k OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS 19 k ES 2 095 072 kInt. Cl. : B23K 1/20 11 N.◦ de publicación: 6 51 ESPAÑA k TRADUCCION DE PATENTE EUROPEA 12 kNúmero de solicitud europea: 93919185.4 kFecha de presentación : 26.08.93 kNúmero de publicación de la solicitud: 0 660 768 kFecha de publicación de la solicitud: 05.07.95 T3 86 86 87 87 k 54 Tı́tulo: Procedimiento para soldar una estructura metálica, especialmente regiones parciales de un cuerpo en nido de abeja. k 73 Titular/es: Emitec Gesellschaft für k 72 Inventor/es: Wieres, Ludwig k 74 Agente: Suarez Dı́az, Jesús 30 Prioridad: 18.09.92 DE 42 31 338 Emissionstechnologie mbH Hauptstrasse 150 53797 Lohmar, DE 45 Fecha de la publicación de la mención BOPI: 01.02.97 45 Fecha de la publicación del folleto de patente: ES 2 095 072 T3 01.02.97 Aviso: k k k 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 1 ES 2 095 072 T3 DESCRIPCION La presente invención se refiere a un procedimiento para soldar regiones parciales de una estructura metálica, especialmente un cuerpo metálico en nido de abeja. Un campo de aplicación especial es la soldadura de los lados interiores de un tubo de encamisado para un cuerpo metálico en nido de abeja que se utiliza, por ejemplo, como cuerpo de soporte para material catalı́ticamente activo destinado a emplearse en la depuración de los gases de escape de vehı́culos automóviles. Son posibles también otras aplicaciones en estructuras de chapa comparablemente finas, como, por ejemplo, en intercambiadores de calor. Se conoce ya por la patente EP-B-0 049 489 un procedimiento para soldar estructuras metálicas en el que se aplica una adhesivo sensible a la presión y a continuación se carga éste con polvo de soldadura. Este adhesivo sensible a la presión sigue siendo adherente incluso después del secado y deberá evaporarse a la temperatura de soldadura sin dejar ningún residuo. Con ayuda de este adhesivo se puede aplicar una delgada capa con prácticamente el espesor de una partı́cula, de modo que a través del tamaño de los granos de material de soldadura empleados se puede dosificar con bastante exactitud la cantidad del material de soldadura que ha de aplicarse. Esta patente no contiene ninguna manifestación adicional sobre el comportamiento del adhesivo sensible a la presión a una temperatura elevada, tal como la que podrı́a presentarse durante un tratamiento térmico de la estructura. Por el documento DE-A-38 18 512 se conocen diferentes procedimientos de soldadura con sus distintas ventajas e inconvenientes. Este documento ofrece una visión general de los procedimientos de soldadura conocidos hasta entonces para cuerpos en nido de abeja y estructuras similares. Sin embargo, no se ofrece aquı́ tampoco ninguna exposición de las propiedades de los adhesivos o aglutinantes empleados a temperatura elevada. Se conoce también por la patente US 4.795.615 el recurso de realizar en un cuerpo metálico en nido de abeja, que presenta un tubo de encamisado, la unión de la estructura de nido de abeja propiamente dicha con el tubo de encamisado en una región de forma de tira que discurres aproximadamente en dirección periférica, por ejemplo mediante la intercalación de una lámina de material de soldadura. Sin embargo, la intercalación de una lámina de material de soldadura no es adecuada para todos los casos de utilización, puesto que una lámina de material de soldadura es, por ejemplo, desplazada o deformada cuando una estructura de nido de abeja se introduce en un tubo de encamisado. En el caso de componentes más complejos, por ejemplo cuerpos de soporte de catalizadores o intercambiadores de calor, son necesarios frecuentemente varios pasos de fabricación antes de que el cuerpo deseado quede completamente ensamblado y soldado. Se explicarán los problemas que surgen haciendo referencia a un cuerpo metálico nido de abeja con tubo de encamisado: 2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2 Para poder fabricar y elaborar las finas estructuras de las chapas empleadas para un cuerpo en nido de abeja, es ventajoso que las chapas estén revestidas con un aceite de laminación que puede contener materiales minerales, materiales grasos y materiales auxiliares. Sin embargo, este aceite