Procedimiento y dispositivo para unir una pieza de trabajo de plástico con otra pieza de trabajo.

Procedimiento para unir una pieza de trabajo de plástico (10) con otra pieza de trabajo (12) con los siguientes pasos:

- Preparación de una pieza de trabajo de plástico (10) y de otra pieza de trabajo(12),

- Colocación de la otra pieza de trabajo (12) en la pieza de trabajo de plástico (10),

- Preparación de un elemento de unión (11) en una superficie (14) de la pieza de trabajo de plástico (10) que está situada opuesta a la superficie en la cual se apoya la otra pieza de trabajo (12),

- Realización en la otra pieza de trabajo (12) de un alojamiento (17), que está previsto en la superficie contigua a la pieza de trabajo de plástico (10),

- siendo el alojamiento (17) realizado como un taladro en la otra pieza de trabajo (12), y

- siendo el taladro guiado a través del elemento de unión (11) y la pieza de trabajo de plástico (10) en la otra pieza de trabajo (12),

- Calentamiento del elemento de unión (11), de manera que el material del elemento de unión (11) sea plastificado, y

- Introducción a presión de material plastificado en el alojamiento (17).

Procedimiento y dispositivo para unir una pieza de trabajo de plastico con otra pieza de trabajo.º

El presente invento se refiere a un procedimiento para unir una pieza de trabajo de plastico con otra pieza de trabajo asi como a un dispositivo para la realizacion del procedimiento.

En la industria del automovil, la construccion naval y la construccion se emplean cada vez con mas frecuencia las denominadas estructuras multimaterial, que por una parte comprenden plasticos y por otra parte metales, en las cuales los dos componentes de material estan unidos uno con otro con acoplamiento forzado. De esta manera se combinan las propiedades de ambos materiales, para obtener asi un material compuesto con propiedades mejoradas. Para unir unos con otros los plasticos y metales pueden emplearse en primer lugar uniones mecanicas y uniones con adhesivos.

En las uniones mecanicas entran en consideracion especialmente uniones remachadas o uniones por recalcado, que sin embargo presentan los siguientes inconvenientes. Por un lado se presentan en las piezas de trabajo altas concentraciones de tensiones. Por otro lado pueden producirse aflojamientos posteriores en la union a consecuencia de fluencia, humedad y relajacion. Finalmente en las uniones mecanicas es desventajoso que su apariencia exterior excluya un empleo en zona visible o sea necesario trabajar estas zonas adicionalmente.

Las uniones con adhesivos presentan el inconveniente de que la resistencia de la union solo dificilmente puede ser evaluada. Ademas resulta el problema de que condicionado por el tiempo de endurecimiento de un adhesivo los tiempos del ciclo para la elaboracion de una union con adhesivos son comparativamente largos. Ademas durante el endurecimiento pueden liberarse disolventes, de manera que durante la realizacion de la union con adhesivos puede llegar a ser necesario un control de emisiones. Si ademas para el endurecimiento son necesarias temperaturas elevadas, las piezas de trabajo pueden llegar a resultar afectadas. Finalmente para una union con adhesivos fiable puede ser necesario tratar previamente las superficies a unir, lo que implica un gasto adicional.

Ademas de las uniones mecanicas y de las uniones con adhesivos son aun conocidos los procesos de soldadura, para realizar estructuras de materiales multiples. Los procesos de soldadura empleados para ello comprenden la soldadura por ultrasonidos, soldadura por resistencia, soldadura por vibracion, soldadura por induccion y soldadura por infrarrojos. Aqui aparecen sin embargo los siguientes inconvenientes principales. Por un lado tambien aqui es necesario un tratamiento superficial previo y por otro lado debido al comparativamente pequeno rendimiento el consumo de energia para construir una union por soldadura semejante es relativamente alto. Ademas las uniones asi realizadas presentan una solo pequena fiabilidad, de manera que no pueden ser empleadas en campos sensibles.

En el intervalo han sido desarrolladas las denominadas tecnicas de union hibridas, en las cuales se ensaya conseguir una mejora de las propiedades de la union mediante la combinacion de dos o mas metodos de union convencionales. Por el documento DE 101 49 633 A1 es conocida para ello la union de cuello metalico, en la cual en la pieza metalica primero se punzona un agujero, de manera que acto seguido el agujero este rodeado por un "cuello" metalico circular. Este cuello a continuacion es introducido a presion en la pieza de plastico a unir con la pieza metalica, de manera que despues de esto existe una union por acoplamiento de forma. En esta introduccion a presion pueden producirse sin embargo grietas capilares en la pieza de plastico, que a su vez pueden llevar a fallo de la union bajo carga.

