han unido en frío. Este procedimiento de unión se denomina Staking y presenta unos tiempos de ciclo muy cortos.

En muchos materiales plásticos aparecen no obstante, grietas en el saliente en una unión en frío de ese tipo, por lo que la durabilidad de la unión entre la otra pieza de trabajo y la pieza de trabajo de material plástico es limitada. Para reducir la carga por la deformación, éste puede plastificarse antes de la deformación. Esto puede producirse por ejemplo, por medio de inyección de aire caliente. En este caso el material plástico se calienta no obstante, solo muy lentamente con el aire caliente, por lo que el tiempo de ciclo del procedimiento aumenta fuertemente. En otras formas de realización se utiliza una herramienta calentada para la deformación del saliente. En este caso la herramienta se calienta según la forma de realización por medio de resistencias térmicas, ultrasonidos, radiación infrarroja, radiación láser u otros medios. El saliente plastificado se puede deformar plásticamente sin grandes cargas del material. Las uniones "calientes" surgidas de esta forma son claramente más duraderas que las uniones nombradas anteriormente "frías".

En cualquier caso, todos los procedimientos que facilitan una unión caliente presentan un consumo de energía especialmente elevado, ya que las herramientas deben estar muy calientes para alcanzar un tiempo de ciclo corto. Las calefacciones de ultrasonidos y láser utilizadas aquí regularmente son además especialmente costosas de fabricar y de mantener.

Finalmente, se conoce del documento U.S. 7.497.917 que al unir una pieza de trabajo de material plástico con una pieza de trabajo metálica, se pone en contacto un escariador con la zona de la superficie de la pieza de trabajo metálica, que rodea la abertura a través de la cual se extiende el saliente de la pieza de trabajo de material plástico. Por medio del escariador rotativo se lleva energía a la pieza de trabajo metálica, lo cual conduce a su calentamiento y a continuación, también al calentamiento de la pieza de trabajo de material plástico y del saliente previsto en ella. Por medio de ello el saliente queda plastificado y se consigue una unión de forma positiva.

Aquí es de nuevo desventajoso que los tiempos de ciclo son comparativamente largos, debido a la transferencia de calor requerida entre la pieza de trabajo metálica y la pieza de trabajo de material plástico, por lo que la transferencia de calor se ve notablemente influenciada por el estado de la superficie de contacto entre la pieza de trabajo de material plástico y la pieza de trabajo de metal.

El documento DE 35 43 105 A1 divulga un procedimiento para la unión de una pieza de trabajo de material plástico con otra pieza de trabajo, donde la pieza de trabajo de material plástico y la otra pieza de trabajo se colocan en superficies de contacto de tal manera una junto a otra, que un pasador de la pieza de trabajo de material plástico se extiende a través de una abertura de paso a través de la otra pieza de trabajo. A continuación, se utiliza un escariador, cuya broca de fricción rotativa se coloca con su superficie de fricción sobre la superficie final del pasador, y por medio de una rotación de la broca de fricción se plastifica el material del pasador de la pieza de trabajo de material plástico y a continuación, se deforma de tal manera, que se crea una unión positiva entre la pieza de trabajo de material plástico y la otra pieza de trabajo.

Del documento U.S. 5, 153, 978 se conoce un procedimiento para la unión de dos piezas de trabajo por medio de un pasador que se extiende por ambas piezas de trabajo a través de dos aberturas de paso alineadas, hecho de un material compuesto de fibra, donde se coloca una herramienta con una broca de fricción sobre la superficie del pasador, de modo que el pasador se plastifica y se deforma de tal manera por medio de una rotación de la broca de fricción, que se consigue una unión positiva de ambas piezas de trabajo por medio del pasador deformado. Durante la rotación de la broca de fricción sobre el pasador, se coloca un anillo de bloqueo, que rodea la broca de fricción, para sujetar ambas piezas entre sí, sobre la superficie de la pieza de trabajo superior.

