proceso de soldadura de al menos dos chapas de diferentes

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OFICINA ESPAÑOLA DE
PATENTES Y MARCAS
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kInt. Cl. : B23K 26/00
11 Número de publicación:
2 105 157
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ESPAÑA
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TRADUCCION DE PATENTE EUROPEA
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kNúmero de solicitud europea: 93401774.0
kFecha de presentación : 07.07.93
kNúmero de publicación de la solicitud: 0 583 995
kFecha de publicación de la solicitud: 23.02.94
T3
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54 Tı́tulo: Procedimiento de soldadura de al menos dos chapas de diferentes espesores.
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73 Titular/es: Sollac
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72 Inventor/es: Peru, Gilles y
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74 Agente: Ungrı́a López, Javier
30 Prioridad: 14.08.92 FR 92 10056
Immeuble Elysees-La Defense, 29 Le Parvis
F-92800 Puteaux, FR
45 Fecha de la publicación de la mención BOPI:
16.10.97
45 Fecha de la publicación del folleto de patente:
ES 2 105 157 T3
16.10.97
Aviso:
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Claeys, Joel
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En el plazo de nueve meses a contar desde la fecha de publicación en el Boletı́n europeo de patentes,
de la mención de concesión de la patente europea, cualquier persona podrá oponerse ante la Oficina
Europea de Patentes a la patente concedida. La oposición deberá formularse por escrito y estar
motivada; sólo se considerará como formulada una vez que se haya realizado el pago de la tasa de
oposición (art◦ 99.1 del Convenio sobre concesión de Patentes Europeas).
Venta de fascı́culos: Oficina Española de Patentes y Marcas. C/Panamá, 1 – 28036 Madrid
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ES 2 105 157 T3
DESCRIPCION
Se refiere la presente invención a un procedimiento de soldadura borde con borde de por lo
menos dos chapas de diferentes espesores por medio de un haz de rayos láser.
En las industrias del tipo de la construcción
naval, de la edificación, de las obras públicas o
de la construcción mecano-soldada por ejemplo
de depósitos bajo presión, se precisa con frecuencia soldar borde con borde chapas de espesor importante, del orden de 3 a 15 mm, incluso de 20
mm, y en ocasiones incluso soldar juntas borde
con borde tales chapas de diferentes gruesos, por
ejemplo una chapa de un espesor de 10 mm con
una chapa de un espesor de 6 mm, pudiendo incluso ser tales chapas de diferente tonalidad.
Para realizar la soldadura de chapas de un espesor superior a 3 mm, denominadas chapas gruesas, es conocido el procedimiento de utilizar la
soldadura por arco, es decir, que se sueldan las
chapas por medio de un electrodo de soldadura
creando un arco eléctrico entre las chapas y el
electrodo, fundiendo este arco eléctrico el electrodo y haciendo ası́ pasar metal de aportación al
nivel del plano de la junta de las chapas.
Para ello, es necesario dar vuelta a las chapas
después de haber efectuado una primera pasada
de soldadura sobre una cara de las chapas, para
efectuar una segunda pasada de soldadura sobre
la otra cara de las citadas chapas.
Este tipo de soldadura por arco presenta el
inconveniente máximo de necesitar dos pasadas
de soldadura, lo cual, por una parte, duplica el
tiempo de soldadura y, por otra parte, necesita
una instalación de giro de las chapas.
Para evitar volver las chapas y cuando esta
operación resulta de imposible realización, es sabido que se utilizan soportes de las chapas hechos
de cobre o de cerámica. Pero tales soportes son
muy costosos.
Además, la soldadura por arco implica una
zona térmicamente afectada muy extensa, que reduce ası́ las caracterı́sticas mecánicas de la pieza
soldada.
Por otra parte, es igualmente conocido el utilizar para efectuar tal tipo de soldadura un haz
de rayos láser de alta densidad de energı́a.
Pero, teniendo en cuenta el gran espesor de
las chapas que se trata de soldar, las caras laterales de estas chapas que se trata de yuxtaponer
deben presentar una irreprochable calidad de superficie que asegure una holgura máxima entre
ambas chapas de 0,2 mm.
En efecto, si la holgura máxima entre las dos
chapas es superior a 0,2 mm, cede la junta soldada
y aparece en la soldadura una acanaladura.
Ahora bien, la realización de las caras laterales para aplicar entre sı́ que cumplan estas condiciones precisa una preparación de las chapas no
realizable en las instalaciones industriales.
