ES2353663T3 - METHOD OF MODIFICATION OF THE STRUCTURE OF A MACHINE PART. - Google Patents

Abstract

Un método para modificar la estructura de una pieza a máquina (1), comprendiendo el método: 1) provocar el movimiento relativo entre un rayo de energía y la pieza a máquina de manera que se funda una región (3) de la pieza a máquina y que el material fundido se desplace para formar una proyección (2) en una primera ubicación en la región y un orificio (4) en una ubicación diferente en la región; 2) permitir que el material fundido se solidifique al menos parcialmente; y después de 3) repetir la etapa 1) una o más veces, intersecando la región correspondiente a cada repetición (6, 7) la región de la etapa 1).A method for modifying the structure of a machine part (1), the method comprising: 1) causing relative movement between an energy beam and the machine part so that a region (3) of the machine part is founded and that the molten material is displaced to form a projection (2) at a first location in the region and a hole (4) at a different location in the region; 2) allow the molten material to solidify at least partially; and after 3) repeat stage 1) one or more times, intersecting the region corresponding to each repetition (6, 7) the region of stage 1).

Description

La presente invención se refiere a un método para modificar la estructura de una pieza a máquina, y a piezas a máquina modificadas de esta manera. The present invention relates to a method for modifying the structure of a machine part, and to machine parts modified in this way.

El uso de rayos de energía, por ejemplo, rayos de electrones (EB) y rayos láseres para la modificación superficial ya es bastante conocido. Existen varios métodos diferentes para cambiar las propiedades superficiales de un material en el que se ha usado un rayo de energía para retirar, modificar químicamente, o desplazar el material sobre la superficie del trabajo. Varios de estos ya son materia de solicitudes de patentes y de concesiones de patentes. The use of energy rays, for example, electron rays (EB) and lasers for surface modification is already well known. There are several different methods to change the surface properties of a material in which an energy beam has been used to remove, chemically modify, or displace the material on the work surface. Several of these are already subject to patent applications and patent concessions.

En el proceso de taladrado con EB convencional para la mayoría de los metales u otros materiales que exhiben una fase líquida, se aplica el proceso como sigue. Primero, un rayo de alta densidad de energía realiza un “chavetero” ciego en el material. Este “chavetero” consiste típicamente en un orificio estrecho, profundo. A los lados del orificio existe una capa de material fundido. El orificio se mantiene abierto predominantemente por la presión de vapor del material, que estará en o cerca de su punto de ebullición en esta área de mayor densidad de energía del rayo. En segundo lugar, se le permite al rayo residir durante un periodo suficiente de tiempo para que el orificio se convierta en penetrante en lugar de ser ciego. En tercer lugar, se le permite al rayo residir un poco más en la misma ubicación, de manera que el rayo incida sobre el material de refuerzo que está colocado próximo a la parte trasera del trabajo. Este material de refuerzo es volátil, y produce una explosión de material gaseoso que expulsa casi todo el material fundido desde los lados del orificio. In the conventional EB drilling process for most metals or other materials exhibiting a liquid phase, the process is applied as follows. First, a high energy density beam makes a blind "keyway" in the material. This "keyway" typically consists of a narrow, deep hole. On the sides of the hole there is a layer of molten material. The hole is kept open predominantly by the vapor pressure of the material, which will be at or near its boiling point in this area of higher energy density of the beam. Secondly, the beam is allowed to reside for a sufficient period of time so that the hole becomes penetrating instead of being blind. Thirdly, the beam is allowed to reside a little more in the same location, so that the beam strikes the reinforcement material that is placed close to the back of the work. This reinforcing material is volatile, and produces an explosion of gaseous material that expels almost all molten material from the sides of the hole.

Debe observarse que este tipo de operación de taladrado no puede producir orificios “ciegos” limpios debido a que no existe fuerza presente que sea capaz de expulsar todo el material líquido. It should be noted that this type of drilling operation cannot produce clean "blind" holes because there is no force present that is capable of expelling all liquid material.

En el caso de un material que no exhiba una fase líquida, o que pueda convertirse químicamente directamente a una fase gaseosa, se puede conseguir una operación de taladrado o de corte sin el material de refuerzo. En este caso se puede realizar orificios ciegos. In the case of a material that does not exhibit a liquid phase, or that can be chemically converted directly to a gas phase, a drilling or cutting operation can be achieved without the reinforcing material. In this case blind holes can be made.

De forma similar, se emplea también en muchos casos un “asistente de gas” en el que un chorro de gas se aplica al material fundido para desplazarlo Similarly, in many cases a “gas assistant” is also used in which a gas stream is applied to the molten material to move it

con propósitos de corte y de taladrado usando, por ejemplo, un láser. for cutting and drilling purposes using, for example, a laser.

Existen diversos métodos que incluyen el uso de rayos de energía para retirar el material de la superficie del trabajo para dejar rebordes de material esencialmente inalterado, y de esta forma se puede obtener una superficie funcional. There are various methods that include the use of energy beams to remove material from the work surface to leave edges of essentially unaltered material, and in this way a functional surface can be obtained.

También existen técnicas en las que el material se puede desplazar en la fase líquida para alterar la funcionalidad de la superficie. En una variante, el material se texturiza mediante un rayo de energía que es bien estacionario con respecto a la superficie de una pieza a máquina en movimiento, o que se mueve con respecto a la superficie en la misma dirección que el movimiento de la pieza a máquina dentro de un bastidor fijo de referencia. De esta forma se realizan normalmente orificios poco profundos con una forma redondeada o alargada, con bordes elevados aproximadamente uniforme. Texturas superficiales que incorporan características de este tipo se utilizan en la preparación de rollos para usarse en laminados de acero, en los que se imparte textura al producto de acero enrollado. There are also techniques in which the material can move in the liquid phase to alter the functionality of the surface. In a variant, the material is textured by means of an energy beam that is either stationary with respect to the surface of a moving machine part, or that moves with respect to the surface in the same direction as the movement of the piece to machine within a fixed reference frame. In this way, shallow holes with a rounded or elongated shape, with approximately uniform raised edges, are normally made. Surface textures that incorporate characteristics of this type are used in the preparation of rolls for use in steel laminates, in which texture is imparted to the rolled steel product.

En un segundo proceso “de texturización superficial”, el rayo de electrón (o láser) se manipula en múltiples direcciones en la ubicación de cada orificio, lo que da como resultado que el material desplazado se pueda manipular de forma específica. Si se crean elementos adyacentes mientras que los anteriores están aún fundidos, o al menos todavía bastante calientes, se puede combinar el material fundido desplazado de los diferentes orificios, o se puede fundir correctamente toda la superficie. Por lo tanto, esta segunda técnica es capaz de realizar una amplia variedad de superficies funcionales. Esto se describe en el documento GB-A-2375728 que describe el estado de la técnica más próximo. In a second "surface texturing" process, the electron beam (or laser) is manipulated in multiple directions at the location of each hole, which results in the displaced material being manipulated specifically. If adjacent elements are created while the previous ones are still molten, or at least still quite hot, the molten material displaced from the different holes can be combined, or the entire surface can be melted correctly. Therefore, this second technique is capable of performing a wide variety of functional surfaces. This is described in GB-A-2375728 which describes the closest state of the art.

El documento EP-A-0626228 describe un ejemplo adicional en el que se usa un rayo de energía para fundir el material y espaciarlo lateralmente para hacer que se produzca un perfil reentrante. EP-A-0626228 describes an additional example in which an energy beam is used to melt the material and space it laterally to cause a reentrant profile to occur.

Ambas técnicas de desplazamiento de material mencionadas anteriormente tienden a producir superficies características. En el caso anterior, el material desplazado se distribuye uniformemente sólo si los orificios son relativamente poco profundos con respecto a su diámetro. En el segundo caso, los orificios pueden tener profundidad comparable con respecto a su anchura, haciendo que el material desplazado de los mismos se retire del orificio de la forma correcta. El material desplazado de los orificios, sólo o en combinación con otro material desplazado fundido de orificios adyacentes, se solidifica en formaciones características. Estas son similares unas con las otras sólo por el hecho de que sus formas se dictan hasta alguna medida por las fuerzas de tensión superficiales. Both material displacement techniques mentioned above tend to produce characteristic surfaces. In the previous case, the displaced material is distributed evenly only if the holes are relatively shallow with respect to its diameter. In the second case, the holes may have comparable depth with respect to their width, causing the material displaced therefrom to be removed from the hole in the correct manner. The displaced material of the holes, alone or in combination with other molten displaced material of adjacent holes, solidifies into characteristic formations. These are similar to each other only by the fact that their forms are dictated to some extent by surface tension forces.

En la mayoría de los metales, el material desplazado tiende en lo posible a adoptar una forma cuasi-esférica. La conexión entre material desplazado y el sustrato, y por tanto la forma del material desplazado redepositado, está influenciada por el área humedecida y la temperatura tanto del sustrato como del material desplazado. El efecto global es que en la mayoría de los metales, los elementos de rebordes por encima de la superficie de sustrato original se limitan en su proporción altura/anchura. En particular, la altura de cualquier área dada de material redepositado por encima de la superficie de sustrato original es menos propensa a excederse significativamente en anchura. In most metals, displaced material tends as far as possible to adopt a quasi-spherical shape. The connection between displaced material and the substrate, and therefore the shape of the redeposited displaced material, is influenced by the moistened area and the temperature of both the substrate and the displaced material. The overall effect is that in most metals, flange elements above the original substrate surface are limited in their height / width ratio. In particular, the height of any given area of redeposited material above the original substrate surface is less likely to be significantly exceeded in width.

En la presente invención, se describe un nuevo tratamiento con rayo de energía, en el que se usa un tratamiento novedoso para desplazar predominantemente el material en la fase líquida para crear novedosos tipos de estructuras. En la presente invención, una ubicación en la pieza a máquina se expone al rayo de energía en movimiento de una forma particular en dos o más, preferiblemente numerosas ocasiones. En contraste a los métodos anteriores descritos, se permite que el material desplazado de cada ubicación se solidifique sustancialmente en una nueva posición antes de que se use el rayo de energía en la misma o en una ubicación inmediatamente adyacente. In the present invention, a new energy ray treatment is described, in which a novel treatment is used to predominantly displace the material in the liquid phase to create novel types of structures. In the present invention, a location in the machine part is exposed to the moving energy beam in a particular way on two or more, preferably numerous occasions. In contrast to the above described methods, the displaced material from each location is allowed to solidify substantially in a new position before the energy beam is used in the same or in an immediately adjacent location.

El efecto de esto es que el material desplazado desde una vista del rayo hasta una ubicación particular en la superficie de la pieza a máquina se puede superponer posteriormente con más material desplazado. Esto puede ser bien más material de la misma ubicación, o más material desplazado des una ubicación alterna. De forma similar los orificios formados como resultado del desplazamiento de material se pueden superponer también para producir un nuevo tipo de estructura. The effect of this is that the material displaced from a view of the beam to a particular location on the surface of the machine part can be subsequently superimposed with more displaced material. This may be more material from the same location, or more material displaced from an alternate location. Similarly, the holes formed as a result of the displacement of material can also be superimposed to produce a new type of structure.

La técnica no se limita a la producción de nuevas estructuras superficiales, puesto que se puede usar para modificar la estructura más profunda dentro de una pieza a máquina para efectuar la modificación estructural real en el material a granel. The technique is not limited to the production of new surface structures, since it can be used to modify the deeper structure within a machine part to effect the actual structural modification in the bulk material.