Además, los documentos DE 35 43105 A1, US 5.153.978 A, WO 91/11309 A2, JP 61 189925 A, JP 53 000266 A, JP 1 278331 A, JP H02 27317 U, JP 4 142919 A, DE 31 09 500 A1, FR 2 854 606 A1, JP 53 075280 A, JP 62 087323 A, US 2007/044901 A1 y EP 1 949 999 A1 describen procedimientos genéricos en lo que se refiere a la presente invención.

Partiendo del estado de la técnica es por lo tanto tarea de la presente invención proporcionar un procedimiento para la unión positiva de una pieza de trabajo de material plástico con otra pieza de trabajo, que renuncie a medios costosos, utilice poca energía y presente tiempos de ciclo cortos.

Esta tarea se resuelve por medio de un procedimiento con los siguientes pasos:

- proporcionar una pieza de trabajo de material plástico con una primera superficie de contacto, en la que 10 está previsto un pasador que se extiende alejándose de ella, el cual tiene una superficie final que se aleja de la primera superficie de contacto, -proporcionar otra pieza de trabajo con una segunda superficie de contacto y una superficie de procesado opuesta a la segunda superficie de contacto, donde en la otra pieza de trabajo se proporciona una abertura de paso adaptada a la sección transversal del pasador, la cual se extiende desde la segunda superficie de contacto a la superficie de procesado, -colocar la otra pieza de trabajo y la pieza de trabajo de material plástico una junto a la otra, de forma que la segunda superficie de contacto descanse sobre la primera superficie de contacto, donde el pasador se extiende hacia el exterior a través de la abertura de paso sobresaliendo de la superficie de procesado, -colocar un escariador en la otra pieza de trabajo, donde el escariador presenta una broca de fricción accionada mediante rotación alrededor de un eje de rotación con una superficie de fricción que transcurre perpendicular con respecto al eje de rotación y un anillo... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para la unión de una pieza de trabajo de material plástico (1) con otra pieza de trabajo (3) con los siguientes pasos:

- proporcionar una pieza de trabajo de material plástico (1) con una primera superficie de contacto (5) sobre 5 la que está previsto un pasador (7) que se extiende alejándose de ella, que tiene una superficie final (9) que se aleja de la primera superficie de contacto (5) , -proporcionar otra pieza trabajo (3) con una segunda superficie de contacto (13) y una superficie de procesado (15) opuesta a la segunda superficie de contacto (13) , donde en la otra pieza de trabajo (3) está prevista una abertura de paso (17) adaptada a la sección transversal del pasador (7) , la cual se extiende desde la segunda superficie de contacto (13) hacia la superficie de procesado (15) , -colocar la otra pieza de trabajo (3) y la pieza de trabajo de material plástico (1) una junto a la otra, de forma que la segunda superficie de contacto (13) descansa sobre la primera superficie de contacto (5) , donde el pasador (7) se extiende a través de la abertura de paso (17) sobresaliendo de la superficie de procesado (15) , - colocar un escariador (29) en la otra pieza de trabajo (3) , donde el escariador (29) presenta una broca de fricción (31) accionada mediante rotación alrededor de un eje de rotación (37) con una superficie de fricción (39) que transcurre perpendicular con respecto al eje de rotación (37) y un anillo de bloqueo (35) con una superficie de bloqueo (45) que transcurre perpendicular con respecto al eje de rotación (37) , donde el anillo de bloqueo (35) rodea a la broca de fricción (31) y la broca de fricción (31) y el anillo de bloqueo (35) pueden trasladarse en paralelo con respecto al eje de rotación (37) , donde al poner en contacto, se coloca la superficie de fricción (39) plana sobre la superficie final (9) y la superficie de bloqueo (45) plana sobre la superficie de procesado (31) , -rotar la broca de fricción (31) , de manera que el calor de fricción que ha surgido entre la superficie de 25 fricción (39) y la superficie final (9) por rozamiento, plastifica el pasador (7) , -trasladar la broca de fricción rotativa (31) paralela al eje de rotación (37) hacia la superficie de procesado (15) , de manera que el pasador (7) se deforma plásticamente, donde el escariador (29) presenta un casquillo (33) en forma de anillo accionado mediante rotación alrededor del eje de rotación (37) y que puede trasladarse en paralelo al eje de rotación (37) , con una 30 superficie de fricción de casquillo (41) que transcurre perpendicular con respecto al eje de rotación (37) , donde el casquillo (33) está dispuesto entre la broca de fricción (31) y el anillo de bloqueo (35)