de laminación tiene que ser eliminado al menos en parte antes de la soldadura de la estructura fabricada con las chapas, lo que puede llevarse a cabo mediante un tratamiento térmico. No obstante, es especialmente práctico que este tratamiento térmico pueda realizarse ya en el cuerpo en nido de abeja con tubo de encamisado fabricado completamente en su forma definitiva, es decir que las estructuras de chapa provistas todavı́a de una capa de aceite han de insertarse primero en un tubo de encamisado adecuado. Dado que las regiones a soldar entre el tubo de encamisado y la estructura de nido de abeja no pueden ya ser provistas más tarde de material de soldadura, las regiones parciales deseadas tienen que estar ya soldadas en este momento en el interior del tubo de encamisado. Cuando esto deba realizarse de manera en sı́ conocida por medio de un material pegajoso y polvo de soldadura, es necesario entonces que el polvo de soldadura permanezca adherido también durante y después de un tratamiento térmico en las regiones deseadas. Se presentan problemas similares también en otras estructuras de nido de abeja en las que se tienen que soldar determinadas partes ya antes del ensamble de las mismas, pero otras partes solamente han de soldarse más tarde. Por tanto, el cometido de la presente invención consiste en indicar un procedimiento de soldadura que haga posible la soldadura deliberada y térmicamente estable de regiones parciales de una estructura metálica, sin que el material de soldadura aplicado se desprenda durante un tratamiento térmico posterior o durante otras etapas de manipulación. Este problema se resuelve por medio de un procedimiento para soldar una estructura metálica, en el que se aplica un material pegajoso sobre la estructura o regiones parciales de la misma y a continuación se aplica polvo de soldadura que permanece adherido al material pegajoso, y en el que el material pegajoso conserva su capacidad de adherencia hasta temperaturas de al menos 180◦C, preferiblemente más de 200◦ C, y después de la aplicación del polvo de soldadura, pero antes del proceso de soldadura, se realiza un desengrasado térmico de partes de la estructura no soldadas o aún no soldadas, sin que se desprenda el polvo de soldadura en ese momento o durante etapas de manipulación subsiguientes. Mientras que, hasta ahora, no era prácticamente posible soldar estructuras relativamente complejas en dos o más etapas de trabajo ni tampoco realizar, después de una primera soldadura, etapas de trabajo complejas con un tratamiento térmico, la presente invención crea esta posibilidad. De este modo, pueden obtenerse sucesivamente uniones soldadas de diferente naturaleza, de elevada calidad, en una estructura metálica mediante técnicas de soldadura diferentes con materiales de soldadura distintos. En particular, es posible seguir desengrasando térmicamente es- 3 ES 2 095 072 T3 tructuras provistas de un aceite de laminación después del ensamble de un cuerpo en nido de abeja, aun cuando esté aplicado ya material de soldadura en otras regiones. Esto no era posible hasta ahora, por lo cual tenı́an que aceptarse considerables inconvenientes debido al empleo de chapas ya desengrasadas en la construcción de las estructuras. La invención se puede utilizar de manera especialmente ventajosa para la unión del tubo de encamisado de un cuerpo de soporte de catalizador con el cuerpo restante en nido de abeja. A este fin, al menos una región que discurre en forma de tira aproximadamente a lo largo de la periferia interior del tubo de encamisado es provista, en el lado interior de éste, de un material pegajoso y, seguidamente, de polvo de soldadura. La aplicación del material pegajoso puede efectuarse, por ejemplo, con un rodillo de fieltro, un trozo de goma de poros abiertos o un dispositivo a manera de esponja, con lo que este proceso se puede automatizar también fácilmente. En aplicaciones tı́picas, estas regiones de forma de tira tienen una anchura de aproximadamente 15 mm a 25 mm, preferiblemente alrededor de 20 mm. Ha demostrado ser favorable para la durabilidad y la superación de problemas de dilatación el que en el caso de cuerpos en nido de abeja o tubos de encamisado con una longitud axial de más