El resultado de este novedoso proceso es que las limitaciones normales impuestas en la geometría del material solidificado (y los orificios también creados) descrita anteriormente ya no son aparentes. Usando esta técnica, pueden “crecer” nuevos elementos sobre la superficie usando visitas sucesivas del rayo a una ubicación particular. También se pueden formar orificios profundos en el material y estos pueden acompañarse bien sea por correspondientes salientes localizados en la superficie o por regiones de estancamiento que acomodan el material desplazado. Tales elementos pueden ser muchas veces mayores en altura/profundidad que en anchura, en contraste a aquellos fabricados por las técnicas existentes. The result of this novel process is that the normal limitations imposed on the geometry of the solidified material (and the holes also created) described above are no longer apparent. Using this technique, new elements can be “grown” on the surface using successive lightning visits to a particular location. Deep holes can also be formed in the material and these can be accompanied either by corresponding projections located on the surface or by stagnant regions that accommodate the displaced material. Such elements can be many times greater in height / depth than in width, in contrast to those manufactured by existing techniques.

De acuerdo con un primer aspecto de la invención, un método para modificar la estructura de una pieza a máquina comprende: According to a first aspect of the invention, a method for modifying the structure of a machine part comprises:

1) provocar el movimiento relativo entre un rayo de energía y una pieza 1) cause relative movement between a beam of energy and a piece

a máquina de manera que se funda una región de la pieza a máquina y by machine so that a region of the machine part is founded and

que el material fundido se desplace para formar un saliente en una the molten material moves to form a projection in a

primera ubicación en la región y un orificio en una ubicación diferente en first location in the region and a hole in a different location in

la región. the region.

2) permitir que el material fundido se solidifique al menos parcialmente; y 2) allow the molten material to solidify at least partially; Y

después after

3) repetir una o más veces la etapa 1), intersecando la región 3) repeat one or more times stage 1), intersecting the region

correspondiente a cada repetición la región de la etapa 1). corresponding to each repetition the region of stage 1).

Por lo tanto, la invención proporciona un nuevo método para modificar la estructura de una pieza a máquina, incluyendo modificaciones de estructuras a granel y/o superficiales. Therefore, the invention provides a new method for modifying the structure of a machine part, including modifications of bulk and / or surface structures.

Las proyecciones formadas usando el método pueden tomar muchas formas diferentes, tales, como jorobas, puntas, mesetas y así sucesivamente. Projections formed using the method can take many different forms, such as humps, tips, plateaus and so on.

De forma similar los orificios pueden tener varios tipos diferentes de formas. Estas incluyen orificios penetrantes, orificios ciegos, cavidades, canales de cráteres, depresiones y también orificios cercados que proporcionen porosidad. Algunos ejemplos específicos de estas proyecciones y orificios se describen más adelante. Cada uno de estos elementos se define de forma general de acuerdo con la forma del material que lo rodea, dentro de su proximidad inmediata. Por lo tanto, se pueden producir proyecciones dentro de orificios en el interior de la pieza a máquina y de la misma forma, se pueden formar orificios en proyecciones estando las mismas sobresaliendo de una superficie de una pieza a máquina general. Los orificios se pueden formar también dentro de las superficies internas que definen los orificios existentes, y se pueden construir proyecciones similares sobre otras proyecciones. Similarly, the holes may have several different types of shapes. These include penetrating holes, blind holes, cavities, crater channels, depressions and also fenced holes that provide porosity. Some specific examples of these projections and holes are described below. Each of these elements is defined in a general way according to the shape of the surrounding material, within its immediate proximity. Therefore, projections can be produced inside holes inside the machine part and in the same way, holes can be formed in projections being the same protruding from a surface of a general machine part. The holes can also be formed within the internal surfaces that define the existing holes, and similar projections can be constructed on other projections.

El método proporciona un medio para cambiar radicalmente la estructura de una pieza a máquina bien sea de forma local o extensa. Este a su vez se puede usar para controlar diversas propiedades locales o extensas. Las siguientes propiedades a granel (isotrópicas/anisotrópicas) y/o superficiales son algunos ejemplos de aquellas que se pueden modificar usando el método: eléctrico, magnético, mecánico, químico, de soporte de carga, humectación, por fricción, elástico, térmico, emisivo, aerodinámico, hidrodinámico, por deformación, histérisis, densidad, rendimiento, conformación, orientación cristalográfica, corrosión, adhesión. The method provides a means to radically change the structure of a machine part either locally or extensively. This in turn can be used to control various local or extensive properties. The following bulk (isotropic / anisotropic) and / or surface properties are some examples of those that can be modified using the method: electric, magnetic, mechanical, chemical, load bearing, wetting, friction, elastic, thermal, emissive , aerodynamic, hydrodynamic, deformation, hysterisis, density, performance, conformation, crystallographic orientation, corrosion, adhesion.

La propia pieza a máquina es típicamente una pieza a máquina de un solo material. Sin embargo, puede tener forma de dos o más piezas a máquina, como una pieza a máquina compuesta, en la que la región o regiones abarcan la interfaz entre las piezas a máquina compuestas. De esta forma se puede usar el método para unir piezas a máquina entre sí lo que es beneficioso, por ejemplo, cuando se proporcionan conexiones eléctricas entre las piezas a máquina compuestas. The machine part itself is typically a single piece machine part. However, it may be in the form of two or more machine parts, such as a composite machine part, in which the region or regions encompass the interface between the composite machine parts. In this way, the method of joining machine parts together can be used, which is beneficial, for example, when electrical connections are provided between the composite machine parts.

La región o regiones fundidas pueden tomar diversas formas. Cada región se define preferiblemente por el rayo que se hace recorrer en relación con la pieza a máquina a lo largo de una trayectoria desde una posición inicial hasta una posición final. Por lo tanto, tales formas de la región incluyen regiones alargadas, que pueden ser curvas o rectas bien sea totalmente o parcialmente, y tienen puntos iniciales y finales del movimiento del rayo relativo que se desplaza. Preferiblemente, la longitud de una trayectoria de este tipo es por lo tanto sustancialmente al menos tres diámetros del rayo. El ejemplo más simple de una región alargada es una región rectilínea. Sin embargo, otras formas de región fundida incluyen curvas y bucles, tales como, diversas fracciones de una trayectoria circunferencial que define un círculo. The molten region or regions can take various forms. Each region is preferably defined by the beam that travels relative to the machine part along a path from an initial position to an end position. Therefore, such forms of the region include elongated regions, which may be curved or straight, either totally or partially, and have starting and ending points of relative motion of the moving beam. Preferably, the length of such a path is therefore substantially at least three beam diameters. The simplest example of an elongated region is a rectilinear region. However, other forms of molten region include curves and loops, such as, various fractions of a circumferential path that defines a circle.

Típicamente, se hace que el rayo siga una trayectoria particular de tal manera que las ubicaciones de la proyección y del orificio están en extremos opuestos de la trayectoria del rayo. Sin embargo, debido a las físicas asociadas con el proceso, la proyección se forma típicamente al comienzo de la trayectoria del rayo, con el orificio en su extremo final. El material fundido en cada caso fluye de manera en que coincida sustancialmente con la región en cuestión. Sin embargo, tal coincidencia puede no ser total debido al gran volumen de material en la fase líquida en comparación con aquel de la matriz sólida desde la que se forma, y debido a las dinámicas de flujo del proceso. Typically, the beam is made to follow a particular path such that the locations of the projection and the hole are at opposite ends of the beam path. However, due to the physics associated with the process, the projection is typically formed at the beginning of the lightning path, with the hole at its end. The molten material in each case flows in a manner that substantially coincides with the region in question. However, such a coincidence may not be total due to the large volume of material in the liquid phase compared to that of the solid matrix from which it is formed, and due to the flow dynamics of the process.

En algunos casos diversas trayectorias tomadas por el rayo con respecto a la pieza a máquina en una o más etapas posteriores no son idénticas. Esto permite que se produzcan diferentes formas de elementos. Como alternativa, cada una de las regiones de la etapa 3) puede coincidir sustancialmente con la región de la etapa 1). In some cases, different paths taken by the beam with respect to the machine part in one or more subsequent stages are not identical. This allows different forms of elements to occur. Alternatively, each of the regions of stage 3) can substantially coincide with the region of stage 1).

El método puede comprender también formar uno o más grupos de regiones, intersectando cada grupo la región de la etapa 1). En este caso los orificios de cada grupo se pueden disponer para ser sustancialmente coincidentes con el orificio de la región de la etapa 1). Las proyecciones pueden de igual forma disponerse en coincidencia. Los grupos de las regiones pueden también disponerse en una matriz regular. The method may also comprise forming one or more groups of regions, each group intersecting the region of step 1). In this case the holes of each group can be arranged to be substantially coincident with the hole of the region of step 1). Projections can also be arranged in coincidence. The groups of the regions can also be arranged in a regular matrix.

La al menos solidificación parcial de cada región tiene una escala de tiempo finita asociada y el uso eficiente del rayo de energía se puede realizar formando una o más regiones en cualquier lugar sobre el sustrato durante tal solidificación. The at least partial solidification of each region has an associated finite time scale and the efficient use of the energy beam can be accomplished by forming one or more regions anywhere on the substrate during such solidification.

Las piezas a máquina formadas a partir de más de un material, tales como, aquellas provistas de un revestimiento, se pueden usar también de manera que se forme una aleación durante la realización del método. Se pueden añadir uno o más materiales adicionales durante la realización del método para conseguir la aleación, por ejemplo, el método se puede realizar también bajo una atmósfera de gas para producir la aleación adecuada. Machine parts formed from more than one material, such as those provided with a coating, can also be used so that an alloy is formed during the performance of the method. One or more additional materials may be added during the performance of the method to achieve the alloy, for example, the method may also be performed under a gas atmosphere to produce the suitable alloy.

Diversas morfologías de proyección se pueden realizar usando el método, por ejemplo, regiones de intersección se pueden disponer para formar proyecciones que sobresalgan por encima de la superficie de la pieza a máquina. Estas pueden actuar como ganchos cuando la superficie esté implicada en la unión, incrementando de esta manera el efecto de unión. Tales salientes pueden también aglomerarse para formar estructuras que sobresalgan de la superficie. Por ejemplo, un número de salientes sobresalientes, pueden usarse para formar bucles encima de la superficie de la pieza a máquina. Various projection morphologies can be performed using the method, for example, intersection regions can be arranged to form projections that protrude above the surface of the machine part. These can act as hooks when the surface is involved in the joint, thereby increasing the bonding effect. Such protrusions can also agglomerate to form structures that protrude from the surface. For example, a number of protruding projections can be used to form loops on the surface of the machine part.

En algunos casos es deseable que los orificios y las proyecciones formadas tengan superficies regulares. De hecho, con el uso de los parámetros apropiados, en muchos materiales estas estructuras, particularmente los orificios, pueden formarse con superficies remarcadamente regulares (como se ha demostrado en las figuras que se describirán más adelante). Como un procedimiento de suavización adicional o alternativo, la densidad de energía del rayo de energía puede reducirse durante la etapa 3) con respecto uno o más movimiento previos del rayo, para suavizar los bordes de la proyección o proyecciones y/o orificio u orificios formados. In some cases it is desirable that the holes and projections formed have regular surfaces. In fact, with the use of appropriate parameters, in many materials these structures, particularly the holes, can be formed with remarkably regular surfaces (as shown in the figures that will be described below). As an additional or alternative smoothing process, the energy density of the energy beam can be reduced during step 3) with respect to one or more previous movements of the beam, to soften the edges of the projection or projections and / or hole or holes formed .

Una aplicación importante adicional de la presente invención es la unión de piezas a máquina, particularmente de materiales diferentes tales como metales y compuestos. También se refiere, pero no exclusivamente, a uniones metal a metal, uniones plástico a plástico, uniones cerámica a cerámica y combinaciones de las mismas. A further important application of the present invention is the joining of machine parts, particularly of different materials such as metals and compounds. It also refers, but not exclusively, to metal to metal joints, plastic to plastic joints, ceramic to ceramic joints and combinations thereof.