En otro procedimiento hibrido un metal y un plastico son unidos uno con otro de manera que el plastico en el marco de un proceso de moldeo por inyeccion es inyectado en cavidades que antes fueron configuradas en las piezas metalicas, de manera que de ese modo se realiza una union por acoplamiento de forma entre el plastico por una parte y el metal por otra parte. Motivado por la costosa elaboracion previa de las piezas metalicas un proceso semejante sin embargo requiere mucho tiempo y necesita tiempos de ciclo largos.

Por el documento GB 2 278 571 A es conocido un procedimiento para unir dos piezas de trabajo, en el cual primero en ambas piezas de trabajo se configura un alojamiento y luego las piezas de trabajo se colocan una contra otra, de manera que los alojamientos se alinean uno con otro. A continuacion un elemento de union se dispone y se calienta encima de los alojamientos sobre la superficie de una de las piezas de trabajo, de manera que se hace deformable plasticamente. Finalmente el material deformable plasticamente es comprimido en los alojamientos.

El documento US 3, 122, 465 da a conocer un procedimiento para unir dos capas de un material textil, en el cual elementos individuales de un material termoplastico son comprimidos y a continuacion fundidos en el material textil. Ademas tambien esta previsto que antes de la introduccion de los elementos termoplasticos se realice una perforacion en el tejido, en la cual luego los elementos pueden ser introducidos en los correspondientes agujeros.

El documento JP 59 201 817 A describe un procedimiento en el cual en la zona de solape de dos piezas de trabajo planas primero se aplica un material de fibras y a continuacion esta zona es perforada por agujas, de manera que fibras individuales pasan a traves de ambas piezas de trabajo. A continuacion la superficie de las piezas de trabajo que mira hacia el lado opuesto al material de fibras es calentada, para soldar unas con otras las fibras que pasan a traves.

Por el documento EP 0 340 094 A2 es conocido un procedimiento para unir piezas de trabajo de plastico y de metal, en el cual primero se practica una abertura en la pieza de trabajo de metal, esta luego es colocada en una pieza de trabajo de plastico con la abertura adyacente a un elemento de union y finalmente el elemento de union es calentado e introducido a presion en la abertura.

El documento JP 62 207 629 A describe asimismo un procedimiento para unir una pieza de trabajo metalica con una pieza de construccion de plastico, en la cual es conformado de una sola pieza un elemento de union, que mas tarde se funde. Con ello el material fundido penetra en un taladro, que ya fue practicado antes de la colocacion de la pieza de trabajo metalica en la pieza de trabajo de plastico. Con ello esta publicacion tampoco manifiesta practicar el alojamiento en la pieza metalica o la otra pieza de trabajo solo cuando esta ya se apoya en la pieza de trabajo de plastico.

Por el documento FR 2 071 122 es conocido un procedimiento para unir un elemento de bisagra metalico con un puente de gafas de plastico, en lo cual el elemento de bisagra presenta un alojamiento, que se dispone alineado con un elemento de union fijado en el puente de una sola pieza. A continuacion el elemento de union es calentado por medio de un elemento de calefaccion, hasta que es deformable plasticamente. A continuacion el elemento de union es introducido a presion en el alojamiento por medio de un piston.

Partiendo del estado de la tecnica sirve por lo tanto de base al presente invento el problema de proporcionar un procedimiento y un dispositivo con los cuales pueda realizarse en tiempo corto y sin grandes gastos en cuanto al dispositivo una union por acoplamiento de forma entre una pieza de trabajo de plastico y otra pieza de trabajo.

Este problema es solucionado en primer lugar por un procedimiento con los siguientes pasos:

Preparacion de una pieza de trabajo de plastico y de otra pieza de trabajo,

Colocacion de la otra pieza de trabajo en la pieza de trabajo de plastico,

Preparacion de un elemento de union en una superficie de la pieza de trabajo de plastico que esta situada opuesta a la superficie en la cual se apoya la otra pieza de trabajo,

Realizacion en la otra pieza de trabajo de un alojamiento, que esta previsto en la superficie contigua a la pieza de trabajo de plastico,

siendo el alojamiento realizado como un taladro en la otra pieza y

siendo el taladro guiado a traves de un elemento de union y de la pieza de trabajo de plastico en la otra pieza de trabajo,

Calentamiento del elemento de union, de manera que el material del elemento de union sea plastificado, y

Introduccion a presion de material plastificado en el alojamiento.