Además, aun cuando las superficies que se
trata de aplicar la una contra la otra hayan sido
correctamente preparadas, la junta soldada se
realizará correctamente, pero la lı́nea de unión de
las dos chapas no será continua y presentará una
desviación de espesor en forma de escalones, con
puntos en ángulo que serán principios de rotura.
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El documento EP-A1-0 279 866 que representa
el estado de la técnica más próximo describe un
procedimiento de soldadura borde con borde de
por lo menos dos chapas de diferentes espesores,
superiores a 3 mm, en el cual:
- se realiza un rebajo (3) sobre cada cara principal de la chapa más gruesa para disponer al nivel
de las dos caras laterales que se trata de unir de
las dos chapas un espesor sensiblemente idéntico
a la chapa (1) menor gruesa,
- se ponen las chapas en contacto al nivel de
sus caras laterales que se trata de hacer coincidir,
- y se realiza una junta soldada al nivel de las
caras laterales yuxtapuestas por fusión local de
dichas chapas por medio del haz de rayos láser.
La presente invención tiene como fin proponer
un procedimiento de soldadura borde con borde
de chapas fuertes de diferente espesor que permite
evitar estos inconvenientes.
La presente invención tiene pues por objeto
un procedimiento de soldadura según la reivindicación 1.
El sobreespesor de la chapa más gruesa está de
preferencia comprendido entre 0,08 y 0,15 veces
el espesor de la chapa más gruesa,
- la pendiente del rebajo está comprendida entre 25 y 33%,
- el eje del haz de rayos láser es perpendicular
al plano de las dos chapas que se trata de soldar
o está inclinado en un ángulo comprendido entre
0 y 10◦ en la dirección de la chapa más gruesa.
Las caracterı́sticas y ventajas de la presente
invención aparecerán en el curso de la descripción
que sigue, dada únicamente a titulo de ejemplo,
hecha con referencia a la figura adjunta que representa una vista esquemática en alzado de dos
chapas de diferente espesor, listas para ser soldadas por el procedimiento según la invención.
El procedimiento según la invención permite
soldar borde con borde por lo menos dos chapas,
de espesor diferente, superior a 3 mm, por medio
de un haz de rayos láser.
Según un ejemplo de realización, el procedimiento consiste en soldar borde con borde dos
chapas 1 y 2, siendo la chapa 1 la más gruesa,
de un espesor E, por ejemplo igual a 10 mm y
siendo la chapa 2 la menos gruesa, de espesor e,
por ejemplo de 5 mm.
Según el procedimiento de soldadura de la invención, se realiza un rebajo 3 sobre una de las
caras principales de la chapa 1 de espesor E para
hacer pasar el espesor de su cara lateral 4 destinada a quedar yuxtapuesta sobre la cara lateral 5
de la chapa 2 de espesor e inferior a E, a un valor
e1 inferior a E y superior a e.
La cara lateral 4 de la chapa 1 comprende un
sobreespesor e2 con relación al espesor e de la
chapa 2.
El rebajo 3 se efectúa por medio de una herramienta de corte clásica.
A continuación, se ponen las chapas 1 y 2 en
contacto al nivel de sus caras laterales 4 y 5 que
se trata de yuxtaponer.
En la figura única, la cara principal de la
chapa 1 opuesta a la cara principal sobre la cual se
ha realizado el rebajo 3 está situada en el mismo
plano que una de las caras principales de la chapa
2.
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ES 2 105 157 T3
Tras el acoplamiento de las chapas 1 y 2 al
nivel de sus caras laterales 4 y 5, se realiza una
junta soldada por fusión local de las chapas 1 y 2
mediante un haz de rayos láser, no representado,
cuyo eje es perpendicular al plano de las citadas
chapas.
El eje del haz de rayos láser puede estar inclinado en un ángulo comprendido entre 0 y 10◦ en
la dirección de la chapa 1 más gruesa.
El sobreespesor e2 ası́ creado al nivel de la cara
lateral 4 de la chapa 1 con respecto al espesor
de la chapa 2 constituye un metal de aportación
destinado a asegurar la continuidad de la junta
soldada y en consecuencia de la unión entre las
chapas 1 y 2.
En efecto, incluso si las caras laterales 4 y 5
de las chapas 1 y 2 que se trata de acoplar no
satisfacen las condiciones de estado de superficie
mencionadas anteriormente, implicando una holgura entre ambas chapas 1 y 2 superior a 0,2 mm,
el metal suplementario aportado por el sobreespesor e2 de la chapa 1 irá, tras la fusión por el haz de
rayos láser a llenar las separaciones y por tanto la
junta soldada será continua y no presentará acanaladuras por ceder en algún punto.