Los beneficios de las estructuras compuestas en comparación con las partes metálicas son bastante conocidos por aquellos especialistas en la técnica. Sin embargo, aún existen muchos casos en los que las limitaciones de propiedades finales o el conservadurismo industrial y/o desventajas de fabricación han impedido sus usos. En vista de esto, se buscan compromisos que combinen compuestos y otros materiales de la forma más eficaz. Los ejemplos más comunes de esto serían a través de una combinación de sujeción mecánica y unión adhesiva. The benefits of composite structures compared to metal parts are well known to those skilled in the art. However, there are still many cases in which the limitations of final properties or industrial conservatism and / or manufacturing disadvantages have prevented their use. In view of this, commitments are sought that combine compounds and other materials in the most effective way. The most common examples of this would be through a combination of mechanical fastening and adhesive bonding.

Tales uniones híbridas se usan en gran medida para una gran diversidad de sectores industriales tales como el sector aeroespacial y el automotriz. Sin embargo, sus limitaciones están bastante documentadas, siendo la más significativa la carencia de transferencia de carga eficiente y regular en contraposición al uso de adhesivos en el aislamiento. Estas limitaciones se abarcan a través del diseño que a menudo hace fracasar los objetivos originales de usar el material compuesto. Such hybrid unions are used to a great extent for a wide variety of industrial sectors such as the aerospace and automotive sectors. However, its limitations are well documented, the most significant being the lack of efficient and regular load transfer as opposed to the use of adhesives in the insulation. These limitations are encompassed through the design that often causes the original objectives of using the composite material to fail.

El documento US-A-H788 describe un ejemplo de un método de unión plástico a metal en el que los orificios se forman en la superficie del metal grabando químicamente al agua fuerte o fresando. Estos orificios al menos en parte aumentan en anchura con profundidad de grabado de manera que cuando se aplica una capa de plástico, se interbloqueará con la superficie metálica. US-A-H788 describes an example of a plastic to metal bonding method in which the holes are formed on the surface of the metal by chemically etching in strong water or milling. These holes at least partly increase in width with engraving depth so that when a plastic layer is applied, it will interlock with the metal surface.

El documento CA-A-2302964 (generalmente correspondiente con los documentos EP-A-1048442 y EP-A-1197316) describe otro método de unión metal a plástico en el que los orificios se proporcionan en el miembro de metal a través del cual las fibras forman bucles. Document CA-A-2302964 (generally corresponding to documents EP-A-1048442 and EP-A-1197316) describes another method of metal-to-plastic joining in which the holes are provided in the metal member through which the fibers form loops.

El documento US-A-5691391 describe el moldeo por inyección de una alabe de plástico en un larguero. El documento US-A-5118257 describe la unión de un miembro de metal surcado con un alabe de turbina compuesto. US-A-5691391 describes the injection molding of a plastic blade in a stringer. US-A-5118257 describes the joining of a grooved metal member with a composite turbine blade.

De acuerdo con un segundo aspecto de la presente invención un método para preparar una pieza a máquina en forma de un miembro, para unir una o más piezas a máquina adicionales, comprendiendo la formación de una multiplicidad de orificios en la superficie y/o a granel del miembro y formar proyecciones hacia fuera de la superficie del miembro, usando el método de acuerdo con el primer aspecto de la invención. According to a second aspect of the present invention a method for preparing a machine part in the form of a member, for joining one or more additional machine parts, comprising the formation of a multiplicity of holes in the surface and / or bulk of the member and form projections out of the surface of the member, using the method according to the first aspect of the invention.

Por lo tanto, el miembro puede ser una pieza a máquina particular tratada de acuerdo con el método de la invención, o puede comprender un cuerpo intermedio, que tiene por objeto asentarse entre y efectuar la unión deseada de otras piezas a máquina. Therefore, the member may be a particular machine part treated in accordance with the method of the invention, or it may comprise an intermediate body, which is intended to settle between and effect the desired joining of other machine parts.

Por lo tanto la invención es particularmente adecuada para unir piezas a máquina que no son similares, tales como, metales y compuestos, que pueden tener propiedades muy diferentes. Therefore the invention is particularly suitable for joining machine parts that are not similar, such as metals and compounds, which may have very different properties.

Por lo tanto, el método de modificación de la estructura proporciona una importante ventaja en la unión de materiales, que están entre el miembro (pieza a máquina) y una o más piezas a máquina adicionales. En particular, esto puede conseguirse mediante uno o más del tamaño, forma o disposición relativa de los orificios, y/o uno o más del tamaño, forma, disposición relativa o composición química de las proyecciones, controlándose de forma predeterminada. Por lo tanto, se contemplan muchos tipos diferentes de proyecciones y de orificios puesto que el método es aplicable a la unión de un gran número de tipos de materiales. Therefore, the method of modifying the structure provides an important advantage in joining materials, which are between the member (piece by machine) and one or more additional machine parts. In particular, this can be achieved by one or more of the size, shape or relative arrangement of the holes, and / or one or more of the size, shape, relative arrangement or chemical composition of the projections, being controlled by default. Therefore, many different types of projections and holes are contemplated since the method is applicable to the union of a large number of types of materials.

Preferiblemente, las proyecciones y/o orificios se forman para engranarse mecánicamente con la pieza o piezas a máquina a las que se une el miembro. Las proyecciones y/o orificios a través de todo el miembro pueden hacerse a medida para producir el interbloqueo mecánico óptimo con el material o materiales de la pieza o piezas a máquina. Preferably, the projections and / or holes are formed to mechanically engage the machine part or parts to which the member is attached. Projections and / or holes throughout the entire member can be tailored to produce the optimal mechanical interlocking with the material or materials of the part or machine parts.

Por ejemplo, en el caso de unir un miembro metálico con una pieza a máquina compuesta de fibra continua las proyecciones metálicas pueden curvarse para capturar las fibras y evitar el movimiento bien sea durante el procesamiento del compuesto o después del procesamiento cuando se estira la unión. Los orificios pueden tener un tamaño que permita que el polímero, y posiblemente los extremos de las fibras, fluya dentro de los orificios y permanezca capturado después del procesamiento del compuesto. En el caso de unir adhesivamente un miembro metálico con una pieza a máquina metálica el adhesivo podrá fluir dentro de los orificios y mejorar el interbloqueo mecánico después del curado. Por lo tanto, en los procesos en los que se desea el uso de adhesivo, los orificios pueden disponerse para tener un tamaño adecuado para acomodar un adhesivo. For example, in the case of joining a metal member with a machine part composed of continuous fiber the metal projections can be curved to capture the fibers and prevent movement either during the processing of the compound or after processing when the joint is stretched. The holes may have a size that allows the polymer, and possibly the ends of the fibers, to flow into the holes and remain captured after compound processing. In the case of adhesively joining a metal member with a metal machine part, the adhesive may flow into the holes and improve the mechanical interlocking after curing. Therefore, in processes in which the use of adhesive is desired, the holes may be arranged to have an adequate size to accommodate an adhesive.

Las proyecciones pueden disponerse para interactuar con estructuras complementarias dentro de la pieza o piezas a máquina. Las proyecciones pueden por lo tanto hacerse a medida para ajustarse a las características internas (que pueden o no tener orificios) en la pieza a máquina. En una aplicación particular en la que el miembro contiene metales con memoria de forma, se pueden alterar la forma de las proyecciones y orificios durante o después de la preparación de la junta. Projections can be arranged to interact with complementary structures within the part or machine parts. Projections can therefore be tailored to fit internal characteristics (which may or may not have holes) in the machine part. In a particular application where the member contains shape memory metals, the shape of the projections and holes can be altered during or after joint preparation.

Se puede proporcionar ventaja adicional adaptando el método de tal manera que las proyecciones y/o orificios formados cooperan con la pieza o piezas a máquina para distribuir cualquier tensión dentro de la junta entre la pieza o piezas a máquina y la pieza a máquina de miembro, y reduciendo de esta manera las concentraciones de tensión dentro de la junta. Típicamente son deseables en este caso las proyecciones que penetran de forma profunda dentro de sus piezas a máquina correspondiente. Additional advantage can be provided by adapting the method in such a way that the projections and / or holes formed cooperate with the machine part or parts to distribute any tension within the joint between the machine part or parts and the member machine part, and thus reducing stress concentrations within the joint. Typically, projections that penetrate deep into their corresponding machine parts are desirable in this case.

Además, las proyecciones y/o orificios pueden disponerse para proporcionar propiedades mecánicas, físicas o térmicas locales predeterminadas. El método puede por lo tanto usarse para realizar la coincidencia de las propiedades entre el miembro y la pieza o piezas a máquina a las que se une. Típicamente, en un caso de este tipo, las proyecciones y/o orificios se disponen en parte del miembro para hacer que las propiedades térmicas y/o mecánicas locales en esta parte del miembro sean sustancialmente las mismas que aquellas de la pieza o piezas a máquina a las que esta parte del miembro se tiene que unir durante su uso. Un ejemplo de esto es que las propiedades del miembro pueden graduarse de tal manera que la parte en contacto con la pieza a máquina tiene propiedades mecánicas y/o físicas y/o térmicas que son sustancialmente iguales a aquellas de la pieza a máquina. Esta técnica puede reducir o evitar las concentraciones de tensiones que surgen en la junta debido a las incompatibilidades de las propiedades, tales como, módulos y coeficiente de expansión térmica. In addition, projections and / or holes may be arranged to provide predetermined local mechanical, physical or thermal properties. The method can therefore be used to match the properties between the member and the machine part or parts to which it is attached. Typically, in such a case, the projections and / or holes are arranged in part of the member to make the local thermal and / or mechanical properties in this part of the member substantially the same as those of the piece or machine parts to which this part of the member must be attached during use. An example of this is that the properties of the member can be graduated in such a way that the part in contact with the machine part has mechanical and / or physical and / or thermal properties that are substantially equal to those of the machine part. This technique can reduce or avoid the stress concentrations that arise in the joint due to incompatibilities of the properties, such as modules and thermal expansion coefficient.

Como cualquier proceso térmico, el método de acuerdo con la invención puede inducir tensiones en la pieza a máquina. Modulando las características, la ubicación y el tiempo del proceso, estas tensiones se pueden usar para controlar la distorsión de la pieza a máquina. Like any thermal process, the method according to the invention can induce tensions in the machine part. By modulating the characteristics, location and time of the process, these tensions can be used to control the distortion of the machine part.

Un beneficio adicional consecuente del método es que las proyecciones y/o orificios pueden disponerse para controlar la forma de fallo de la junta. Esto puede proporcionar muchos beneficios tales como la absorción de energía aumentada antes del fallo, asegurando que no tenga lugar el fallo parcial de la junta al reducir la capacidad de soporte de carga de la junta y asegurando que el daño sea detectable antes de que ocurra el fallo. Un ejemplo de este tipo es en el caso de unir un miembro metálico con un material compuesto de polímero reforzado con fibra. A través del diseño de junta, puede realizarse el fallo para iniciar como una deformación plástica en el miembro metálico, que pueda ser detectado antes del fallo y que pueda absorber grandes cantidades de energía. Esto es preferible para quebrar el fallo en el material compuesto, que puede ser repentino e indetectable. An additional consequential benefit of the method is that projections and / or holes can be arranged to control the form of joint failure. This can provide many benefits such as increased energy absorption before failure, ensuring that the partial failure of the joint does not occur by reducing the load bearing capacity of the joint and ensuring that the damage is detectable before the occurrence of failure. An example of this type is in the case of joining a metal member with a fiber reinforced polymer composite. Through the joint design, the failure can be made to start as a plastic deformation in the metal member, which can be detected before the failure and can absorb large amounts of energy. This is preferable to break the failure in the composite material, which can be sudden and undetectable.

