Un método para fabricar una carrocería de vagón que comprende:

montar las estructuras laterales (120) a ambos extremos de un bastidor (110), respectivamente; y

unir una primera de dichas estructuras laterales (120) a dicho bastidor (110) por soldadura por fricción-agitación utilizando una herramienta rotativa (80) en el lado exterior de la primera de dichas estructuras laterales (120) y el lado exterior de dicho bastidor (110),

donde, cuando se realiza dicha soldadura por fricción-agitación utilizando dicha herramienta rotativa (80), se ubican los siguientes elementos en el orden siguiente en la línea que se extiende desde el centro axial de la herramienta rotativa (80):

una primera porción de junta que es la localización de la junta del lado exterior de dicha primera estructura lateral y el lado exterior de dicho bastidor (110) en la que se realiza dicha soldadura por fricción-agitación,

una placa superficial superior (111b, 112b) de dicho bastidor (110), que enfrenta el interior de la carrocería de vagón,

una segunda porción de junta que es la porción de junta del lado exterior de la segunda de dichas estructuras laterales (120) y el lado exterior de dicho bastidor (110) en el otro extremo del mismo, y

un dispositivo de soporte para soportar dicha segunda porción de unión del lado exterior

Método de soldadura por fricción-agitación y método para fabricar una carrocería.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un método de soldadura por fricción-agitación. Especialmente, se refiere a un método de soldadura apropiado para fabricar la carrocería de un vagón que corre sobre rieles, tal como un vagón de ferrocarril.

Descripción de la técnica relacionada

El método de soldadura por fricción-agitación es un método para unir componentes introduciendo un eje cilíndrico (denominado herramienta rotativa) en una porción de junta y moviendo la herramienta a lo largo de la línea de junta mientras se rota la herramienta, para calentar, ablandar y plastificar la porción de junta, realizando de ese modo la unión en fase sólida de los componentes. La herramienta rotativa comprende una porción de diámetro grande y una porción de diámetro pequeño. La porción de diámetro pequeño se inserta en los componentes a ser unidos, y la superficie de terminación de la porción de diámetro grande se pone en contacto con los componentes. La porción de diámetro pequeño está provista de un tornillo. Además, se forma una prominencia en la porción empalmada de los dos componentes a ser unidos, y la herramienta rotativa se inserta desde el lado provisto con esta prominencia de manera que el metal que conforma la prominencia llene la brecha entre los dos componentes. La porción de diámetro grande de la herramienta rotativa se inserta en la prominencia. Cuando se sueldan por fricción-agitación componentes huecos, la placa de conexión que conecta dos placas frontales se utiliza como base de apoyo cuando se sueldan por fricción-agitación los componentes huecos. Estos métodos se describen, por ejemplo, en la Publicación de Patente Japonesa No. 3070735 (USP6050474) y la Publicación de Patente Japonesa Abierta a Inspección No. 2000-334581 (EP1055478A1).

Además, la Publicación de Patente Japonesa Abierta a Inspección No. 2000-233285 describe en la Figura 14 un método para soldar por fricción-agitación dos componentes mientras se coloca un componente de aporte en la brecha formada entre los dos componentes. Además, la Publicación de Patente Japonesa Abierta a Inspección No. 2000-167677 (EP0992314A2) describe un método de soldadura por fricción-agitación para soldar un primer componente que posea una prominencia con un segundo componente que no posea una prominencia, en donde se realiza una soldadura intermitente de relleno en el segundo componente antes de realizar la soldadura por fricción-agitación.

Los documentos EP-A-985483 y EP-A-1055478 muestran métodos de soldadura por fricción-agitación aplicables a la unión de componentes extrudidos en la fabricación de vagones de ferrocarril.

Compendio de la invención

Cuando existe una brecha entre los dos componentes a ser soldados, es muy difícil realizar la soldadura por fricción-agitación. Por ello, se forma una prominencia en la superficie del componente donde se va a insertar la herramienta rotativa, de manera que se llene la brecha con el metal que conforma la prominencia. Sin embargo, en realidad cuando la brecha excede de 1 mm, por ejemplo, es difícil obtener una buena unión. Puede incrementarse el diámetro de la herramienta rotativa a medida que la brecha se ensancha, pero esto puede causar otros inconvenientes.

La carrocería de un vagón de ferrocarril y similares, que corre sobre rieles, incluye estructuras laterales que conforman las superficies laterales internas del vehículo, una estructura de techo y un bastidor que forma el piso. El primer paso para fabricar una carrocería de vagón es fabricar las estructuras laterales, la estructura del techo y el bastidor, respectivamente, mediante la unión de una pluralidad de componentes moldeados por extrusión. Después, estas estructuras se unen para formar la carrocería del vagón. El tamaño de cada estructura lateral, estructura de techo y bastidor es aproximadamente de 20 m de longitud y 3 m de ancho, de manera que existe la posibilidad de un gran error de fabricación. Este error ocasiona que la brecha de la porción de junta fácilmente exceda de 1 mm.

El método de la invención se expone en la reivindicación 1.

La invención proporciona un método simple de soldadura por fricción-agitación para unir el bastidor y las estructuras laterales, en el que la placa superficial del bastidor se utiliza como medio de soporte.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 muestra los pasos para soldar dos componentes por medio de soldadura por fricción-agitación;

la Figura 2 es una vista en sección transversal tomada en la línea II-II de la Figura 1;

la Figura 3 es una vista en sección transversal tomada en la línea III-III de la Figura 1;

la Figura 4 es una vista en sección transversal tomada en la línea IV-IV de la Figura 1;

la Figura 5 es una vista del dispositivo para soldadura utilizado en la soldadura por fricción-agitación;

la Figura 6 es una vista frontal de la disposición para soldadura para la que se aplica la presente invención;

la Figura 7 es una vista en sección transversal tomada en la línea VII-VII de la Figura 6;

la Figura 8 es una vista en sección transversal tomada en la línea VIII-VIII de la Figura 7;

la Figura 9 es una vista vertical en sección transversal que muestra la porción de junta entre el bastidor y la estructura lateral de la Figura 6;

la Figura 10 es una vista que muestra las etapas de soldadura de otro método de soldadura por fricción-agitación.

