Procedimiento para la fabricación de una placa metálica con un elemento de calentamiento empotrado, así como placa metálica fabricada según el mismo.

Procedimiento para la fabricación de una placa metálica con por lo menos un elemento de calentamientoempotrado mediante las etapas siguientes:

a) disponer por lo menos un elemento de calentamiento (20; 24) entre por lo menos dos cuerpos de placa (10,12), que no están provistos de escotaduras para alojar el elemento de calentamiento (20; 24) o cada uno deellos;

b) empotrar el elemento de calentamiento (20; 24) o cada uno de ellos haciendo contacto directamente conpor lo menos dos cuerpos de placa (10, 12) por compresión y desplazamiento de material de los cuerpos deplaca (10, 12), y

c) unir los cuerpos de placa (10, 12) entre sí por unión de material por lo menos en parte,

caracterizado porque por lo menos dos cuerpos de placa (10, 12), que presentan en sus lados opuestos entre sípor lo menos una capa de aluminio o de una aleación de aluminio, respectivamente, son pretratados con calor auna temperatura, que es superior a la temperatura de recristalización del aluminio o de la aleación de aluminio,pero que está por debajo del punto de fusión del aluminio y a continuación, son comprimidos uno contra el otro porlaminación, con el fin de provocar el empotrado del elemento de calentamiento (20; 24) o de cada uno de ellos enlos cuerpos de placa (10, 12) y una reducción del espesor de las capas, en la que las capas experimentan unaconexión por difusión mutua en la zona de sus lados que están en contacto entre sí, y de este modo, los cuerposde placa (10, 12) son unidos entre sí por unión de material en toda la superficie para formar la placa metálica (100)que se debe fabricar.

Procedimiento para la fabricación de una placa metálica con un elemento de calentamiento empotrado, así como placa metálica fabricada según el mismo.

La invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de una placa metálica con elemento de calentamiento mediante las etapas siguientes:

a) disponer por lo menos un elemento de calentamiento entre por lo menos dos cuerpos de placa, que no están provistos de escotaduras para alojar el elemento de calentamiento o cada uno de ellos,

b) empotrar el elemento de calentamiento o cada uno de ellos haciendo contacto directamente con por los menos dos cuerpos de placa por compresión y desplazamiento de material del cuerpo de placas, y

c) unir los cuerpos de placa entre sí por unión de material por lo menos en parte.

La invención se refiere además a una placa metálica, fabricada mediante este procedimiento o uno similar a partir de dos cuerpos de placa no dotados con escotaduras en la cual se ha empotrado por lo menos un elemento de calentamiento únicamente mediante movimiento de material.

Por el documento DE 201 08 963 U1 se conoce un procedimiento de este tipo y una placa metálica de este tipo. En este procedimiento conocido se calientan los dos cuerpos de placa, en el caso de aluminio por ejemplo hasta 400ºC, y se prensan de forma fija de tal manera que los elementos de calentamiento son empotrados en ellas. Las superficies límite contiguas de los dos cuerpos de placa están a continuación en contacto superficial y se conectan de tal manera mediante varios remaches que permanecen en contacto mutuo. Está previsto también conectar los dos cuerpos de placa entre sí mediante plástico resistente a las altas temperaturas. Además, existe la posibilidad de doblar la placa metálica, prensada en estado plano, para dar un anillo cilíndrico, aproximadamente cerrado, o un cuerpo tubular. Para ello se conectan entre sí de forma fija por lo menos los cantos finales, orientados uno hacia el otro, de los dos cuerpos de placa mediante una costura soldada, es decir en unión de material por puntos, y/o mediante remaches, para que los extremos de las placas metálicas no se separen entre sí en estos puntos. En la placa metálica fabricada de esta manera es problemático el que, aunque se procura una transferencia de calor óptima desde el elemento de calentamiento a los cuerpos de placa, sin embargo en las superficies límite de los cuerpos de placa en contacto entre sí exista inevitablemente un espacio de aire, que menoscaba en la placa metálica acabada la conducción de calor de un cuerpo de placa a otro cuerpo de placa o, en general, en la dirección del espesor de la placa metálica. Al mismo tiempo la conducción de calor en la dirección indicada está menoscabada, sin tener en cuenta esto, por si entre las superficies límite opuestas entre sí existe un espacio de aire o por si los dos cuerpos de placa están conectados entre sí, por sus superficies límite, mediante plástico resistente a las altas temperaturas.