La forma física del miembro se dispone también preferiblemente para maximizar el rendimiento mecánico de la junta una vez formada. La invención proporciona ventajas en una amplia diversidad de configuraciones de junta. Ejemplo de las posibles configuraciones se proporcionan en la Figura 31. Las juntas pueden consistir también en múltiples o combinaciones de estas configuraciones de junta. The physical form of the member is also preferably arranged to maximize the mechanical performance of the joint once formed. The invention provides advantages in a wide variety of joint configurations. Examples of possible configurations are provided in Figure 31. The joints may also consist of multiple or combinations of these joint configurations.

De acuerdo con un tercer aspecto de la invención se proporciona una pieza a máquina que se ha tratado usando los métodos de acuerdo con el primer o segundo aspectos de la invención. Dentro de la invención se contemplan todas de tales piezas a máquina tratadas usando el método, incluyendo grandes estructuras que resultan de la unión de tales piezas a máquina tratadas con otras. In accordance with a third aspect of the invention there is provided a machine part that has been treated using the methods according to the first or second aspects of the invention. Within the invention all such machine parts treated using the method are contemplated, including large structures resulting from the union of such machine parts treated with others.

De acuerdo con un cuarto aspecto de la invención se proporciona un método para unir una primera pieza a máquina, modificada de acuerdo con el segundo aspecto de la invención, a una o más piezas a máquina adicionales. El método comprende preparar la primera pieza a máquina para la unión usando el método de acuerdo con el segundo aspecto de la invención, y unir después la primera pieza a máquina preparada de esta manera con la pieza o piezas a máquina adicionales. Parte o toda la superficie de la pieza a máquina que tiene que unirse con la pieza o piezas a máquina adicionales puede procesarse de esta forma. According to a fourth aspect of the invention there is provided a method for attaching a first machine part, modified according to the second aspect of the invention, to one or more additional machine parts. The method comprises preparing the first machine part for joining using the method according to the second aspect of the invention, and then joining the first machine part prepared in this way with the additional part or machine parts. Part or all of the surface of the machine part that has to be joined with the additional part or machine parts can be processed in this way.

Una vez formadas, las piezas a máquina se pueden unir además a otros miembros usando cualquier técnica de unión conocida en la técnica, tal como, soldadura, unión por adhesivo y co-curado. En el caso de la unión de un material compuesto polimérico reforzado con fibra con otro o con cualquier otro material, el proceso de unión puede realizarse al mismo tiempo que el procesamiento del compuesto, y la resina puede ser o no del único adhesivo usado. Once formed, the machine parts can also be joined to other members using any joint technique known in the art, such as welding, adhesive bonding and co-curing. In the case of the union of a fiber reinforced polymeric composite material with another or with any other material, the bonding process can be carried out at the same time as the processing of the compound, and the resin may or may not be the only adhesive used.

Puede ser necesario precalentar las superficies de la pieza a máquina (miembro) antes de unirse de tal manera que se mejore y retengan las características de adhesión. Esto podría requerir procesos adicionales tales como, pero no restringido a, grabado al agua fuerte, anodización, revestimiento con resina e infusión de adhesivo, todos de los cuales son conocidos en la técnica. It may be necessary to preheat the surfaces of the machine part (member) before joining in such a way that the adhesion characteristics are improved and retained. This may require additional processes such as, but not restricted to, etching, anodizing, resin coating and adhesive infusion, all of which are known in the art.

Una aplicación preferida del método es unir las estructuras compuestas poliméricas reforzadas con fibra con metales. Un miembro metálico se trata en principio usando la invención. La preparación superficial según sea su caso podrá también realizarse sobre el miembro. El miembro metálico se une a la pieza a máquina compuesta durante la colocación del material compuesto sobre el miembro. Las proyecciones y orificios se diseñan de tal manera que existe una transferencia de carga más regular y un cambio menos repentino de las propiedades mecánicas y/o físicas y/o térmicas a través de la junta que en los métodos de unión previos. El diseño permite también que el fallo de la unión se inicie en el metal por medio de deformación plástica en lugar de un fallo por fragilidad en la pieza a máquina compuesta. A preferred application of the method is to bond the fiber reinforced polymer composite structures with metals. A metallic member is treated in principle using the invention. Surface preparation as appropriate may also be performed on the member. The metal member is attached to the composite machine part during placement of the composite material on the member. The projections and holes are designed in such a way that there is a more regular load transfer and a less sudden change of the mechanical and / or physical and / or thermal properties through the joint than in the previous joining methods. The design also allows the failure of the joint to be initiated in the metal by means of plastic deformation instead of a fragility failure in the composite machine part.

Se prevé que el miembro de la pieza a máquina podría fabricarse mediante una tercera parte en las longitudes apropiadas que podrían cortarse a medida por el usuario cuando se requiera y la incorporación del miembro podría integrarse suavemente dentro del proceso de fabricación del compuesto. Por ejemplo, el método podría usarse para proporcionar un metal que termine en un componente compuesto para posibilitar la unión posterior del componente a una estructura de metal por medio de soldadura metal a metal. It is envisioned that the member of the machine part could be manufactured by a third in appropriate lengths that could be cut to size by the user when required and the incorporation of the member could be smoothly integrated into the manufacturing process of the compound. For example, the method could be used to provide a metal that terminates in a composite component to enable subsequent bonding of the component to a metal structure by means of metal-to-metal welding.

Esta aplicación es particularmente adecuada para el uso aeroespacial en el que los materiales comunes que pueden usarse incluyen, pero no se restringen a, aluminio y aleaciones del mismo, titanio y aleaciones del mismo, y compuesto polimérico reforzado con fibra de carbono. Otros materiales que se pueden usar en otros sectores industriales incluyen acero inoxidable, material compuesto polimérico reforzado con fibra de vidrio y reforzado con aramida o mezclas de los mismos, polímeros termoplásticos y materiales compuestos termoplásticos reforzados de fibra. This application is particularly suitable for aerospace use in which common materials that can be used include, but are not limited to, aluminum and alloys thereof, titanium and alloys thereof, and carbon fiber reinforced polymeric compound. Other materials that can be used in other industrial sectors include stainless steel, fiberglass reinforced polymer composite and aramid reinforced or mixtures thereof, thermoplastic polymers and fiber reinforced thermoplastic composite materials.

Por tanto, se proporciona un nuevo tipo de método de unión. Este abarca las limitaciones de las estructuras híbridas actuales enmarcando los conceptos generales de unión mecánica a un nivel macro/micro, típicamente en conjunto con la unión adhesiva a un nivel micro/molecular. Therefore, a new type of joining method is provided. This encompasses the limitations of current hybrid structures by framing the general concepts of mechanical bonding at a macro / micro level, typically in conjunction with adhesive bonding at a micro / molecular level.

Un aspecto importante de esta invención se refiere al hecho de que los orificios y las características externas se forman a partir del material padre (tal como metal) y no surgen a partir de una modificación de óxido como con la anodización u otro proceso químico que interactúa y cambia químicamente la superficie del material a granel. Sin embargo, podría usarse la anodización u otro proceso químico siguiendo el tratamiento de acuerdo con la invención. An important aspect of this invention relates to the fact that the holes and external features are formed from the parent material (such as metal) and do not arise from an oxide modification such as anodization or other chemical process that interacts and chemically change the surface of the bulk material. However, anodization or other chemical process could be used following the treatment according to the invention.

La forma y distribución de las proyecciones y orificios son importantes. Los orificios pueden o no interconectarse pero para aplicaciones de unión estos preferiblemente no se aislarán de la superficie del metal, es decir, deberían ser capaces de cargarse con una resina o adhesivo antes o durante del proceso de unión. No obstante, el método puede proporcionar ventajas en algunas aplicaciones en las que se desea porosidad interna, mediante la creación de orificios aislados dentro de la estructura de material. The shape and distribution of projections and holes are important. The holes may or may not be interconnected but for bonding applications these will preferably not be isolated from the metal surface, that is, they should be able to be loaded with a resin or adhesive before or during the bonding process. However, the method can provide advantages in some applications where internal porosity is desired, by creating insulated holes within the material structure.

Algunos ejemplos de los métodos de acuerdo con la presente invención se describirán a continuación con referencia a los dibujos adjuntos, en los que: Some examples of the methods according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings, in which:

La Figura 1 ilustra un solo barrido a lo largo de un sustrato; Figure 1 illustrates a single scan along a substrate;

La Figura 2 ilustra el barrido de la Figura 1 en una sección transversal; Figure 2 illustrates the scan of Figure 1 in a cross section;

Las Figuras 3 a 5 son vistas similares a las de la Figura 2 pero ilustrando Figures 3 to 5 are views similar to those of Figure 2 but illustrating

2, 3 y n barridos que se intersectan respectivamente, 2, 3 and n sweeps that intersect respectively,

La Figura 6 es una vista en perspectiva del ejemplo de la Figura 5; Figure 6 is a perspective view of the example of Figure 5;

Las Figuras 7 a 9 ilustran un sistema de notación; Figures 7 to 9 illustrate a notation system;

La Figura 10 ilustra la formación de una “súperproyección”; Figure 10 illustrates the formation of a "superprojection";

La Figura 11 ilustra la creación de un “súperorificio”; La Figura 12 ilustra la formación de una red de súperorificios y de súperproyecciones; La Figura 13 es un fotomicrográfico de una súperproyección en un acero inoxidable austenítico; La Figura 14 es un fotomicrográfico de un área del sustrato mostrado en la Figura 13; La Figura 15 es un fotomicrográfico que muestra las proyecciones formadas con una trayectoria de rayo parcialmente circular; La Figura 16 es un fotomicrográfico que muestra el uso de múltiples trayectorias de rayo curvadas; La Figura 17 es un fotomicrográfico que muestra orillas; La Figura 18 es un fotomicrográfico que muestra elementos superpuestos; La Figura 19 es un fotomicrográfico que muestra orificios y proyecciones triangulares; La Figura 20 es un fotomicrográfico que muestra orificios y proyecciones en una estructura son superficie modificada; Las Figuras 21A a 21F muestran diversos motivos de acuerdo con la tabla de la Figura 32; La Figura 22 es una vista en perspectiva de una junta que contiene una pieza a máquina modificada de acuerdo con la invención; La Figura 23 es una vista en perspectiva del miembro de pieza a máquina; La Figura 24 muestra la colocación de las capas del compuesto sobre la pieza a máquina; La Figura 25 muestra una vista adicional de la pieza a máquina y compuesto unidos; La Figura 26 es una vista en sección esquemática que muestra la interacción entre las proyecciones y el compuesto; La Figura 27 muestra un ejemplo de la interacción entre las capas de proyectantes y del compuesto de fibra; La Figura 28 es una imagen de las proyecciones en una pieza a máquina; La Figura 29 muestra la formación de la “aerolámina”; Figure 11 illustrates the creation of a “super hole”; Figure 12 illustrates the formation of a network of super-holes and of super projections; Figure 13 is a photomicrograph of a superprojection in a steel austenitic stainless; Figure 14 is a photomicrographic of an area of the substrate shown in Figure 13; Figure 15 is a photomicrograph showing the projections formed with a partially circular beam path; Figure 16 is a photomicrograph showing the use of multiple curved beam paths; Figure 17 is a photomicrograph showing banks; Figure 18 is a photomicrograph showing elements overlays; Figure 19 is a photomicrograph showing holes and projections triangular; Figure 20 is a photomicrograph showing holes and projections in a structure they are modified surface; Figures 21A to 21F show various reasons according to the table in Figure 32; Figure 22 is a perspective view of a joint containing a modified machine part according to the invention; Figure 23 is a perspective view of the part member a machine; Figure 24 shows the placement of the layers of the compound on the machine part; Figure 25 shows an additional view of the machine part and bound compound; Figure 26 is a schematic sectional view showing the interaction between the projections and the compound; Figure 27 shows an example of the interaction between the layers of projectors and fiber composite; Figure 28 is an image of the projections in a piece a machine; Figure 29 shows the formation of the "aelamine";

La Figura 30 muestra los orificios de penetración sobre el lado inferior de Figure 30 shows the penetration holes on the underside of

una pieza a máquina tratada; a treated machine part;

La Figura 31 es una tabla que muestra ejemplos de tipo de juntas; y Figure 31 is a table showing examples of type of joints; Y

La Figura 32 es una tabla que muestra los parámetros de proceso. Figure 32 is a table showing the process parameters.

