PT1380760E - Rebite autoperfurante - Google Patents

Description

PE1380760 1

DESCRIÇÃO "REBITE AUTOPERFURANTE"

Campo da Invenção A presente invenção diz respeito à rebitagem autoperfurante como descrito na patente WO 94/14554 (HENROB). É particularmente, mas não exclusivamente, aplicável a um método e aparelho para unir peças de trabalho usando rebites que têm uma reduzida diferença de resistência entre o rebite e os materiais que estão a ser unidos, e é especificamente aplicável ao uso de rebites da mesma composição das peças de trabalho.

Antecedentes da Invenção A autoperfuração é um método de rebitagem em que não é pré-formada qualquer abertura em nenhuma das peças de trabalho a serem rebitadas entre si, indo o próprio rebite penetrar pelo menos no componente da peça de trabalho mais próxima. Usualmente é acordado que o rebite não penetre a peça de trabalho mais distante, de modo a que a união rebitada resultante seja selada inerentemente contra a passagem de gás ou fluidos. A rebitagem autoperfurante tem sido desenvolvida 2 PE1380760 como uma alternativa à soldadura por pontos e como tal oferece certas vantagens. Vários desses sistemas de rebitagem autoperfurante estão disponíveis comercialmente por exemplo sob as Marcas Registadas FASTRIV e HENROB. Tais sistemas são descritos na literatura de patentes, por exemplo em WO 93/10925 (HENROB), WO 94/14554 (HENROB) e US 4.615.475 (NEITEK). Esta é a técnica anterior mais próxima conhecida do Requerente e o leitor reporta a estes documentos para uma descrição geral deste método e suas vantagens em relação à soldadura por pontos.

Estes sistemas da técnica anterior partilham certas funcionalidades comuns. Primeiro, utilizam um rebite que tem uma cabeça pré-formada, e esta cabeça tem de ser acomodada no interior da matriz do aparelho a colocar.

Em segundo lugar, os métodos existentes não fornecem resultados fiáveis de forma consistente a não ser que os rebites sejam substancialmente mais fortes que os componentes a serem unidos. De forma importante, dado que este método é usado frequentemente com peças de trabalho de liga de alumínio relativamente dura, existe um requisito para se usarem rebites também de liga de alumínio. Isto evitará qualquer tendência para a corrosão química ou galvânica ou semelhante e simplificaria a recuperação do material de liga de alumínio para reciclagem. Contudo, este requisito não pode actualmente ser satisfeito, dado que não existe liga de alumínio suficientemente forte disponível para o rebite. 3 PE1380760 O documento EP-A-0678679 divulga um rebite que numa forma de realização pode ser usado como um rebite autoperfurante. Nesta forma de realização o rebite tem um perfil de bordos com arestas. Noutra forma de realização, é divulgado um rebite cónico próprio para utilizar em orifícios pré-formados. A conicidade actua de maneira a embotar os bordos do rebite e este rebite também tem na sua cabeça, numa extremidade, umas cavidades próprias para receber o material deformado da peça de trabalho e uma zona ranhurada própria para permitir que o material deformado da peça de trabalho possa imobilizar o rebite em posição. O documento GB-A-1378504 divulga aparelhos de rebitagem nos quais o rebite passa completamente através da peça de trabalho, sendo formada uma cabeça alargada no exterior de cada face da peça de trabalho, sendo os lados do rebite constrangidos de forma radial no local onde o rebite perfura a peça de trabalho. É o objectivo da presente invenção ultrapassar ou mitigar uma ou mais das desvantagens salientadas acima.

Sumário da Invenção

De acordo com a presente invenção é proporcionado um rebite autoperfurante de acordo com a reivindicação 1.

De preferência, a face exterior do rebite é de concepção continuamente cilíndrica. 4 PE1380760

De preferência, os lados da haste do rebite são substancialmente direitos, sendo os lados da haste substancialmente paralelos ao longo de substancialmente todo o comprimento do rebite.

De preferência, a haste do rebite incorpora uma ranhura.

De preferência, a ranhura compreende um canal substancialmente circunferencial.