En el procedimiento segun el invento otra pieza de trabajo, que en una forma de realizacion preferida del procedimiento puede estar configurada como una pieza de trabajo metalica, es colocada en una pieza de trabajo de plastico. Ademas se prepara un elemento de union, siendo dispuesto... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para unir una pieza de trabajo de plastico (10) con otra pieza de trabajo (12) con los siguientes pasos: Preparacion de una pieza de trabajo de plastico (10) y de otra pieza de trabajo (12) ,

Colocacion de la otra pieza de trabajo (12) en la pieza de trabajo de plastico (10) , Preparacion de un elemento de union (11) en una superficie (14) de la pieza de trabajo de plastico (10) que esta situada opuesta a la superficie en la cual se apoya la otra pieza de trabajo (12) ,

Realizacion en la otra pieza de trabajo (12) de un alojamiento (17) , que esta previsto en la superficie contigua a la pieza de trabajo de plastico (10) , siendo el alojamiento (17) realizado como un taladro en la otra pieza de trabajo (12) , y siendo el taladro guiado a traves del elemento de union (11) y la pieza de trabajo de plastico (10)

en la otra pieza de trabajo (12) , Calentamiento del elemento de union (11) , de manera que el material del elemento de union (11) sea plastificado, y

Introduccion a presion de material plastificado en el alojamiento (17) .

2. Procedimiento segun la reivindicacion 1, en el cual la preparacion del elemento de union (11) se efectua estando configurado el elemento de union (11) en la pieza de trabajo de plastico (10) .

3. Procedimiento segun la reivindicacion 2, en el cual el elemento de union (11) esta configurado de una sola pieza con la pieza de trabajo de plastico (10) .

4. Procedimiento segun la reivindicacion 1, en el cual el elemento de union (11) esta configurado como pieza separada de la pieza de trabajo de plastico (10) .

5. Procedimiento segun la reivindicacion 4, en el cual el elemento de union (11) es aportado antes de la realizacion del alojamiento (17) .

6. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 5, en el cual es mantenida una presion sobre el material de la pieza de trabajo de plastico (10) que esta embutido en el alojamiento (17) , hasta que el material de la pieza de trabajo de plastico (10) esta enfriado.

7. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 6, en el cual la otra pieza de trabajo (12) es de un metal.

8. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 7, en el cual el taladro esta configurado como taladro roscado.

9. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 8, en el cual el taladro esta configurado como taladro de paso a traves de la otra pieza de trabajo (12) .

10. Procedimiento segun la reivindicacion 9, en el cual la zona del taladro de paso que limita con la superficie (15) que mira en sentido opuesto a la pieza de trabajo de plastico (10) , presenta un diametro aumentado en comparacion con el resto del taladro de paso.

11. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 10, en el cual la superficie de la otra pieza de trabajo (12) contigua a la pieza de trabajo de plastico (10) es hecha rugosa.

12. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 10, en el cual la superficie de la otra pieza de trabajo (12) contigua a la pieza de trabajo de plastico (10) es esmerilada.

13. Dispositivo para realizar el procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 12, con un elemento taladrador (3) , con un piston anular (5) , que rodea al elemento taladrador (3) y que presenta una superficie (6) del

piston, y con un anillo de calefaccion (7) , que rodea al piston y que presenta una superficie de apoyo anular (8) , pudiendo el anillo de calefaccion (7) ser calentado,

pudiendo el piston (5) ser desplazado en la direccion axial del elemento taladrador (3) entre una posicion retraida, en la cual la superficie (6) del piston esta por detras de la superficie de apoyo (8) , y una posicion desplazada hacia delante, en la cual la superficie (6) del piston se desarrolla en el plano de la superficie de apoyo (8) , y

pudiendo el elemento taladrador (3) ser desplazado en su direccion axial entre una primera posicion, en la cual la punta (9) del elemento taladrador (3) esta dispuesta en el plano de la superficie (6) del piston cuando el piston (5) esta en la posicion retraida, y una segunda posicion, en la cual la punta (9) del elemento taladrador sobresale del plano de la superficie de apoyo (8) .

14. Dispositivo segun la reivindicacion 13, en el cual el elemento taladrador (3) es giratorio con dos sentidos de giro.

15. Dispositivo segun la reivindicacion 14, en el cual el elemento taladrador (3) esta configurado para realizar un perfilado a manera de rosca en el taladro producido con el.