Descripción detallada de realizaciones preferidas

En primer término, se explicará un método de soldadura por fricción-agitación con referencia a las Figuras 1 a 4. La Figura 1 muestra la operación de soldadura en los pasos realizados en orden desde (A) hasta (D).

En la Figura 1 (A), dos componentes 10 y 20 en forma de placa se montan sobre una base 50 y se empalman uno con otro. Los dos componentes 10 y 20 se empalman a fin de minimizar la brecha entre ellos. El componente 10 comprende un bloque saliente 15 a lo largo de la porción empalmada contra el componente 20, y el componente 20 descansa sobre el bloque 15. Las prominencias 12 y 22 se forman respectivamente en las superficies superiores de la porción empalmada de los componentes 10 y 20. En este estado, los componentes 10 y 20 se fijan a la base 50 usando un equipo de unión (no se muestra). Los componentes 10 y 20 son de aleación de aluminio. La porción empalmada de aquí en adelante se denominará la línea de unión.

Una vez que los componentes se unen de acuerdo a lo anterior, la superficie empalmada de los dos componentes 10 y 20 se corta desde arriba utilizando una herramienta de corte 60. Esto forma una brecha (ranura) 40 que posee un ancho constante respecto de las superficies empalmadas. El ancho del corte (brecha, ranura) 40 es mayor que la brecha que existía cuando los componentes 10 y 20 estaban empalmados. La superficie inferior de la brecha 40 (el fondo del corte) no va por debajo de la superficie superior del bloque saliente 15. (Figura 1(A)).

Se utiliza un sensor para detectar el ancho de las dos prominencias 12 y 22, y el centro de la herramienta de corte 60 se coloca en el centro del ancho detectado, realizando de esta manera el proceso de corte. La profundidad de inserción de la herramienta de corte 60 se controla a una profundidad fija detectando la posición de la superficie superior de las prominencias 12 y 22. El corte se realiza como corte en seco. Las virutas se disipan mediante aire comprimido o se aspiran mediante un colector de polvo. La herramienta de corte 60 que se muestra en la Figura 1 es una fresa de espiga, pero en su lugar puede utilizarse una sierra circular.

A continuación, se dispone un material de aporte 30 en la brecha 40 formada por el proceso de corte. La altura del material de aporte 30 se fija de manera que la superficie superior del material 30 se coloque debajo de la superficie superior de las prominencias 12 y 22. La superficie superior del material de aporte 30 se coloca sobre la línea que se extiende desde la superficie superior de las placas 11 y 21 de los componentes 10 y 20, excluyendo las prominencias 12 y 22. El ancho del material de aporte 30 preferentemente debe ser tan cercano al ancho de la brecha 40 como sea posible, pero que aún sea fácil de insertar en la brecha. La diferencia en el ancho de la brecha 40 y el ancho del material de aporte 30 es menor de 1 mm. (Figura 1(B), Figura 2).

A...

1. Un método para fabricar una carrocería de vagón que comprende:

montar las estructuras laterales (120) a ambos extremos de un bastidor (110), respectivamente; y

unir una primera de dichas estructuras laterales (120) a dicho bastidor (110) por soldadura por fricción-agitación utilizando una herramienta rotativa (80) en el lado exterior de la primera de dichas estructuras laterales (120) y el lado exterior de dicho bastidor (110),

donde, cuando se realiza dicha soldadura por fricción-agitación utilizando dicha herramienta rotativa (80), se ubican los siguientes elementos en el orden siguiente en la línea que se extiende desde el centro axial de la herramienta rotativa (80):

una primera porción de junta que es la localización de la junta del lado exterior de dicha primera estructura lateral y el lado exterior de dicho bastidor (110) en la que se realiza dicha soldadura por fricción-agitación,

una placa superficial superior (111b, 112b) de dicho bastidor (110), que enfrenta el interior de la carrocería de vagón,

una segunda porción de junta que es la porción de junta del lado exterior de la segunda de dichas estructuras laterales (120) y el lado exterior de dicho bastidor (110) en el otro extremo del mismo, y

un dispositivo de soporte para soportar dicha segunda porción de unión del lado exterior.

2. Un método para fabricar una carrocería de vagón de acuerdo con la reivindicación 1, en el que:

dicho dispositivo de soporte es una herramienta rotativa (80) para soldar por fricción-agitación el lado exterior de dicha segunda estructura lateral y el lado exterior de dicho bastidor; y

dichas herramientas rotativas (80) respectivas se mueven a lo largo de la línea de junta en forma sincrónica.

3. Un método para fabricar una carrocería de vagón de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho dispositivo de soporte se mueve a lo largo de la línea de junta en forma sincrónica con dicha herramienta rotativa (80).

4. Un método para fabricar una carrocería de vagón de acuerdo con la reivindicación 1, que incluye:

constituir las áreas de junta entre dicho bastidor y dichas estructuras laterales de componentes huecos (111, 121); y

soldar el lado interior de las porciones de unión entre el bastidor (110) y dichas estructuras laterales (120) antes de realizar dicha soldadura por fricción-agitación.

5. Un método para fabricar una carrocería de vagón de acuerdo con la reivindicación 1, en el que:

dicho dispositivo de soporte es un rodillo, que se mueve en forma sincrónica con dicha herramienta rotativa (80).