De preferência, a ranhura é posicionada de maneira a que o material da peça de trabalho mais próximo da extremidade do rebite é extrudido para o interior da ranhura durante a inserção do rebite na peça de trabalho.

De preferência, um dos furos é roscado.

De preferência, a secção transversal da haste do rebite é axialmente poligonal.

De preferência, a haste do rebite é concebida sob a forma de um tubo continuo.

Num outro aspecto da presente invenção, é proporcionada uma união rebitada entre pelo menos duas peças de trabalho formada por um rebite autoperfurante tal como aqui reivindicado. 5 PE1380760

De preferência a(s) peça(s) superiores das peças de trabalho a serem unidas são perfuradas por um rebite autoperfurante tal como aqui definido e a peça de trabalho de fundo ou situada na posição mais baixa em uso recebe a região de perfuração do rebite, e em que a região de perfuração se vai expandir de forma radial, no sentido de dentro para fora.

De preferência, o(s) componente(s) superior (es) são perfurados por um tal rebite autoperfurante, o dito rebite incorporando uma região de perfuração na extremidade da haste do rebite, e o componente de baixo recebe a região de perfuração numa forma alargada, em que a região de perfuração é alargada de forma radial no interior do componente de baixo para formar uma união rebitada.

Breve Descrição dos Desenhos

Aspectos da presente invenção irão ser agora ser descritos mais particularmente através de exemplo apenas e com referência aos desenhos anexos nos quais: as Figuras 1 a 5 são vistas em corte e em alçado lateral, ilustrando relativamente aos diagramas as etapas sequenciais num método de rebitagem autoperfurante; as Figuras 6 a 9 são vistas em corte e em alçado lateral das etapas sequenciais de um outro método de rebitagem autoperfurante; 6 PE1380760 as Figuras 10 e 11 são vistas em corte e em alçado lateral, mostrando a etapa adicional de formar um rebite por corte de um arame e introduzindo o rebite assim formado numa matriz; as Figuras 12 e 13 são vistas em corte, ilustrando as etapas sequenciais iniciais de um método de rebitagem autoperfurante utilizando um rebite com cabeça; a Figura 14 é uma vista em corte e em alçado lateral de um rebite autoperfurante de acordo com a invenção; as Figuras 15 e 16 sao vistas em corte e em alçado lateral de outros tipos de rebites autoperfurantes; as Figuras 17 a 20 são vistas em corte e em alçado lateral das etapas sequenciais num método de rebitagem autoperfurante.

DESCRIÇÃO DA FORMA DE REALIZAÇÃO PREFERIDA

As presentes formas de realização serão agora descritas apenas a titulo de exemplo.

As Figuras 1 a 5 ilustram as etapas sequenciais da realização de um método de rebitagem autoperfurante. Os painéis ou componentes 10, 11 a serem unidos entre si são suportados entre uma bigorna 12 e uma matriz 13. A matriz 7 PE1380760 incorpora um canal de lados direitos 14 que é um ajuste deslizante firme para um rebite 15 e um furador 16. A matriz e a bigorna apertam os dois painéis um contra o outro de maneira a formarem uma peça de trabalho. A força de fixação pode ser devida a uma pressão ascendente a partir da bigorna ou, como mostrado na Figura 2, a uma pressão descendente P exercida pela matriz 13.

Neste contexto, uma peça de trabalho consiste em qualquer número de componentes que são destinados a ser ligados um ao outro por meio de rebites. A bigorna incorpora uma cavidade anelar que permite uma quantidade fixa de deformação do local de trabalho e que faz também com que o rebite se vá expandir para o exterior, tal como será descrito mais adiante.

Reportando agora em detalhe à sequência mostrada nas Figuras 1 a 5, na Figura 2 uma força de compressão descendente P é aplicada às chapas pela matriz. A força F é então aplicada ao furador fazendo com que o rebite perfure as chapas e com que a extremidade do rebite se vá expandir para o exterior reagindo contra a bigorna. Nesta fase resta volume de rebite suficiente projectando-se sobre a chapa de topo para formar a eventual cabeça do rebite.