de 90 mm se suelden al menos tres regiones en forma de tiras, mientras que deberán soldarse una o dos de estas regiones en el caso de tubos de encamisado más cortos. Dado que, por un lado, las estructuras de nido de abeja insertadas en un tubo de encamisado de esta clase son en algunos casos de aplicación algo más cortas que el propio tubo de encamisado, mientras, que por otro lado, una unión entre el tubo de encamisado y la estructura de nido de abeja no deberá realizarse ineludiblemente de forma directa en los lados frontales, es ventajoso que las regiones en forma de tiras se dispongan a cierta distancia de los lados frontales del tubo de encamisado. En caso de que el material pegajoso consista en una solución, este material se seca antes del tratamiento térmico propiamente dicho para eliminar componentes fácilmente volátiles. Esto evita en un calentamiento rápido posterior la formación de burbujas y, por tanto, el desprendimiento de polvo de soldadura. Como material pegajoso adecuado se ha acreditado, por ejemplo, el polivinilmetiléter. Este puede ser elaborado de una forma no contaminante del medio ambiente en una solución acuosa aproximadamente al 2-6%, preferiblemente una solución aproximadamente al 4%. Al menos para el caso de aplicación descrito de los cuerpos de soporte de catalizadores son adecuados especialmente polvos de soldadura con tamaños de grano de aproximadamente 50 µ a 140 µ, preferiblemente alrededor de 63 µ a 125 µ. Para la soldadura de la propia estructura fina de nido de abeja se necesitan en general materiales de soldadura con una proporción considerable de granos aún más pequeños, empobreciéndose con 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4 el tiempo tales mezclas de polvo de soldadura en granos pequeños de material de soldadura. Precisamente la composición restante de tamaños de grano es especialmente adecuada para la soldadura interior de tubos de encamisado, con lo que el proceso de fabricación completo resulta muy rentable. Después de la aplicación del polvo de soldadura, se pueden enchufar o insertar de otra manera capas de chapa estructuradas en el tubo de encamisado, y a continuación se puede llevar a cabo el tratamiento térmico. Por lo que se refiere a la aplicación del polvo de soldadura, ésta puede llevarse a cabo preferiblemente en un lecho fluidizado, en el cual se sumergen las partes de la estructura que han de soldarse. También pueden emplearse el insuflado de polvo de soldadura o procedimientos comparables. Se puede mantener de esta manera la dosificación deseada muy pequeña y muy precisa de polvo de soldadura en las regiones deseadas, obteniéndose, por ejemplo, para un material de soldadura a base de nı́quel, en una capa con preferiblemente el espesor de una partı́cula, un peso de aplicación de aproximadamente 0,03 g a 0,04 g por centı́metro cuadrado. Se explicará con más detalle el procedimiento conforme a la invención con referencia a las figuras 1 y 2 y con ayuda de un ejemplo de ejecución, al que, sin embargo, no queda limitada la invención. Muestran: la figura 1, una vista en perspectiva esquemática y parcialmente recortada de un cuerpo de soporte de catalizador, y la figura 2, una sección transversal a través de un tubo de encamisado soldado de un cuerpo de esta naturaleza. La figura 1 muestra un cuerpo de soporte de catalizador 1 con un tubo de encamisado 2 cuyo lado interior 3 se suelda en una región 5 de anchura b con el procedimiento según la invención. Después de la soldadura se puede insertar el cuerpo en nido de abeja propiamente dicho 4, constituido por una multitud de capas de chapa estructuradas. Como ilustra la figura 2, el tubo de encamisado 2 es provisto, durante la soldadura, de un material pegajoso 6 sobre el cual permanece adherida una capa de polvo de soldadura 7. Después de ensamblar el cuerpo en nido de abeja 1, éste puede ser tratado térmicamente sin pérdida del polvo de soldadura ya aplicado, pudiendo ser, por ejemplo, desengrasado a temperaturas de 180◦C o superiores, con lo que puede llevarse a cabo una soldadura subsiguiente, por ejemplo, de los lados frontales de la estructura en nido de abeja 4 según otro procedimiento de soldadura y/o con otro material de soldadura. Gracias al empleo de chapas estructuradas aún no desengrasadas o especialmente engrasadas, se puede simplificar y acelerar en su conjunto el proceso de fabricación y se pueden emplear materiales de soldadura y procedimientos de soldadura diferentes para los distintos problemas de unión que se planteen. 