Por el documento DE 24 61 249 A1 se conoce un procedimiento para la sujeción de elementos de conexión con una pieza de metal de material deformable plásticamente con la utilización de una fuerza de compresión. En caso de utilización de una fuerza de compresión que supere el límite de fluencia de la pieza de metal penetran los elementos de conexión tanto en la pieza de metal que su mayor sección transversal se encuentra en la distancia de la superficie de la pieza de metal y, de acuerdo con ello, mediante una acción posterior de la fuerza de compresión, de forma indirecta o directa, sobre el entorno más próximo de los puntos de penetración, con fluencia posterior del material de la pieza de metal, los puntos de penetración situados detrás de los elementos de conexión que han penetrado son cerrados o reducidos tanto que los elementos de conexión están anclados en unión no positiva en la pieza de metal. Entre las piezas de metal se introducen una o varias espiras de alambre, las cuales están hechas de un material más duro que las piezas de metal (por ejemplo chapas) , las cuales son comprimidas unas sobre otras. Los extremos abombados de las espiras de alambre penetran, alternativamente, en el material de la una o de la otra pieza de metal, eligiéndose la fuerza de compresión tan alta que el material de las piezas de metal fluye al interior del espacio situado detrás de los extremos abombados de las espiras de alambre. Las espiras de alambre están dispuestas alrededor de alambres o cintas. Estas medidas tienen el propósito de llevar un cuerpo de calentamiento tubular a una conexión fija y buena conductora del calor con una placa, si bien no son adecuadas tampoco para impedir un espacio de aire inevitable entre las dos piezas de metal e impedir con ello el menoscabo de la conductividad térmica que se produce entre las dos piezas de metal.

El documento EP 0 031 866 B1 se refiere a un procedimiento para la fabricación de un dispositivo de calentamiento o de un elemento de intercambio de calor, alrededor del cual está arrollado un alambre en forma de hélice, de manera que cuando se monta a presión los extremos abombados penetran en el material de una chapa portadora. El espacio de aire, que resulta durante la utilización del procedimiento según el documento DE 24 61 249 A1 mencionado con anterioridad y que menoscaba la conductividad térmica, resulta también en caso de utilización según el documento EP 0 031 866 B1.

Por el documento DE 10 2007 054 071 B4 se conoce un procedimiento para la fabricación de un objeto de metal compuesto, en forma de tira o de placa, a partir de por lo menos dos capas de aluminio o una aleación de aluminio, 2 10

en el cual como una de las placas de utiliza una placa la cual está dotada, sobre su lado orientado a una placa contigua, con escotaduras en forma de tira. En estas escotaduras se puede introducir un cuerpo tubular. Mediante compresión unos contra otros el cuerpo tubular es empotrado entonces en el metal por una o varias capas de metal. Antes o después de la compresión unos contra otros se puede introducir otro cuerpo, por ejemplo un alambre de calentamiento, en el cuerpo tubular. En este caso existe entonces un espacio de aire entre el alambre de calentamiento y el cuerpo tubular. Las capas de aluminio o de una aleación de aluminio están conectadas sin embargo, a excepción del punto de contacto entre las capas y el elemento de calentamiento, en unión de material en la totalidad de la superficie mediante una conexión por difusión mutua, la fabricación del objeto de metal compuesto, en forma de tira o de placa, exige sin embargo que se practiquen con anterioridad, por lo menos en una de las capas, las escotaduras en forma de tira, las cuales alojan el cuerpo tubular.

La invención se plantea el problema de mejorar de tal manera un procedimiento y una placa metálica del tipo mencionado al principio que la placa metálica tenga una conductividad térmica globalmente mejor y un espectro de utilización más amplio.