En todos los ejemplos descritos, la modificación de la estructura se realiza mediante un rayo de electrones (EB) enfocado generado usando una fuente de rayos de electrones convencionales, moviéndose el rayo con respecto a un sustrato. Por supuesto, como se ha mencionado anteriormente, la pieza a máquina podría moverse con relación al rayo o de hecho ambos podrían moverse. Como alternativa, podrían usarse otros rayos de energía tales como láser. In all the examples described, the modification of the structure is carried out by means of a focused electron beam (EB) generated using a conventional electron beam source, the beam moving relative to a substrate. Of course, as mentioned above, the machine part could move relative to the beam or in fact both could move. Alternatively, other energy rays such as lasers could be used.

La Figura 1 ilustra la formación de un solo barrido en una pieza a máquina 1 tal como acero. El barrido comienza en la ubicación etiquetada 2 en la Figura 1 haciéndole una pequeña joroba (proyección) a la formación. El rayo se mueve después en una trayectoria generalmente lineal 5 para crear una región fundida 3 y termina en un punto 4 en el que se forma un pequeño orificio (cráter o cavidad). Esto dará como resultado la colocación del material de sustrato y a éste se le permite solidificarse sustancialmente, generalmente mientras que el rayo esta creando el barrido o barridos en otras ubicaciones. El rayo puede después retornar a su ubicación de barrido para repetir el barrido bien sea exactamente o de otras formas como se describirá con más detalle a continuación. Figure 1 illustrates the formation of a single sweep in a machine part 1 such as steel. The scan begins at the location labeled 2 in Figure 1 making a small hump (projection) to the formation. The beam then moves along a generally linear path 5 to create a molten region 3 and ends at a point 4 where a small hole (crater or cavity) is formed. This will result in the placement of the substrate material and it is allowed to solidify substantially, generally while the beam is creating the sweep or sweeps in other locations. The beam may then return to its scanning location to repeat the scan either exactly or in other ways as will be described in more detail below.

Debe observarse que, en este ejemplo, el material fundido fluye en una dirección indicada por una pequeña flecha como se muestra en la Figura 2) que se opone a aquella de la trayectoria del rayo (indicada por la flecha 5). El movimiento de material en los ejemplos descritos ocurre por medio de una combinación de dos mecanismos distintos. El primer mecanismo utiliza la presión dentro de una cavidad cargada con vapor trasladada (TVFC) de una forma similar a aquella durante la soldadura con rayo de electrones. Este efecto de presión, una vez combinado con la traslación del “chavetero” de rayo, da como resultado en un desplazamiento neto del material en una dirección contraria a la traslación. Bajo estas condiciones, dado que la distancia de traslación a lo largo de la trayectoria (“longitud de barrido”) excede una distancia que es sustancialmente aproximadamente tres diámetros de rayo, y la solidificación del material procede de forma uniforme aproximándose al movimiento del rayo, entonces la cantidad de material desplazado se fija, independientemente de la longitud del barrido. Sin embargo, la distancia aparente del movimiento de material neto sólo depende de la longitud del barrido en este caso. Por lo tanto, puede observarse que estos dos parámetros pueden controlarse independientemente para generar el efecto deseado. It should be noted that, in this example, the molten material flows in a direction indicated by a small arrow as shown in Figure 2) that opposes that of the ray path (indicated by arrow 5). The movement of material in the examples described occurs by means of a combination of two different mechanisms. The first mechanism uses the pressure inside a cavity loaded with transferred steam (TVFC) in a similar way to that during electron beam welding. This pressure effect, once combined with the translation of the "keyway" of lightning, results in a net displacement of the material in a direction opposite to the translation. Under these conditions, since the translation distance along the path ("scan length") exceeds a distance that is substantially approximately three beam diameters, and the solidification of the material proceeds uniformly approaching the movement of the beam, then the amount of displaced material is fixed, regardless of the length of the scan. However, the apparent distance of the movement of net material depends only on the length of the scan in this case. Therefore, it can be seen that these two parameters can be independently controlled to generate the desired effect.

El segundo mecanismo se basa en la variación de tensión superficial con la temperatura del metal líquido. Este flujo conducido por el gradiente de temperatura de tensión superficial (STTG) depende de la dirección del “barrido” excepto en la forma que afecta la distribución de temperatura dentro del metal liquido. El desplazamiento de material STTG ocurre de la siguiente forma. Suponga una región con poca profundidad alargada (al menos dos veces más que su anchura) de material se funde rápidamente dentro de una superficie más grande, esencialmente plana pero no se enfría a una velocidad uniforme. Obsérvese que la piscina tendrá una superficie ligeramente convexa (puesto que el metal líquido caliente tendrá típicamente un mayor volumen que el sólido más frío circundante). En ausencia de cualquier otra fuerza tal como gravedad, la presión de vapor del rayo incidente y así sucesivamente, entonces esta superficie convexa tendrá una forma uniforme. Sin embargo, si un extremo de la piscina se enfría antes que el otro, y la tensión superficial depende fuertemente de la temperatura, entonces la superficie superior convexa se la piscina tendrá una forma inestable. Si la tensión superficial es mayor a altas temperaturas, entonces el extremo caliente de la piscina se aplanará, y un volumen correspondiente del material formará un abombamiento en el extremo más frío de la piscina. Si la tensión superficial es menor a alta temperatura, ocurrirá lo contrario. The second mechanism is based on the variation of surface tension with the temperature of the liquid metal. This flow driven by the surface tension temperature gradient (STTG) depends on the direction of the "sweep" except in the way that affects the temperature distribution within the liquid metal. The movement of STTG material occurs as follows. Assume a region with shallow elongated depth (at least twice its width) of material melts rapidly into a larger, essentially flat surface but does not cool at a uniform speed. Note that the pool will have a slightly convex surface (since the hot liquid metal will typically have a greater volume than the surrounding colder solid). In the absence of any other force such as gravity, the vapor pressure of the incident ray and so on, then this convex surface will have a uniform shape. However, if one end of the pool cools before the other, and the surface tension strongly depends on the temperature, then the upper surface convex to the pool will have an unstable shape. If the surface tension is higher at high temperatures, then the hot end of the pool will flatten out, and a corresponding volume of material will form a bulge at the coldest end of the pool. If the surface tension is lower at high temperature, the opposite will occur.

Puede observarse que para que ocurra el flujo de material STTG, lo que se requiere es que exista un gradiente de temperatura controlado a través de una piscina de líquido a medida que se enfría. Normalmente, el gradiente de temperatura está en la dirección del “barrido”, y para la modificación superficial se obtiene un mejor resultado de “esculpido” cuando los efectos del STTG y TVFC son aditivos. Sin embargo, un rayo con baja densidad de energía se puede usar para desplazar el material en la dirección contraria del barrido si no existen otros factores que causen un cambio del gradiente de temperatura dentro de la piscina. It can be seen that for the flow of STTG material to occur, what is required is that there is a temperature gradient controlled through a pool of liquid as it cools. Normally, the temperature gradient is in the "sweep" direction, and for the surface modification a better "sculpted" result is obtained when the effects of STTG and TVFC are additive. However, a beam with low energy density can be used to move the material in the opposite direction of the scan if there are no other factors that cause a change in the temperature gradient inside the pool.

Para un barrido que incorpora un movimiento predominantemente rectilíneo con respecto al trabajo 1, la longitud del barrido es típicamente varias veces mayor que el diámetro del rayo. Si la trayectoria del barrido 3 es curvo, un típico radio de curvatura mínimo sería comparable (pero sin limitarse a) con el diámetro del rayo. For a scan that incorporates a predominantly rectilinear motion with respect to work 1, the scan length is typically several times greater than the diameter of the beam. If the scan path 3 is curved, a typical minimum radius of curvature would be comparable (but not limited to) with the diameter of the beam.

Como se ha explicado anteriormente, cada barrido es capaz de generar una pequeña piscina de material fundido, que se traslada a través de la superficie del trabajo 1. En esta piscina, existe típicamente una fuerza importante para darle forma a la superficie, a partir de la presión de vapor que surge de la incidencia del rayo sobre la superficie de metal. El efecto de cada barrido es desplazar una pequeña cantidad de material. Como se muestra en la Figura 2, típicamente una pequeña cantidad de material en exceso se observa como una joroba 2 al comienzo del barrido. Un pequeño orificio 4 correspondiente en tamaño se observa al final del barrido. As explained above, each sweep is capable of generating a small pool of molten material, which moves through the work surface 1. In this pool, there is typically an important force to shape the surface, from the vapor pressure that arises from the incidence of lightning on the metal surface. The effect of each scan is to displace a small amount of material. As shown in Figure 2, typically a small amount of excess material is observed as a hump 2 at the beginning of the scan. A small hole 4 corresponding in size is observed at the end of the scan.

Si un segundo barrido se superpone exactamente sobre el primero, tanto el orificio final 4 como la joroba inicial 2 tendrán en un principio una aproximación duplicada en tamaño (Figura 3). En este punto se indica el material fundido una vez con el número 6, fundiéndose dos veces la región anterior. If a second sweep overlaps exactly over the first, both the final hole 4 and the initial hump 2 will initially have an approximation doubled in size (Figure 3). At this point the molten material is indicated once with the number 6, the previous region melting twice.

Si un tercer barrido de superposición se superpone sobre los primeros dos, el orificio final 4 y la joroba inicial 2 serán aproximadamente tres veces más grandes que después del primer barrido (Figura 4). Las regiones de material fundidas una vez y doblemente fundidas se indican con los números de referencia 6 y 7, respectivamente. If a third overlap sweep overlaps the first two, the final hole 4 and the initial hump 2 will be approximately three times larger than after the first sweep (Figure 4). The regions of once cast and double molten material are indicated by reference numbers 6 and 7, respectively.

Después que un número de barridos de superposición, el material en la joroba inicial 2 ya no puede enfriarse adecuadamente por la masa debido a que ahora está en conexión remota con la misma. Esto puede dar como resultado que no exista mayor aumento en altura de la joroba inicial con barridos sucesivos adicionales de una misma naturaleza debido a que cada barrido ahora re-funde casi todo el material del barrido anterior. Después de un número n de barridos de superposición. After a number of overlap sweeps, the material in the initial hump 2 can no longer be adequately cooled by the mass because it is now in remote connection with it. This may result in no further increase in height of the initial hump with additional successive sweeps of the same nature because each sweep now re-melts almost all of the material from the previous sweep. After a number n of overlap sweeps.

(Figuras 5 y 6), el orificio final 4 en el trabajo 1 y la joroba inicial 2 pueden tener mayor proporción altura/profanidad con respecto a la de anchura. Cuando esto sucede, el rayo incidente ya no puede fundir la misma cantidad de material en el cráter final debido a una caída eficaz en la densidad de energía del rayo por unidad de área en el punto de incidencia. (Figures 5 and 6), the final hole 4 in the work 1 and the initial hump 2 may have a greater height / profanity ratio with respect to the width. When this happens, the incident beam can no longer melt the same amount of material in the final crater due to an effective drop in the energy density of the beam per unit area at the point of incidence.

