Dispositivo para la unión de piezas de trabajo.

Dispositivo para la unión de una primera pieza de trabajo (1) y una segunda pieza de trabajo (2) con una primera herramienta (5) que presenta un primer contorno (5.

1) y con una segunda herramienta (6) que presenta un segundo contorno (6.1), entre las que se pueden disponer de forma superpuesta la primera pieza de trabajo (1) y la segunda pieza de trabajo (2) en un plano de conformado (3), pudiéndose presionar uno contra otro el primer contorno (5.1) y el segundo contorno (6.1) a través de una zona de conformado (4) y al menos una fuente de radiación (7) para proporcionar una radiación electromagnética que sirve para un calentamiento de las piezas de trabajo (1, 2) entre las herramientas (5, 6), caracterizado por que

- lateralmente a las herramientas (5, 6) está dispuesta respectivamente al menos, en cada caso, una fuente de radiación (7), de tal manera que su radiación electromagnética está dirigida respectivamente sobre la pieza de trabajo (1, 2) dirigida a la fuente de radiación (7) y a la zona de conformado (4) y

- cada una de las fuentes de radiación (7) está formada por al menos un emisor de diodos de irradiación directa, estando formada cada fuente de radiación (7) por emisores de diodos de irradiación directa dispuestos de forma anular alrededor de la herramienta (5, 6).

Dispositivo para la unión de piezas de trabajo La invención se refiere a un dispositivo para la unión de piezas de trabajo de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1, como se conoce de forma genérica por el documento DE 10 2004 062 896 B4.

Se tiene en cuenta cada vez más la exigencia cada vez mayor a piezas constructivas y construcciones ligeras y a pesar de esto estables mediante el empleo de materiales de alta resistencia. En el ámbito del desarrollo de aceros, en los últimos años se ha realizado una pluralidad de desarrollos que permiten producir aceros con resistencias muy por encima de 1000 N/mm2 y emplear los mismos en productos de fabricación en serie, por ejemplo, en automóviles.

Sin embargo, con el aumento de la resistencia en aceros y materiales metálicos en general disminuye la fluidez y, por tanto, la dilatabilidad, es decir, a una dilatación que termina con una rotura, debido a las tensiones del flujo que crecen enormemente se pone un límite estrecho que se puede encontrar incluso en menos del 5 %.

Para un procesamiento posterior de los materiales metálicos, por ejemplo, en forma de chapas como piezas conformadas o como productos semielaborados (piezas de trabajo) , esto significa que los materiales se pueden deformar solo poco y entonces solo con fuerzas muy elevadas. Si se sueldan tales piezas de trabajo (soldadura por fusión) , se funde el material. Después de la solidificación de la masa fundida se produce el cordón de soldadura. En el cordón de soldadura y en una zona de influencia térmica limitante con el cordón de soldadura se produce, mediante la fusión, un cambio de la estructura de los materiales de las piezas de trabajo soldadas unas a otras. Tales cambios de estructura la mayoría de las veces reducen la resistencia o la capacidad de absorción de energía del cordón de soldadura en comparación con zonas de las piezas de trabajo sin cambios de estructura.

Si las piezas de trabajo presentan un revestimiento, por ejemplo, revestimientos de aluminio en piezas de trabajo endurecidas en prensa, pueden quedar distribuidos restos de los revestimientos en el cordón de soldadura e influir en la resistencia a la fatiga.

En caso de la aplicación de procedimientos de unión mecánicos se conforman piezas de trabajo, por ejemplo, en un plano de conformado, formando un cierre de unión positiva y/o no positiva. Un ejemplo es la unión por deformación en frío, en la que se deforman dos piezas de trabajo superpuestas de tal manera que se produce una unión positiva y no positiva entre las dos. Para esto es necesario que los materiales de las piezas de trabajo presenten una dilatabilidad mínima. Si la misma es demasiado baja, durante el conformado se produce una rotura quebradiza. Al

mismo tiempo se pueden dañar las herramientas debido a la aparición de fuerzas demasiado grandes. Por este motivo, actualmente los materiales tales como, por ejemplo, Usibor® no se consideran adecuados para la unión.

Los procedimientos mecánicos no provocan cambios de la estructura de causa térmica, sin embargo, con resistencias altas, por ejemplo, en caso de más de 600 MPa y, por tanto, aparición de tensiones de flujo elevadas, llegan a sus límites del uso cuando para un proceso de unión al mismo tiempo se requieren deformaciones.

Para causar una reducción de la tensión de flujo de los materiales se respalda térmicamente el conformado, es decir, las piezas de trabajo antes del conformado. Por ello existe suficiente energía en los materiales para inducir movimientos de desplazamiento causados por deformación y posibilitar una deformación plástica sin aparición de 45 rotura quebradiza. A este respecto no se considera perjudicial un cambio de la estructura a temperaturas de hasta 900 °C.

En un procedimiento de acuerdo con el documento DE 10 2004 062 896 B4 se unen entre sí con unión positiva dos o varias piezas de trabajo de metal al conformarse las mismas con respaldo térmico a través de una zona de conformado. Para esto están presentes al menos dos herramientas que se pueden presionar entre sí con una fuerza de compresión. Las piezas de trabajo limitan entre sí en un plano de conformado entre las herramientas y se irradian con una radiación electromagnética de una fuente de luz láser, de tal manera que se consigue una activación térmica o calentamiento de las piezas de trabajo a través de la zona de conformado. A este respecto, la radiación electromagnética se dirige a través de un material transparente para radiación electromagnética en al menos una de 55 las herramientas sobre la zona de conformado.