Este problema se resuelve, partiendo de un procedimiento del tipo mencionado al principio, gracias a que por lo menos dos cuerpos de placa, que presentan en sus lados opuestos por lo menos una capa de aluminio o de una aleación de aluminio, son pretratados con calor a una temperatura, que es superior a la temperatura de recristalización del aluminio o de la aleación de aluminio, pero que está por debajo del punto de fusión del aluminio, y a continuación son comprimidos uno contra otro por laminación, con el fin de provocar el empotrado del elemento de calentamiento o cada uno de ellos en los cuerpos de placa y se produzca una reducción del espesor de las capas, en la cual las capas experimentan una conexión por difusión mutua en la zona de sus lados que están en contacto entre sí y, de este modo, los cuerpos de placa son unidos entre sí, por unión de material en toda la superficie, para formar la placa metálica que se debe fabricar.

El problema se resuelve, partiendo de una placa metálica del tipo mencionado al principio, gracias a que los cuerpos de placa presentan en cada caso, sobre sus lados opuestos uno respecto de otro, por lo menos una capa de aluminio o de una aleación de aluminio la cual, a excepción de los puntos de contacto entre los cuerpos de placa y el (los) elemento (s) de calentamiento, están conectados entre sí, en unión de material en la totalidad de la superficie, mediante una conexión por difusión mutua.

La conexión en unión de material en una placa metálica según la invención conecta los cuerpos de placa en la totalidad de su superficie en sus lados opuestos, de manera que la placa metálica acabada no presenta ningún espacio de aire en absoluto que pueda menoscabar la conductividad térmica.... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la fabricación de una placa metálica con por lo menos un elemento de calentamiento empotrado mediante las etapas siguientes:

a) disponer por lo menos un elemento de calentamiento (20; 24) entre por lo menos dos cuerpos de placa (10, 12) , que no están provistos de escotaduras para alojar el elemento de calentamiento (20; 24) o cada uno de ellos;

b) empotrar el elemento de calentamiento (20; 24) o cada uno de ellos haciendo contacto directamente con por lo menos dos cuerpos de placa (10, 12) por compresión y desplazamiento de material de los cuerpos de placa (10, 12) , y

c) unir los cuerpos de placa (10, 12) entre sí por unión de material por lo menos en parte,

caracterizado porque por lo menos dos cuerpos de placa (10, 12) , que presentan en sus lados opuestos entre sí por lo menos una capa de aluminio o de una aleación de aluminio, respectivamente, son pretratados con calor a una temperatura, que es superior a la temperatura de recristalización del aluminio o de la aleación de aluminio, pero que está por debajo del punto de fusión del aluminio y a continuación, son comprimidos uno contra el otro por laminación, con el fin de provocar el empotrado del elemento de calentamiento (20; 24) o de cada uno de ellos en los cuerpos de placa (10, 12) y una reducción del espesor de las capas, en la que las capas experimentan una conexión por difusión mutua en la zona de sus lados que están en contacto entre sí, y de este modo, los cuerpos de placa (10, 12) son unidos entre sí por unión de material en toda la superficie para formar la placa metálica (100) que se debe fabricar.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la reducción del espesor de las capas de aluminio o de una aleación de aluminio es como máximo del 25% con respecto al espesor total de estas capas existente antes de que se compriman unas contra otras.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque las capas de aluminio o de una aleación de aluminio están dispuestas como capas de núcleo entre dos capas de recubrimiento (15, 16) realizadas en otro metal, tal como el acero, el acero inoxidable, el cobre o el titanio.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la placa metálica (100) es llevada, mediante un tratamiento térmico posterior, a un estado, en el cual puede continuar siendo procesada mediante conformación mecánica.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en los cuerpos de placa (10, 12) está empotrada por lo menos una fila de elementos de calentamiento (20; 24) separados.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque además en los cuerpos de placa está empotrado simultáneamente por lo menos un sensor de temperatura (50) por elemento de calentamiento.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque un cuerpo de calentamiento tubular (40) es utilizado como el elemento de calentamiento (20; 24) o cada uno de ellos, presentando dicho cuerpo por lo menos un conductor de calentamiento (42) que está empotrado en un núcleo (46) mineral rodeado por un revestimiento metálico (44) tubular.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque durante la laminación o tras la misma, se realiza una ranura (55) en uno de los cuerpos de placa (10, 12) , para separar por lo menos un elemento de calentamiento (20; 24) de un elemento de calentamiento (20; 24) adyacente existente.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el elemento de calentamiento (20; 24) o cada uno de ellos están dispuestos entre los cuerpos de placa (10, 12) , estando enrollados en forma de espiral o de meandro.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el elemento de calentamiento (20, 22; 24) o cada uno de ellos está empotrado de manera descentrada con respecto al espesor de la placa metálica (130, 130A) .