Las Figuras 7 a 9 muestran un sistema de notación para describir algunos de los ejemplos mencionados a continuación. En la Figura 7, se usa un patrón de barrido 1000 para producir 250 proyecciones usando un patrón de barrido del tipo “B”. Una proyección inicial se indica con el número de referencia 8 y un cráter final (orificio con el número de referencia 9). Una línea entre estas posiciones muestra la trayectoria del rayo y una flecha sobre esta línea indica la dirección del flujo de material. Como se muestra, el número de proyección “1” se forma a partir del número de barridos 1, 21, 41, 61. La Figura 8 lo muestra más genéricamente, indicando el uso de cuatro barridos con otros veinte barridos en otras ubicaciones separadas de los mismos. Como se muestra en la Figura 9, “n” denota el número de barridos en cada ubicación, “r” el número ante cada re-visita, “H” el número de proyecciones y “S” el número de barridos en el patrón repetido. Figures 7 to 9 show a notation system to describe some of the examples mentioned below. In Figure 7, a 1000 scan pattern is used to produce 250 projections using a "B" type scan pattern. An initial projection is indicated with the reference number 8 and a final crater (hole with the reference number 9). A line between these positions shows the lightning path and an arrow on this line indicates the direction of material flow. As shown, the projection number "1" is formed from the number of sweeps 1, 21, 41, 61. Figure 8 shows it more generically, indicating the use of four sweeps with twenty other sweeps in other separate locations of the same. As shown in Figure 9, "n" denotes the number of sweeps at each location, "r" the number before each re-visit, "H" the number of projections and "S" the number of sweeps in the repeated pattern .

Si se superponen las posiciones iniciales de varios barridos diferentes, el efecto es hacer una proyección inicial superpuesta muchas veces mayor que cada uno de los orificios finales, en concreto una “súperproyección” (Figura 10). Para esto n=20, r=250, H=250 y S=25000. Las proyecciones de 5 posiciones de barrido diferentes se superponen para conseguir este propósito. If the initial positions of several different sweeps overlap, the effect is to make an initial projection superimposed many times greater than each of the final holes, specifically a "superprojection" (Figure 10). For this n = 20, r = 250, H = 250 and S = 25000. The projections of 5 different sweeping positions overlap to achieve this purpose.

Si ninguno de los orificios finales se superponen en lo absoluto sino que lo hacen todas las proyecciones iniciales, entonces el resultado será una reducción general de la altura de la superficie de sustrato que circunda un elemento de proyección inicial dimensionable. If none of the final holes overlap at all but all the initial projections do, then the result will be a general reduction in the height of the substrate surface that surrounds a dimensionable initial projection element.

Si se superponen los orificios finales de varios barridos, el resultado puede ser realizar un orificio que es varias veces mayor que cada una de las proyecciones iniciales, es decir, un “súperorificio” (Figura 11). Aquí n=3, r=10, H=10, S=120. Se usan cuatro posiciones de barridos para conseguir este súperorificio. If the end holes of several sweeps overlap, the result may be to make a hole that is several times larger than each of the initial projections, that is, a "super hole" (Figure 11). Here n = 3, r = 10, H = 10, S = 120. Four sweeping positions are used to achieve this super hole.

Si no se superpone ninguna de las proyecciones iniciales sino que lo hacen todos los orificios finales, el efecto es realizar un orificio profundo que está circundado por una pequeña meseta ligeramente elevada por encimad de la superficie de la pieza a máquina original. If none of the initial projections are superimposed but all the final holes do, the effect is to make a deep hole that is surrounded by a small plateau slightly raised above the surface of the original machine part.

La Figura 12 muestra un ejemplo de una red de súperorificios (elaborado cada uno a partir de 3 posiciones de barrido) y súperproyecciones (cada una de 6 posiciones de barrido). n= 20 en este caso. Figure 12 shows an example of a network of super-holes (each made from 3 scanning positions) and super-projections (each of 6 scanning positions). n = 20 in this case.

Si se forma la pieza a máquina dentro de las regiones que tienen que tratarse a partir de más de un material (por ejemplo aplanándose o revistiéndose con un segundo material), o el trabajo se realiza en un entorno gaseoso o líquido adecuado, se puede formar una nueva aleación funcional. En el caso de un revestimiento, barridos sucesivos pueden desplazar el material bien sea del propio revestimiento, o de un área expuesta del sustrato según se desee. De esta forma, la composición y las propiedades de una proyección inicial se pueden graduar desde la parte superior hasta la parte inferior. Típicamente, el proceso da como resultado pequeñas pérdidas de material procesado en forma de vapor y salpicadura, particularmente cuando se opera significativamente en el modo TVFC. Mientras más volátiles sean los elementos las pérdidas del material procesado estarán típicamente de forma preferencial en forma de vapor. Por ejemplo, en muchos materiales, del 50 al 95% del material procesado puede desplazarse pero permanece fijado a la pieza a máquina o piezas a máquina después del procesamiento. If the machine part is formed within the regions that have to be treated from more than one material (for example by flattening or dressing with a second material), or the work is carried out in a suitable gaseous or liquid environment, it can be formed A new functional alloy. In the case of a coating, successive sweeps can displace the material either from the coating itself, or from an exposed area of the substrate as desired. In this way, the composition and properties of an initial projection can be graduated from the top to the bottom. Typically, the process results in small losses of processed material in the form of steam and splatter, particularly when operating significantly in the TVFC mode. The more volatile the elements, the losses of the processed material will typically be preferably in the form of steam. For example, in many materials, 50 to 95% of the processed material can be displaced but remains fixed to the machine part or machine parts after processing.

La pérdida de ciertos elementos del material base durante el tratamiento con el método pueden usarse deliberadamente para cambios localizados en la composición, estructura y propiedades, según se requiera. The loss of certain elements of the base material during treatment with the method can be deliberately used for localized changes in composition, structure and properties, as required.

Puesto que las superficies acabadas de procesar están limpias y receptivas al revestimiento adicional, puede ser conveniente realizar este revestimiento durante o inmediatamente después del tratamiento con el rayo de energía. En algunos casos un revestimiento de un elemento o elementos preferentemente perdidos puede fácilmente formarse durante el proceso. Since the surfaces just processed are clean and receptive to the additional coating, it may be convenient to perform this coating during or immediately after treatment with the energy beam. In some cases a coating of a preferably lost element or elements can easily be formed during the process.

Si los barridos lineales sucesivos se realizan en la misma ubicación, el resultado normalmente es que la proyección inicial tiene aproximadamente forma triangular. Los lados de la proyección inicial que se orientan lejos de y hacia cada lado de la dirección del barrido son caso verticales. El otro lado se sesga normalmente hacia la superficie del sustrato. El orificio final puede también tener una forma triangular correspondiente. If the successive linear sweeps are performed in the same location, the result is usually that the initial projection is approximately triangular in shape. The sides of the initial projection that are oriented away from and to each side of the scanning direction are case vertical. The other side is normally skewed towards the surface of the substrate. The final hole may also have a corresponding triangular shape.

La geometría del orificio final puede controlarse de forma similar, dado que el rayo tiene una línea de acceso de observación hasta la parte inferior del orificio, lo que puede requerir una compleja manipulación del rayo/pieza a máquina en caso de un orificio final inclinado. The geometry of the final hole can be controlled in a similar way, since the beam has an observation access line to the bottom of the hole, which may require complex manipulation of the beam / machine part in case of an inclined end hole.

El proceso se aplica generalmente a una superficie perpendicular a la dirección del rayo de energía incidente, pero en muchos casos puede aplicarse exitosamente en otros ángulos a la superficie de la pieza a máquina. The process is generally applied to a surface perpendicular to the direction of the incident energy beam, but in many cases it can be successfully applied at other angles to the surface of the machine part.

Si se realiza de la forma correcta, el proceso permite la generación de ranuras en la superficie del trabajo que tienen lados paralelos. If done correctly, the process allows the generation of grooves on the work surface that have parallel sides.

Las ranuras (orificios alargados) en el trabajo pueden realizarse para intersecarse entre sí en muchas ubicaciones. Sin embargo, el desplazamiento de material correcto no se mantiene normalmente si una nueva trayectoria de barrido pasa a través una ranura existente. The grooves (elongated holes) in the work can be made to intersect each other in many locations. However, the correct material displacement is not normally maintained if a new sweeping path passes through an existing groove.

Las ranuras pueden ser muchas veces más profundas y más largas que su anchura. En el espesor de sección adecuado, las ranuras pueden realizarse para penetrar totalmente el trabajo. The grooves can be many times deeper and longer than their width. In the appropriate section thickness, the grooves can be made to fully penetrate the work.

La anchura de ranura mínima se determina típicamente por el diámetro de aquella parte del rayo (el “núcleo”) que posee suficiente densidad de energía para crear el efecto de fuerza de formación descrita anteriormente. The minimum groove width is typically determined by the diameter of that part of the beam (the "core") that possesses sufficient energy density to create the formation force effect described above.

Los lados de las ranuras formados mediante este proceso pueden consistir totalmente en el material re-fundido, que en la terminología del perforado por EB sería “indefinido”. En el proceso de escultura de la invención, el material “indefinido” de cada barrido se funde normalmente de forma regular con aquel de los barridos previos, dado que se use una densidad de rayo de energía apropiada. Por lo tanto, el resultado es una ranura con lados remarcablemente regulares y paralelos. The sides of the grooves formed by this process may consist entirely of the re-molten material, which in the terminology of the EB perforation would be "undefined." In the sculpture process of the invention, the "undefined" material of each scan is usually fused regularly with that of the previous scans, since an appropriate energy ray density is used. Therefore, the result is a groove with remarkably regular and parallel sides.

Aplicando el proceso inventivo con un rayo de diámetro y energía apropiado, pueden crearse elementos de casi cualquier tamaño sobre cualquier material que exhiba una fase líquida esencialmente estable en las condiciones del proceso. By applying the inventive process with a ray of appropriate diameter and energy, elements of almost any size can be created on any material that exhibits an essentially stable liquid phase under process conditions.

Las condiciones de proceso especiales pueden requerirse en aquellos casos en los que la tensión superficial de la fase líquida tiene una función muy fuerte de temperatura. Special process conditions may be required in those cases where the surface tension of the liquid phase has a very strong temperature function.

Si el uno o más materiales (coincidentes o no coincidentes) se añaden continuamente a lo que sería normalmente la región “de orificio final” del trabajo, el resultado neto podrían ser elementos erguidos sobre la superficie con pocos orificios o sin orificios correspondientes, según se desee. El material adicional puede añadirse por medio del uso de técnicas convencionales, por ejemplo, alambres o polvo. Si el material se retira continuamente de la región de “proyección inicial” del trabajo, el resultado puede ser orificios en el trabajo con poco o sin ningún material erguido. El material fundido en exceso puede retirarse por efecto mecha, succión o aspiración (por ejemplo por medio de un chorro de gas) o mediante la aplicación de un rayo de mayor densidad de energía que produce la erupción espontánea de la piscina fundida y la retirada del material de la pieza a máquina. En cualquier caso, el material puede retirarse o añadirse usando otro elemento separado, que pueda comprender una “espátula” consumible o desechable que se coloca próxima al trabajo. En este caso, la trayectoria de barrido caería parcialmente sobre el trabajo y la espátula. If the one or more materials (coincident or non-coincident) are continuously added to what would normally be the “final hole” region of the work, the net result could be elements erected on the surface with few holes or without corresponding holes, as wish. The additional material can be added through the use of conventional techniques, for example, wires or dust. If the material is continuously removed from the “initial projection” region of the work, the result may be holes in the work with little or no upright material. Excess molten material can be removed by wick, suction or aspiration (for example by means of a gas jet) or by applying a ray of higher energy density that causes the spontaneous eruption of the molten pool and the removal of the machine part material. In any case, the material can be removed or added using another separate element, which can comprise a consumable or disposable "spatula" that is placed close to the work. In this case, the scanning path would partially fall on the work and the spatula.