Na Figura 3, a matriz é retirada até que o fundo da matriz esteja nivelado com a extremidade do furador. PE1380760

Isto deixa os restantes lados do rebite projectando-se sobre a peça de trabalho sem suporte nem constrangimento. O furador e a matriz movem-se então de forma descendente em uníssono tal como mostrado na Figura 4 e deformam a extremidade projectante do rebite para formar uma cabeça. A cabeça pode estar nivelada com a peça de trabalho tal como mostrado ou projectar-se, dependendo dos requisitos do projecto.

Certos aspectos e vantagens desta forma de realização tornar-se-ão imediatamente evidentes. Em primeiro lugar, os rebites consistem em cápsulas de material de lados direitos. Não existe necessidade de pré-formar uma cabeça de rebite. Na sua forma mais simples os rebites podem ser formados simplesmente, cortando repetidamente a extremidade de um pedaço de arame (ver referência abaixo às Figuras 10 e 11) . Em segundo lugar, as dimensões internas do canal 14 na matriz correspondem substancialmente de forma exacta às dimensões externas do rebite. Visto que a matriz é manufacturada a partir de material de grande resistência, proporciona um constrangimento contra a tendência inevitável para a deformação radial no sentido de dentro para fora do rebite quando a força F é aplicada. Deste modo, esta força actua para fortalecer o rebite e o efeito resultante é como se um rebite de um material muito mais forte estivesse a ser utilizado. É deste modo possível unir componentes entre si usando rebites feitos do mesmo material de base (e.g. liga de alumínio) das partes componentes, mas tendo um 9 PE1380760 diferencial de resistência reduzido sobre o material componente.

Este método funciona bem desde que a matriz seja mantida em contacto com a peça de trabalho pelo menos durante a parte do processamento da rebitagem quando o rebite começa a perfurar e penetrar na peça de trabalho. Uma vez que ambas as peças de trabalho tenham sido penetradas então o constrangimento pode ser removido com vista a formar uma cabeça. A maneira mais simples de remover este constrangimento é levantar pelo menos uma porção da matriz para longe da peça de trabalho. Será de compreender que a matriz poderia ser formada em duas partes, com um componente fixador exterior, que permanece sempre em contacto com a peça de trabalho (não mostrado), e com um componente interior que se move tal como ilustrado nestas figuras.

Usando o ajuste descrito no exemplo precedente, uma peça de trabalho ou material componente de liga de alumínio de qualidade 5251 na condição H3 tendo uma dureza de Hv 85 pode ser satisfatoriamente rebitada com um rebite autoperfurante manufacturado a partir de liga de alumínio de qualidade 7050 tendo uma dureza de Hv 150.

Uma forma de realização suplementar deste processo está ilustrada nas Figuras 6 a 9 inclusive. As Figuras 6 e 7 correspondem às etapas mostradas nas Figuras 1 e 2. Contudo, na Figura 8 a matriz não é retirada da peça 10 PE1380760 de trabalho mas em vez disso é aplicada pressão continua pelo furador 16. O movimento para a frente continuado do furador causa expansão do rebite suficiente pare este ser preso de forma segura no interior do painel superior. Quando o rebite tiver resistência comparável relativamente à peça de trabalho foi descoberto que a deformação inevitável toma lugar no interior da peça de trabalho para formar uma cabeça embutida em vez de uma cabeça contrapunçoada.

Em várias aplicações uma união suficientemente segura pode ser produzida sem a necessidade de o rebite ter uma cabeça completamente formada. Isto é particularmente aplicável quando adesivos são o principal método de união e quando é requerida uma fixação mecânica para segurar os componentes entre si até o adesivo ser colocado.

Quando for utilizado um rebite cilíndrico comum, o rebite pode ser produzido na cabeça de rebitagem alimentando a cabeça com arame e cortando fora o rebite através de uma acção de corte e transferindo o rebite para dentro da matriz. Isto está ilustrado nas Figuras 10 e 11.