donde al rotar la broca de fricción (31) se rota el casquillo (33) y donde o bien a) al trasladar la broca de fricción (31) hacia la superficie de procesado (15) el casquillo (33) se desplaza 35 alejándose de la superficie de procesado (15) o b) durante el traslado de la broca de fricción (31) el casquillo (33) se mueve conjuntamente en paralelo con la superficie de fricción (39) hacia la superficie de procesado (15) .

2. Procedimiento según la reivindicación 1, donde la superficie de fricción (39) presenta unas dimensiones tales, que en una rotación de la broca de fricción (31) alrededor del eje de rotación (37) , la superficie final (9) está en contacto de manera completamente plana con la superficie de fricción (39) en todos los ángulos de rotación.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, donde el pasador (7) está construido en forma cilíndrica.

4. Procedimiento según la reivindicación 3, donde el diámetro exterior de la broca de fricción (31) se corresponde con el diámetro exterior del pasador (7) .

5. Procedimiento según la reivindicación 1, donde, en caso de que al trasladar la broca de fricción (31) hacia la superficie de procesado (15) , el casquillo (33) se retira de la superficie de procesado (15) , al poner en contacto el escariador (29) la superficie de fricción del casquillo (41) se pone en contacto con la superficie de procesado (15) .

6. Procedimiento según la reivindicación 1, donde, en caso de que durante el traslado de la broca de fricción (31) se mueva conjuntamente el casquillo (33) en paralelo con la superficie de fricción (39) hacia la superficie de procesado (15) , la superficie de fricción del casquillo (41) está desplazada con respecto al plano de la superficie de fricción (39) durante el traslado.

7. Procedimiento según la reivindicación 1, donde, en caso de que durante el traslado de la broca de fricción (31) se mueva conjuntamente el casquillo (33) en paralelo con la superficie de fricción (39) hacia la superficie de procesado (15) , la superficie de fricción del casquillo (41) se encuentra en el plano de la superficie de fricción (39) durante el traslado.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 3 y 5 a 7 siempre dependiendo de la reivindicación 3, 10 donde el diámetro interior del casquillo (33) se corresponde con el diámetro exterior del pasador (7) , y donde al poner en contacto el escariador (29) , el casquillo (33) se posiciona de tal forma, que una superficie interior (43) del casquillo (33) dirigida hacia la broca de fricción (31) , está en contacto con el pasador (7) .

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, donde la otra pieza de trabajo (3) está 15 construida de un metal, una aleación de metal, una cerámica o un material compuesto.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, donde la otra pieza de trabajo (3) está hecha de material plástico.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, donde la abertura de paso (17) presenta

junto a la superficie de procesado (15) una sección (19) , en la cual las dimensiones de la abertura de 20 paso (17) se agrandan hacia la superficie de procesado.

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, donde en la pared interior (21) de la abertura de paso (17) de la otra pieza de trabajo (3) están previstas una o varias escotaduras (23) , las cuales se extienden perpendiculares con respecto a la abertura de paso (17) .

13. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, donde en la pared interior (21) de la abertura

de paso (17) de la otra pieza de trabajo (3) está prevista una cavidad (27) que transcurre en forma de tornillo.