Para que no ceda la junta soldada, es decir que
la cantidad de metal de aportación sea suficiente,
y para que esta cantidad de metal de aportación
no sea demasiado importante, lo cual producirı́a
un abombamiento al nivel de la junta soldada,
el sobreespesor e2 debe estar comprendido entre
0,05 E y 0,20 E, representando E el espesor de la
chapa más gruesa, es decir el espesor de la chapa
1.
Se obtienen los mejores resultados cuando el
sobreespesor e2 está comprendido entre 0,08 E y
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Además de esta condición respecto al valor del
sobreespesor e2 de la cara lateral 4 de la chapa 1
con relación al espesor e de la chapa 2, es necesario, para obtener una junta soldada que asegure correctamente la continuidad angular entre
las dos chapas 1 y 2, que la pendiente del rebajo
3 esté comprendida entre 25 y 33%.
En efecto, si la pendiente del rebajo 3 es superior al 33%, se corre el riesgo de obtener una
diferencia de unión con demasiado declive, con
una zona delicada al nivel del plano de la junta,
donde serı́a demasiado importante el aumento de
las cargas o tensiones locales.
Si la pendiente del rebajo 3 es inferior al 25%,
será correcta la calidad de la junta soldada, pero
será más difı́cil de realizar industrialmente e implicará una reducción del espesor de la chapa en
una zona mayor.
Las ventajas del procedimiento de soldadura
según la presente invención son múltiples.
En efecto, el procedimiento de soldadura
según la invención permite extender las técnicas
y los dispositivos conocidos para el acoplamiento
de chapas de poco espesor a las chapas de fuerte
espesor.
Por otra parte, el procedimiento de soldadura
según la invención permite soldar chapas fuertes
sin efectuar dos pasadas de soldadura e implica
una zona afectada térmicamente muy pequeña,
inferior a 1 mm para la soldadura de dos chapas
de las que la chapa menos gruesa es de 5 mm.
Diremos finalmente que el procedimiento
según la invención permite reducir las dificultades del acoplamiento de las chapas que se trata
de soldar.
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ES 2 105 157 T3
REIVINDICACIONES
1. Procedimiento de soldadura borde con
borde de por lo menos dos chapas (1, 2) de diferentes espesores, superiores a 3 mm, en el cual:
- se realiza un rebajo (3) sobre una sola de
las caras principales de la chapa (1) más gruesa
para dejar al nivel de las dos caras laterales (4,
5) que se trata de yuxtaponer de ambas chapas
(1, 2) un sobreespesor e2 con relación a la chapa
(2) menos gruesa comprendido entre 0,05 y 0,20
veces el espesor E de la chapa (1) más gruesa,
- se sitúan las chapas (1, 2) en contacto al nivel
de sus caras laterales (4, 5) que se trata de hacer
coincidir, de tal manera que la cara principal de la
chapa (1) más gruesa opuesta a la cara principal
que ha sufrido el rebajo (3) y una cara principal
de la chapa (2) menos gruesa queden en un mismo
plano,
- y se realiza una junta soldada al nivel de
las caras laterales (4, 5) yuxtapuestas por fusión
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local de las citadas chapas (1, 2) por medio del
haz de rayos láser.
2. Procedimiento de soldadura según la reivindicación 1, caracterizado porque el sobreespesor e2 al nivel de las dos caras laterales (4, 5)
que se trata de hacer coincidir de ambas chapas
(1, 2) quede comprendido entre 0,08 y 0,15 veces
el espesor E de la chapa más gruesa.
3. Procedimiento de soldadura según la reivindicación 1, caracterizado porque la pendiente
del rebajo (3) está comprendida entre 25 y 33%.
4. Procedimiento de soldadura según la reivindicación 1, caracterizado porque el eje del
haz de rayos láser es perpendicular al plano de
las dos chapas (1, 2) que se trata de soldar.
5. Procedimiento de soldadura según la reivindicación 1, caracterizado porque el eje del
haz de rayos láser está inclinado en un ángulo
comprendido entre 0 y 10◦ en la dirección de la
chapa (1) más gruesa.
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NOTA INFORMATIVA: Conforme a la reserva
del art. 167.2 del Convenio de Patentes Europeas (CPE) y a la Disposición Transitoria del RD
2424/1986, de 10 de octubre, relativo a la aplicación
del Convenio de Patente Europea, las patentes europeas que designen a España y solicitadas antes del
7-10-1992, no producirán ningún efecto en España
en la medida en que confieran protección a productos quı́micos y farmacéuticos como tales.
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Esta información no prejuzga que la patente esté o
no incluı́da en la mencionada reserva.
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