Por lo tanto, una pieza a máquina que comprende dos o más partes separadas puede realizarse uniendo estas piezas entre sí usando la técnica. Realizando proyecciones de una o todas las partes del trabajo de la forma usual, pero de manera que atraviesen de una parte a las otras, puede realizarse una junta o juntas. Estas juntas pueden usarse para distintos propósitos, por ejemplo, conexión mecánica o eléctrica. Esto es un ejemplo de una pieza a máquina compuesta formada a partir de dos o más piezas a máquina componentes. Therefore, a machine part comprising two or more separate parts can be made by joining these pieces together using the technique. By making projections of one or all parts of the work in the usual way, but in such a way that they pass from one part to the other, a joint or joints can be made. These joints can be used for different purposes, for example, mechanical or electrical connection. This is an example of a composite machine part formed from two or more component machine parts.

En el caso preferido, no se pierde tiempo entre barridos en ninguna ubicación apagando el rayo. En cambio, se usa el rayo durante este tiempo para procesar y barrer otras áreas de la pieza a máquina o piezas a máquina alternativas. In the preferred case, no time is lost between sweeps at any location by turning off the beam. Instead, lightning is used during this time to process and sweep other areas of the machine part or alternative machine parts.

El número mínimo de ubicaciones separadas que se pueden procesar simultáneamente mediante un solo rayo continuo se establece por el tiempo tomado para cada barrido (o barridos) en la ubicación en relación con el tiempo de residencia requerido en cada ubicación entre barridos. El número máximo se limita solamente por las capacidades del sistema de desviación de rayo/manipulación de la pieza a máquina, dado que se tolera el enfriamiento adicional proporcionado por un tiempo de residencia mayor que el que es estrictamente necesario. The minimum number of separate locations that can be processed simultaneously by a single continuous beam is set by the time taken for each scan (or sweeps) at the location in relation to the residence time required at each location between sweeps. The maximum number is limited only by the capabilities of the lightning / manipulation system of the machine part, since the additional cooling provided for a residence time greater than that which is strictly necessary is tolerated.

En algunos casos puede preferirse usar múltiples rayos de energía de forma simultánea para realizar la invención. Por ejemplo, un caso simple es tener una segunda columna disparadora de electrones separada idéntica a la primera. Usando este enfoque, cada columna disparadora podría usarse de forma idéntica para procesar otras partes de una pieza a máquina al mismo tiempo. Usando este enfoque, pueden añadirse generadores de rayos adicionales según se requiera. Un método alternativa es emplear múltiples emisores de rayo pero con una proyección de rayo y sistema de manipulación común. De esta forma una multiplicidad de rayos pueden realizarse para trabajar simultáneamente sin un gran aumento de la cantidad de equipos necesarios. Si se requiere, muchos de tales sistemas pueden usarse simultáneamente para realizar el proceso a una velocidad mayor. In some cases it may be preferred to use multiple energy beams simultaneously to carry out the invention. For example, a simple case is to have a second separate electron trigger column identical to the first. Using this approach, each trigger column could be used identically to process other parts of a machine part at the same time. Using this approach, additional lightning generators can be added as required. An alternative method is to use multiple lightning emitters but with a lightning projection and common handling system. In this way a multiplicity of rays can be performed to work simultaneously without a large increase in the amount of equipment needed. If required, many such systems can be used simultaneously to perform the process at a higher speed.

En un caso, la pieza a máquina puede ser estática con respecto al generador del rayo de electrones. Un patrón de desviación del rayo “global” manipula el rayo entre una matriz de ubicaciones (por ejemplo un patrón que comprende filas y columnas con espaciamiento uniforme) sobre la superficie del trabajo. En cada ubicación una puede realizarse desviación de “motivo”, comprendiendo uno o más “barridos” según se requiera. Después de un número de repeticiones del patrón de desviación “global”, el proceso se completa, y se interrumpe el rayo. In one case, the machine part can be static with respect to the electron beam generator. A "global" beam deflection pattern manipulates the beam between an array of locations (for example a pattern comprising rows and columns with uniform spacing) on the work surface. In each location one can make a deviation of "motive", comprising one or more "sweeps" as required. After a number of repetitions of the "global" deviation pattern, the process is completed, and the beam is interrupted.

En otro caso, los patrones “global” y “motivo” se usan como se han descrito anteriormente. Sin embargo, en este caso, la pieza a máquina también está en movimiento, de tal manera que después de cada repetición del patrón “global”, se superpone diferentemente sobre el trabajo. En cada repetición, la primera columna de ubicaciones en el patrón global está ahora sobre material virgen, la segunda columna está sobre otras aquellas ubicaciones que fueron expuestas más recientemente a la primera columna, y así sucesivamente. En las modificaciones de este proceso: In another case, the "global" and "motif" patterns are used as described above. However, in this case, the machine part is also in motion, so that after each repetition of the "global" pattern, it overlaps differently on the work. In each repetition, the first column of locations in the global pattern is now on virgin material, the second column is on other those locations that were most recently exposed to the first column, and so on. In the modifications of this process:

A) el número de columnas en el patrón “global” puede realizarse para igualar el número requerido de visitas o barridos en cada ubicación. De esta forma, el proceso puede aplicarse de forma continuo a una tira o lámina en movimiento de material sustrato, con un efecto de malla exactamente equivalente en cada ubicación (excepto aquellos al comienzo y al final del recorrido) en cada caso; B) si se aplica a una parte de la simetría circular que se hace girar durante el proceso, puede obtenerse una acción exactamente equivalente (excepto el cambio de temperatura exacto entre dos barridos diferentes en algunos casos) en cada ubicación sobre el trabajo. Esto puede conseguirse dado que el movimiento del trabajo está exactamente sincronizado con la desviación del rayo global, de tal manera que 360 grados de giro corresponden exactamente a un número entero de repeticiones del patrón global; C) cada columna en el patrón global puede disponerse para producir un patrón de barrido equivalente en cada ubicación, o uno diferente en cada A) the number of columns in the “global” pattern can be made to match the required number of visits or sweeps at each location. In this way, the process can be applied continuously to a moving strip or sheet of substrate material, with an exactly equivalent mesh effect at each location (except those at the beginning and end of the path) in each case; B) if it is applied to a part of the circular symmetry that is rotated during the process, an exactly equivalent action can be obtained (except the exact temperature change between two different sweeps in some cases) at each location on the job. This can be achieved since the movement of the work is exactly synchronized with the deviation of the global ray, such that 360 degrees of rotation correspond exactly to an integer number of repetitions of the global pattern; C) each column in the global pattern can be arranged to produce an equivalent sweep pattern in each location, or a different one in each

ubicación. En combinación con el movimiento de la pieza a máquina, Location. In combination with the movement of the machine part,

esto se puede usar para crear elementos más complejos o inclinados this can be used to create more complex or inclined elements

sobre el trabajo; o about work; or

D) si se requiere, se puede añadir o retirar material del trabajo en las D) if required, work material can be added or removed in the

ubicaciones que se fijan con respecto al disparador de electrones. locations that are set with respect to the electron trigger.

Algunos ejemplos de la aplicación del método al acero inoxidable austenítico se muestran en las Figuras 13 a 15. Some examples of the application of the method to austenitic stainless steel are shown in Figures 13 to 15.

La Figura 13 ilustra una sola súperproyección circundada por seis orificios. La Figura 14 ilustra la ubicación de la súperproyección mostrada en la Figura 13 con respecto a sus proximidades inmediatas. Figure 13 illustrates a single superprojection surrounded by six holes. Figure 14 illustrates the location of the superprojection shown in Figure 13 with respect to its immediate vicinity.

Los parámetros de estos ejemplos se exponen en la tabla que está en la Figura 32. The parameters of these examples are set out in the table in Figure 32.

Los ejemplos de la modificación estructural de acuerdo con la invención usando trayectorias de rayo curvadas en el acero inoxidable austenítico, se muestran en las Figuras 15 y 16. La Figura 15 muestra proyecciones erguidas, formada cada una usando una trayectoria de rayo parcialmente curvada. En la Figura 16, un elemento de proyección erguida central se forma en el centro de una matriz 2 por 2 de trayectorias de rayo (parcialmente circular) curvada en los alrededores. Los parámetros de proceso usados en cada uno de los casos se detallan en la tabla de la Figura 32. Examples of the structural modification according to the invention using curved beam paths in austenitic stainless steel are shown in Figures 15 and 16. Figure 15 shows upright projections, each formed using a partially curved beam path. In Figure 16, a central erect projection element is formed in the center of a 2-by-2 matrix of beam paths (partially circular) curved in the surroundings. The process parameters used in each case are detailed in the table in Figure 32.

Los elementos solapantes pueden conseguirse también usando este método. Los parámetros en la Figura 32 proporcionan también detalles de ejemplos de operaciones “de esculpido” sucesivas superpuestas. Los detalles de las trayectorias de rayo se proporcionan en las Figura 24A a 21F como se ha referenciado en la Figura 32. En las Figuras 21A a 21F las líneas discontinuas indican el movimiento general del patrón de trayectoria de rayo repetido (las líneas continuas) con respecto al primero Overlapping elements can also be achieved using this method. The parameters in Figure 32 also provide details of examples of successive "sculpted" overlapping operations. Details of the ray paths are provided in Figures 24A to 21F as referenced in Figure 32. In Figures 21A to 21F the dashed lines indicate the general movement of the repeated ray path pattern (the continuous lines) with regarding the first

Estas permiten la creación de elementos más elaborados. En un ejemplo, se realiza un bajo número de orillas anchas de material por medio de una primera operación. Estas orillas se procesan después por medio de una segunda operación, que produciría normalmente orificios y proyecciones de altura aproximadamente igual por debajo y por encima de la superficie de material. Sin embargo, en este caso, debido a que los orificios se generan dentro de una orilla erguida de poco material, los orificios no penetran profundamente dentro del espesor original del material. Esta es una forma de realizar altos salientes por encima de la superficie original de material sin orificios correspondientemente profundos en la superficie. Como se muestra en la Figura 17, un número de “aletas” y “ranuras” se superponen sobre las orillas bajas. Los detalles adicionales se proporcionan en la Figura 32. These allow the creation of more elaborate elements. In one example, a low number of wide edges of material is carried out by means of a first operation. These banks are then processed by means of a second operation, which would normally produce holes and projections of approximately equal height below and above the material surface. However, in this case, because the holes are generated within an erect edge of little material, the holes do not penetrate deep into the original thickness of the material. This is a way of making high protrusions above the original material surface without correspondingly deep holes in the surface. As shown in Figure 17, a number of "fins" and "grooves" overlap on the lower edges. Additional details are provided in Figure 32.

Si se inician barridos lineales sucesivos en ubicaciones ligeramente diferentes, por ejemplo, requiriendo cada uno una trayectoria longitudinal ligeramente diferente para conseguir el mismo orifico final, el resultado será un elemento de proyección inicial no vertical. En este caso, si se usan trayectorias de barrido sucesivamente más cortas, el lado de la proyección inicial que se orienta lejos de la dirección del barrido se sesgará también agudamente con respecto a la superficie del sustrato. Este efecto puede hacerse a medida para producir un elemento de proyección inicial aproximadamente simétrico. If successive linear sweeps are initiated at slightly different locations, for example, each requiring a slightly different longitudinal path to achieve the same final hole, the result will be an initial non-vertical projection element. In this case, if successively shorter scan paths are used, the side of the initial projection that is oriented away from the scan direction will also be skewed sharply with respect to the substrate surface. This effect can be tailored to produce an approximately symmetrical initial projection element.