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque una capa de revestimiento electrolítico (13, 14) de aluminio o de una aleación de aluminio aplicada sobre otro metal con una mejor conductividad térmica que el aluminio es utilizada como la capa o cada capa de aluminio o de una aleación de aluminio.

12. Placa metálica, fabricada de acuerdo con un procedimiento según las reivindicaciones 1 a 11 anteriores, formada por lo menos por dos cuerpos de placa (10, 11, 12) no provistos de escotaduras, en los cuales ha sido empotrado por lo menos un elemento de calentamiento (20, 22; 24) únicamente mediante desplazamiento de material,

caracterizada porque los cuerpos de placa (10, 11, 12) presentan, respectivamente, sobre sus lados opuestos entre sí, en cada caso por lo menos una capa de aluminio o de una aleación de aluminio, las cuales, a excepción de los puntos de contacto entre los cuerpos de placa (10, 11, 12) y el (los) elemento (s) de calentamiento (20, 22; 24) , están conectadas entre sí por unión de material en toda la superficie mediante conexión mutua por difusión.

13. Placa metálica según la reivindicación 12, caracterizada porque las capas de aluminio o de una aleación de aluminio están dispuestas como capas de núcleo entre dos capas de recubrimiento (15, 16) de otro metal, tal como el acero, el acero inoxidable, el cobre o el titanio.

14. Placa metálica según la reivindicación 12 o 13, caracterizada porque la placa metálica (100, 100A, 110, 120, 130, 130A) es llevada, mediante un tratamiento térmico, a un estado, en el cual puede continuar siendo procesada mediante conformación mecánica.

15. Placa metálica según una de las reivindicaciones 12 a 14, caracterizada porque la placa metálica (100, 100A, 15 110, 120, 130, 130A) es fabricada como un producto laminado.

16. Placa metálica según una de las reivindicaciones 12 a 15, caracterizada porque el elemento de calentamiento (20, 22; 24) o cada uno de ellos es por lo menos un alambre metálico provisto de un aislamiento eléctrico.

17. Placa metálica según una de las reivindicaciones 12 a 16, caracterizada porque el elemento de calentamiento (20, 22; 24) o cada uno de ellos consiste en un cuerpo de calentamiento tubular (40, 41) , en el cual por lo menos un conductor de calentamiento (42, 43) está empotrado en un núcleo (46) mineral rodeado por un revestimiento metálico (44) tubular.

18. Placa metálica según una de las reivindicaciones 12 a 17, caracterizada porque en los cuerpos de placa (10, 11, 12) está empotrada por lo menos una fila de elementos de calentamiento (20, 22; 24) separados.

19. Placa metálica según una de las reivindicaciones 12 a 18, caracterizada porque en la placa metálica (100, 100A,

110, 120, 130, 130A) está empotrado por lo menos un sensor de temperatura (50) por unidad de calentamiento (20, 30 22; 24) .

20. Placa metálica según una de las reivindicaciones 12 a 19, caracterizada porque por lo menos un elemento de calentamiento (20, 22; 24) está separado térmicamente de un elemento de calentamiento (20, 22; 24) adyacente existente mediante una ranura (55) realizada en la placa metálica (100) .

21. Placa metálica según una de las reivindicaciones 12 a 20, caracterizada porque el elemento de calentamiento (20, 22; 24) o cada uno de ellos estan empotrados en la placa metálica (100, 100A, 110, 120, 130, 130A) , estando enrollados en forma de espiral o de meandro.

22. Placa metálica según una de las reivindicaciones 12 a 21, caracterizada porque el elemento de calentamiento (20, 22; 24) o cada uno de ellos está empotrado de manera descentrada con respecto al espesor de la placa metálica (130, 130A) .

23. Placa metálica según una de las reivindicaciones 12 a 22, caracterizada porque la capa o cada capa de aluminio 45 o de una aleación de aluminio es una placa de revestimiento electrolítico (13, 14) de aluminio o de una aleación de aluminio aplicada sobre otro metal con una conductividad térmica mejor que el aluminio.