En esta solución es desventajoso que en el interior de la herramienta tiene que existir un pasaje o paso para alojar el material transparente para la radiación electromagnética. Por ello, la producción de la herramienta es complicada y de costes elevados. Además se influye desventajosamente en la resistencia de la herramienta y el tamaño de una mancha focal en la que está reproducida la radiación electromagnética en el plano de conformado sobre una pieza de trabajo no se puede adaptar de forma sencilla a los requisitos cambiados del proceso de unión.

Una solución de acuerdo con el documento US 2003/0037428 A1 trabaja sin un pasaje. En la misma están asignados electrodos a las herramientas. Si se ponen las herramientas en contacto con las piezas de trabajo a unir, 65 en las piezas de trabajo puede fluir una corriente, por ejemplo, a través de la zona de conformado entre los electrodos y a través de las piezas de trabajo eléctricamente conductoras. Como consecuencia del flujo de corriente se calienta la zona de conformado. Las herramientas, para albergar los electrodos así como para su aislamiento eléctrico, están diseñados de forma complicada y están debilitados en su resistencia.

Por el documento WO 02/062499 A1 es sabido que una fuente de radiación que emite una radiación puede estar

dispuesta al lado de las herramientas. Como herramientas sirven cilindros mediante los cuales se puede conformar una pieza de trabajo plana sin desprendimiento de virutas hasta dar un perfil. A través de la fuente de radiación se dirige, por ejemplo, una radiación láser a una mancha focal sobre la superficie de la pieza de trabajo. La mancha focal se genera en una zona de una entrada de cilindro, es decir, delante de la propia zona de conformado, por lo que aparecen pérdidas indeseadas de calor.

La invención se basa en el objetivo de proponer un dispositivo con herramientas que se puedan producir de forma sencilla, que se puedan adaptar de manera sencilla a requisitos cambiados del proceso de unión.

El objetivo se consigue mediante un dispositivo para la unión de una primera pieza de trabajo y una segunda pieza de trabajo de acuerdo con la reivindicación 1, presentando el dispositivo una primera herramienta que presenta un primer contorno y una segunda herramienta que presenta un segundo contorno. Entre las herramientas se puede disponer la primera pieza de trabajo y la segunda pieza de trabajo en un plano de conformado de forma superpuesta. El primer contorno y el segundo contorno se pueden presionar uno contra otro a través de una zona de conformado. El dispositivo presenta al menos una fuente de radiación para facilitar una radiación electromagnética que sirve para un calentamiento de las piezas de trabajo entre las herramientas. El dispositivo de acuerdo con la invención está caracterizado por que lateralmente a las herramientas está dispuesta, respectivamente, al menos en cada caso una fuente de radiación de tal manera que su radiación electromagnética esté dirigida, respectivamente, sobre la pieza de trabajo dirigida hacia la fuente de radiación y a la zona de conformado. Cada una de las fuentes de radiación está formada por al menos un emisor de diodos de irradiación directa. A este respecto, cada fuente de radiación está formada por emisores de diodos que irradian de forma directa dispuestos de manera anular alrededor de la herramienta.

El uno o varios emisores de diodos pueden estar dispuestos en un módulo. Además puede estar presente una óptica mediante la cual se influye en la radiación electromagnética de cada una de las fuentes de radiación, por ejemplo, se agrupada y dirige. Las fuentes de radiación están unidas ventajosamente a un control mediante el cual se pueden controlar parámetros de la radiación electromagnética emitida por las fuentes de radiación, por ejemplo, duración de la emisión y la intensidad.

Preferentemente, el al menos un emisor de diodos de una fuente de radiación está dispuesto de tal manera que a través de la radiación electromagnética emitida por la fuente de radiación y dirigida a la zona de conformado se forma una mancha focal... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo para la unión de una primera pieza de trabajo (1) y una segunda pieza de trabajo (2) con una primera herramienta (5) que presenta un primer contorno (5.1) y con una segunda herramienta (6) que presenta un segundo contorno (6.1) , entre las que se pueden disponer de forma superpuesta la primera pieza de trabajo (1) y la segunda pieza de trabajo (2) en un plano de conformado (3) , pudiéndose presionar uno contra otro el primer contorno (5.1) y el segundo contorno (6.1) a través de una zona de conformado (4) y al menos una fuente de radiación (7) para proporcionar una radiación electromagnética que sirve para un calentamiento de las piezas de trabajo (1, 2) entre las herramientas (5, 6) , caracterizado por que - lateralmente a las herramientas (5, 6) está dispuesta respectivamente al menos, en cada caso, una fuente de radiación (7) , de tal manera que su radiación electromagnética está dirigida respectivamente sobre la pieza de trabajo (1, 2) dirigida a la fuente de radiación (7) y a la zona de conformado (4) y -cada una de las fuentes de radiación (7) está formada por al menos un emisor de diodos de irradiación directa,

estando formada cada fuente de radiación (7) por emisores de diodos de irradiación directa dispuestos de forma anular alrededor de la herramienta (5, 6) .

2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el al menos un emisor de diodos de una fuente de radiación (7) está dispuesto de tal manera que mediante la radiación electromagnética emitida por la fuente de radiación (7) y dirigida hacia la zona de conformado (4) está formada, sobre la superficie situada en la zona de conformado (4) de la pieza de trabajo (1, 2) dirigida hacia la fuente de radiación (7) , una mancha focal (9) cuyo tamaño, forma, ubicación y distribución de intensidad en el espacio/tiempo se pueden controlar.