Um bloco de corte 20 é fornecido proporcionado de forma adjacente à matriz de rebites 23 que compreende uma abertura 21 alinhada com uma abertura correspondente 27 na matriz, permitindo que o rebite 25 seja alimentado directamente para dentro do canal 24 à medida que é formado. O arame 22 é alimentado através do bloco de corte 11 PE1380760 até atingir uma paragem de arame 28. A posição da paragem de arame no bloco de corte é ajustável de modo a que o comprimento do rebite possa ser ajustado para satisfazer uma variedade de peças de trabalho. Esta técnica de corte é conhecida per se, mas a formação sequencial de rebites para alimentar directamente para o interior de uma matriz adjacente não tem sido previamente aplicada a este método. Uma vez que rebites neste tipo de aparelho e método são geralmente alimentados por cartucho ou correia, esta forma de realização evita toda a complexidade destes ajustes anteriores.

Uma terceira forma de realização é ilustrada nas Figuras 12 e 13. Existem ocasiões em que é preferível utilizar um rebite com uma cabeça pré-formada. Foi descoberto que é possível utilizar tais rebites nestes métodos desde que a haste do rebite seja constrangida ao perfurar a peça de trabalho. Isto pode ser conseguido usando o método ilustrado nas Figuras 12 e 13. As cabeças amovíveis 30, 31 são interpostas entre a matriz 33 e a peça de trabalho. As cabeças são modeladas de modo a que estejam conforme a circunferência do rebite como uma ajuste corrediço ou deslizante. O rebite 35 é então conduzido para o interior da peça de trabalho até a cabeça do rebite encontrar as cabeças amovíveis 30, 31. As cabeças são então retiradas e a força F' é aplicada ao furador 36 para conduzir a cabeça do rebite para o interior da peça de trabalho. 12 PE1380760

Neste exemplo as cabeças movem-se lateralmente no plano da peça de trabalho. Todavia, esta é apenas uma opção e as cabeças podiam igualmente mover-se de uma forma angular. A funcionalidade importante é que a extremidade da matriz é ajustável em termos da largura do rebite para proporcionar tanto o constrangimento necessário como a passagem para a cabeça do rebite. A força F' poderá ou não ser igual à força F.

As Figuras 17 a 20 ilustram uma outra forma de realização. Nesta forma de realização a haste do rebite compreende uma ranhura circunferencial 48 perto da extremidade posterior do rebite. A ranhura é preferencialmente posicionada de tal modo a que se alinhe com a chapa de material mais próxima da matriz no fim do processo de rebitagem. À medida que o rebite é forçado para o interior das peças de trabalho então o material 49 da peça de trabalho 40 é expelido para o interior da ranhura 48, fixando o rebite firmemente no lugar e formando deste modo uma união mais forte entre as duas peças de trabalho.

Nas Figuras 17 a 20 a ranhura 48 é mostrada como um canal circunferencial. Todavia, este é apenas uma disposição possível. Por exemplo, a assim chamada ranhura poderia ser constituída por um ou mais recortes à volta da circunferência do rebite, cada recorte sendo capaz de aceitar material expelido 49. Segue-se que o termo "ranhura" tem um significado amplo neste contexto e inclui uma depressão de qualquer forma ou configuração que pode 13 PE1380760 atingir o resultado desejado de acomodar uma parte expelida ou extrudida da peça de trabalho 40.

Nesta forma de realização, será de observar que não é necessário ou desejável afastar a matriz da peça de trabalho 40 durante o processo de rebitagem numa etapa de formação de uma cabeça. Isto para dizer que a etapa mostrada na Figura 3 é omitida. Isto encoraja material da chapa 40 a fluir para a ranhura 48.

Os exemplos até agora descritos utilizavam esboços cilíndricos como rebites, tal como mostrado na Figura 16. Contudo a cápsula não precisa de ser cilíndrica circular mas pode ser qualquer secção transversal apropriada, inclusive quadrada, rectangular ou poligonal. Além disso, a extremidade do rebite que perfura a peça de trabalho pode ser semi-tubular na forma mostrada na Figura 15, Isto para dizer que a extremidade do rebite pode incorporar um furo com uma extremidade estreita para ajudar na perfuração da peça de trabalho e na deformação final do rebite na bigorna. Os rebites semi-tubulares proporcionam uma penetração mais fácil de chapas, alargamento melhorado, e distorção reduzida da união porque existe um menor deslocamento do material.