3 5 ES 2 095 072 T3 REIVINDICACIONES 1. Procedimiento para soldar una estructura metálica (2, 4), en el que se aplica un material pegajoso (6) sobre la estructura (2, 4) o regiones parciales (5) de la misma y a continuación se aplica un polvo de soldadura (7) que permanece adherido al material pegajoso (6), caracterizado porque el material pegajoso (6) conserva su capacidad de adherencia hasta temperaturas de al menos 180◦C, preferiblemente más de 200◦C, y porque después de la aplicación del polvo de soldadura (7), pero antes del proceso de soldadura propiamente dicho, se lleva a cabo un desengrasado térmico de partes (4) de la estructura no soldadas o no soldadas todavı́a, sin que el polvo de soldadura (7) se desprenda en ese momento o durante etapas de manipulación subsiguientes. 2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la estructura metálica (2, 4) es parte de un cuerpo metálico en nido de abeja (1), especialmente un cuerpo de soporte de catalizador o un intercambiador de calor. 3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la estructura metálica (2, 4) es el tubo de encamisado (2) de un cuerpo en nido de abeja (1) que contiene una multitud de capas de chapa (4) estructuradas al menos en parte. 4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque se aplican sobre el lado interior (3) del tubo de encamisado (2) el material pegajoso (6) y el polvo de soldadura (7) en al menos una región (5) de forma de tira que discurre aproximadamente a lo largo de la periferia interior. 5. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado porque la aplicación del material pegajosos (6) se realiza por medio de un rodillo de fieltro, un trozo de goma de poros abiertos o un dispositivo a manera de esponja. 6. Procedimiento según la reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque cada región (5) de forma de tira tiene una anchura (b) de 15 a 25 mm, preferiblemente alrededor de 20 mm. 7. Procedimiento según la reivindicación 4, 5 5 10 15 20 25 30 35 40 45 6 ó 6, caracterizado porque en el caso de un tubo de encamisado (2) con una longitud axial (l) de más de 90 mm se sueldan al menos tres regiones (5) de forma de tiras. 8. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 4, 5, 6 ó 7, caracterizado porque la región o las regiones (5) de forma de tiras se disponen a cierta distancia de los lados frontales del tubo de encamisado (2). 9. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque antes del tratamiento térmico se seca el material pegajoso (6) para eliminar componentes fácilmente volátiles. 10. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el material pegajosos (6) es polivinilmetiléter. 11. Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado porque el polivinilmetiléter se elabora en una solución acuosa al 2-6%, de preferencia aproximadamente al 4%. 12. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el polvo de soldadura (7) contiene granos con una tamaño de grano de aproximadamente 50 a 130 µ, preferiblemente alrededor de 63 a 125 µ. 13. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 10, caracterizado porque, después de la aplicación del polvo de soldadura (7), se enchufan capas de chapa estructuradas (4) en el tubo de encamisado (2) y se realiza seguidamente el tratamiento térmico. 14. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la aplicación del polvo de soldadura se efectúa en un lecho fluidizado en el que se sumerge la estructura (2) al menos en parte. 15. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el polvo de soldadura (7) se aplica en una capa delgada con preferiblemente el espesor de una partı́cula, por ejemplo en un peso de aproximadamente 0,03 a 0,04 g/cm2 en el caso de un material de soldadura a base de nı́quel. 50 55 60 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. 65 Esta información no prejuzga que la patente esté o no incluı́da en la mencionada reserva. 4 ES 2 095 072 T3 5