De acordo com a presente invenção, ambas as extremidades dos rebites contêm um furo, conforme se acha representado na Figura 14. Os rebites semi-tubulares simétricos eliminam a necessidade de orientar o rebite 14 PE1380760 durante a exposição à cabeça de rebitagem.

Estes métodos e aparelho são igualmente aplicáveis à aplicação de esboços de rebites ou rebites tubulares (não ilustrados). Neste caso será requerido um furador suplementar desenhado para ter um ajuste corrediço ou deslizante no interior do furo do rebite para suportar o rebite contra um colapso interno. O furo do rebite pode ser roscado para receber um prendedor ou bucha para suportar por exemplo um conjunto de fios de cablagem eléctrica ou um inserto de plástico para formar uma cobertura nivelada sobre a união.

Estes métodos são aplicáveis a uma variedade alargada de materiais e permitem que sejam construídos rebites a partir de materiais de outro modo considerados demasiado fracos para serem úteis. Deste modo podem ser usados tanto metais, como materiais plásticos como compósitos, como seleccionado pelo especialista de materiais . O destinatário especializado desta descrição deverá consultar as descrições da técnica anterior para detalhes gerais sobre técnicas de rebitagem autoperfurante. Será de compreender que alterações e modificações poderão ser feitas às formas de realização descritas e ilustradas sem afastamento do âmbito da presente invenção tal como definido nas reivindicações anexas. 15 PE1380760

Lisboa, 29 de Novembro de 2006

Claims (11)

1. PE1380760 1 REIVINDICAÇÕES 1. Rebite autoperfurante axialmente simétrico compreendendo uma cápsula de rebite incorporando um furo com uma extremidade exterior cónica na extremidade do rebite destinada a penetrar numa peça de trabalho, a referida extremidade cónica formando uma região de perfuração própria para facilitar a penetração do rebite em peças de trabalho, caracterizado por a outra extremidade da cápsula de rebite também incorporar um furo com uma extremidade exterior cónica formando uma região de perfuração própria para facilitar a penetração do rebite nas peças de trabalho, indo desse modo obviar a necessidade de orientar o rebite com respeito à peça de trabalho antes de se proceder à deformação.
2. 2. Rebite autoperfurante, de acordo com a reivindicação 1, em que pelo menos um dos furos é roscado.
3. 3. Rebite autoperfurante, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2 inclusive, em que os lados da haste do rebite são substancialmente direitos, sendo os lados da haste substancialmente paralelos ao longo de substancialmente todo o comprimento do rebite.
4. 4. Rebite autoperfurante, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3 inclusive, em que a haste do rebite incorpora uma ranhura (48). 2 PE1380760
5. 5. Rebite autoperfurante, de acordo com a reivindicação 4, em que a referida ranhura compreende um canal substancialmente circunferencial.
6. 6. Rebite autoperfurante, de acordo com a reivindicação 4 ou 5, em que a ranhura é posicionada de maneira a que o material da peça de trabalho mais próximo da extremidade do rebite é extrudido para o interior da ranhura durante a inserção do rebite nas peças de trabalho.
7. 7. Rebite autoperfurante, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6 inclusive, em que a secção transversal da haste do rebite é axialmente poligonal.
8. 8. Rebite autoperfurante, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7 inclusive, em que a haste do rebite é concebida sob a forma de um tubo continuo.
9. 9. União rebitada entre pelo menos duas peças de trabalho formada por um rebite autoperfurante de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8 inclusive, e portanto compreendendo esse mesmo rebite autoperfurante.
10. 10. União rebitada de acordo com a reivindicação 9, em que a peça de trabalho superior (10, 20, 40) é perfurada por um rebite autoperfurante de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8 inclusive, e a 3 PE1380760 peça de trabalho de fundo ou situada na posição mais baixa em uso (11, 41) recebe a região de perfuração do rebite, e em que a região de perfuração se vai expandir de forma radial, no sentido de dentro para fora.
11. 11. Rebite autoperfurante, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em que as referidas extremidades cónicas se estendem até à superfície exterior da cápsula indo formar com esta um vértice com um ângulo inferior a 90°, a fim de formar a região de perfuração. Lisboa, 29 de Novembro de 2006