Como alternativa, con una trayectoria de barrido sucesivamente mayor, el lado del la proyección inicial que se orienta lejos de la dirección de barrido se inclinará con respecto a la superficie del sustrato para producir un elemento sobresaliente. Alternatively, with a successively larger scan path, the side of the initial projection that is oriented away from the scan direction will be inclined relative to the surface of the substrate to produce an overhanging element.

Si se realizan barridos lineales sucesivos en la misma dirección pero los barridos no se superponen exactamente de manera que existe un pequeño desplazamiento con cada barrido en una dirección transversal con respecto a la dirección de barrido lineal, el efecto será producir una proyección inicial que se incline con respecto a la superficie del sustrato. If successive linear sweeps are made in the same direction but the sweeps do not overlap exactly so that there is a small displacement with each sweep in a transverse direction with respect to the linear sweep direction, the effect will be to produce an initial projection that tilts with respect to the surface of the substrate.

En estos dos casos, si las proyecciones iniciales inclinadas próximas se realizan de tal manera que están inclinadas unas con respecto a las otras, varias proyecciones iniciales pueden fundirse entre sí. Esto puede realizarse de tal manera que se cree un “bucle” o “bucles” de material fundido que sobresale de la superficie del sustrato. In these two cases, if the next inclined initial projections are made in such a way that they are inclined with respect to each other, several initial projections may melt together. This can be done in such a way that a "loop" or "loops" of molten material protruding from the surface of the substrate is created.

Volviendo a la producción de los elementos “salientes” (inclinados)”, la longitud real de la trayectoria fundida realizada por cada “barrido” es ligeramente mayor que la longitud actual del barrido, por una cantidad relacionada con el diámetro del rayo de electrones, las propiedades de material y la velocidad del barrido. Esto significa que el material desplazado por un único barrido puede realizarse para sobresalir o proyectarse más allá del inicio del barrido anterior o un elemento periférico al comienzo del barrido. Si se reposicionan los barridos sucesivos, haciendo que cada uno inicie en una posición más saliente posterior, entonces el saliente puede realizarse para proyectarse más allá después del borde. Returning to the production of the "protruding" (inclined) "elements, the actual length of the molten path made by each" scan "is slightly greater than the current scan length, by an amount related to the electron beam diameter, material properties and scanning speed. This means that material displaced by a single scan can be made to protrude or project beyond the beginning of the previous scan or a peripheral element at the start of the scan. If successive sweeps are repositioned, causing each one to start in a more protruding posterior position, then the protrusion can be made to project beyond the edge.

De esta forma, los orificios formados en una pieza a máquina de sección gruesa pueden realizarse para bloquearse parcialmente por las predicciones de metal en la superficie superior. Una aplicación de esto es en la fabricación de filtros finos a partir de partes monolíticas con oficios relativamente grandes perforados en los mismos. Las ranuras u orificios que se crean cuando se desplaza el material saliente permiten la transferencia libre de material líquido a través de la superficie, si esto se requiere. Esto posibilita el flujo de líquido de regiones entre los orificios. In this way, the holes formed in a thick section machine part can be made to be partially blocked by the predictions of metal on the upper surface. One application of this is in the manufacture of fine filters from monolithic parts with relatively large trades drilled therein. The grooves or holes that are created when the protruding material is displaced allow the free transfer of liquid material through the surface, if this is required. This enables the flow of liquid from regions between the holes.

Si se ejecutan barridos desplazados sucesivos sobre una superficie plana, pueden realizarse los elementos salientes para que vayan hacia atrás proporcionando una apariencia similar a un gancho. Una aplicación ejemplar de esto es en la transferencia de carga entre un material reforzado con fibra y un sustrato de metal. La Figura 18 muestra un ejemplo de tales elementos salientes, con los parámetros de procesos indicados en la Figura 32. De hecho, usando una modificación en los parámetros indicados en la tabla de la Figura 32, pueden formarse orificios totalmente penetrantes en una pieza a máquina con 2 milímetros de espesor de la aleación de titanio usada. If successive displaced sweeps are executed on a flat surface, the protruding elements can be made to go backwards providing a hook-like appearance. An exemplary application of this is in the transfer of charge between a fiber reinforced material and a metal substrate. Figure 18 shows an example of such protruding elements, with the process parameters indicated in Figure 32. In fact, using a modification in the parameters indicated in the table of Figure 32, fully penetrating holes can be formed in a machine part. 2 millimeters thick of the titanium alloy used.

La modificación implica introducir una pausa para permitirle al material enfriarse, reduciendo de esta manera la distorsión de la pieza a máquina. The modification involves introducing a pause to allow the material to cool, thereby reducing the distortion of the machine part.

La Figura 19 ilustra el uso del método en una muestra de acero con bajo contenido carbónico T299. Figure 19 illustrates the use of the method in a sample of low carbon steel T299.

La Figura 20 muestra un ejemplo adicional en A1 5083, T291. En cada caso, se proporcionan detalles adicionales en la Figura 32. Figure 20 shows an additional example in A1 5083, T291. In each case, additional details are provided in Figure 32.

La “capacidad de esculpido” de un material depende del número de parámetros, incluyendo aquellos mencionados en la tabla de la Figura 32. Además, la pureza del material tiene un efecto significante. Tanto las homogeneidades locales en el material, como las cantidades de elementos volátiles disueltos hacen grandes diferencias en la “capacidad de esculpido” del material. The "sculpting capacity" of a material depends on the number of parameters, including those mentioned in the table of Figure 32. In addition, the purity of the material has a significant effect. Both the local homogeneities in the material, and the amounts of volatile dissolved elements make great differences in the "sculpting capacity" of the material.

En algunos casos, tales como en los que tienen por objeto producir una depresión u orilla esencialmente amplia, plana en el trabajo, la excavación inicial del “orificio” puede realizarse mejor usando un rayo relativamente intenso. Esto pude dejar el orificio y la orilla relativamente áspera en apariencia superficial. Utilizando un rayo de menor densidad de energía bien sea en las etapas finales de excavado, o como una operación posterior, la velocidad del desplazamiento del material puede reducirse en gran medida, pero puede generarse un acabado más suave del orificio u orilla. In some cases, such as those that are intended to produce a depression or essentially wide, flat edge at work, the initial digging of the "hole" can best be done using a relatively intense beam. This could leave the hole and the shore relatively rough in superficial appearance. Using a ray of lower energy density either in the final stages of excavation, or as a subsequent operation, the speed of the movement of the material can be greatly reduced, but a smoother finish of the hole or shore can be generated.

La invención puede implementarse usando diversos ángulos entre el rayo y la superficie de la pieza a máquina. Se mantiene normalmente que diversos procesos de rayos de energía pueden sólo operarse sobre superficies que se sesgan alejándose de ser normales al rayo hasta un cierto punto. Esto limita el taladrado de los orificios poco profundos, angulares usando tales rayos. Este efecto se debe a que una reducción de la densidad de energía geométrica como una (dicha) locación redondeada se convierte en elíptica sobre la superficie del trabajo y debido a la reflectancia típicamente aumentada de la superficie con respecto al rayo de entrada en los ángulos de enfoque poco profundos. Para el taladrado con rayo láser/electrón u otros procesos útiles, la densidad de energía requerida para el proceso destinado es sustancialmente mayor que la que se requiere para fundir el material. Sin embargo, con la presente invención, incluso si la densidad de energía sólo es suficiente para fundir el material, es posible ejecutar la modificación estructural dado que el mecanismo de flujo de conducción STTG se opera en el material en cuestión. Una operación de este tipo se puede usar para producir un cambio en la inclinación local de la pieza a máquina. Por lo tanto, es posible realizar éste localmente sobre una pieza a máquina inclinada como un precursor para una operación posterior que requiere una mayor densidad de energía en el rayo. The invention can be implemented using various angles between the beam and the surface of the machine part. It is normally maintained that various processes of energy rays can only be operated on surfaces that skew away from being normal to lightning to a certain extent. This limits the drilling of shallow, angular holes using such rays. This effect is due to the fact that a reduction in the geometrical energy density as a (said) rounded location becomes elliptical on the work surface and due to the typically increased reflectance of the surface with respect to the input beam at the angles of Shallow focus. For laser / electron beam drilling or other useful processes, the energy density required for the intended process is substantially greater than that required to melt the material. However, with the present invention, even if the energy density is only sufficient to melt the material, it is possible to execute the structural modification since the STTG conduction flow mechanism is operated on the material in question. An operation of this type can be used to produce a change in the local inclination of the machine part. Therefore, it is possible to perform this locally on an inclined machine part as a precursor for a subsequent operation that requires a higher energy density in the beam.

A continuación, se describe un ejemplo adicional que ilustra el uso de la invención en la aplicación importante para preparar estructuras de piezas a máquina que tienen que unirse. Next, an additional example is described that illustrates the use of the invention in the important application for preparing structures of machine parts that have to be joined.

La apariencia global de una junta de este tipo realizada de acuerdo con un primero de esto ejemplos se ilustra en la Figura 22 la cual ilustra una primera pieza a máquina 100 compuesta unida a una segunda pieza a máquina metálica 101 usando un miembro intermedio 102. La unión entre los componentes metálicos 101 y 102 se consiguen mediante un método de unión que se describe a continuación. La soldadura se indica con el número de referencia 103. The overall appearance of such a joint made in accordance with a first of these examples is illustrated in Figure 22 which illustrates a first composite machine part 100 attached to a second metal machine part 101 using an intermediate member 102. The Binding between metal components 101 and 102 are achieved by a bonding method described below. Welding is indicated by reference number 103.

Como se ilustra en la Figura 23, en el presente ejemplo el miembro intermedio metálico 102 se forma mecanizando algo de titanio para darle la forma requerida para una junta biselada asimétrica. Algunos ejemplos de mayor número de otras configuraciones de junta posible se muestran en la Figura 31. As illustrated in Figure 23, in the present example the metal intermediate member 102 is formed by machining some titanium to give it the shape required for an asymmetric bevel joint. Some examples of as many other possible gasket configurations are shown in Figure 31.

La superficie 104 que tiene que unirse a la pieza a máquina compuesta 100 se muestra en la Figura 23. Después del mecanizado la superficie se trata después con un sistema de rayo de electrones que usa el método de modificación estructural de la invención. En este caso, el método de tratamiento se aplica a toda la superficie 104 para producir una matriz ordenada de proyecciones 105 y orificios 106 (mostrada esquemáticamente en la Figura 23). The surface 104 that has to be attached to the composite machine part 100 is shown in Figure 23. After machining the surface is then treated with an electron beam system using the structural modification method of the invention. In this case, the treatment method is applied to the entire surface 104 to produce an ordered array of projections 105 and holes 106 (shown schematically in Figure 23).

Debe observarse que los diferentes patrones formados mediante la disposición relativa de proyecciones y orificios se pueden usar para adaptar a medida tales miembros a diferentes requisitos específicos. En el presente ejemplo, cada una de las proyecciones se dispone como puntas, siendo cada punta similar en forma y en tamaño. De la misma forma, cada uno de los orificios tienen similar forma y tamaño uno con respecto a los otros. Tal similitud por supuesto no es esencial pero en el presente ejemplo proporciona algo de conveniencia en la simplificación de los parámetros de procesos para la modificación estructural. It should be noted that the different patterns formed by the relative arrangement of projections and holes can be used to tailor such members to different specific requirements. In the present example, each of the projections is arranged as points, each tip being similar in shape and size. In the same way, each of the holes have a similar shape and size with respect to the others. Such a similarity of course is not essential but in the present example it provides some convenience in simplifying the process parameters for structural modification.

Cuando tales similitudes no se usan, en particular la forma y el tamaño de las proyecciones pueden diferir en diferentes áreas de la superficie en que se tienen que unir, para proporcionar diferentes propiedades de junta en dichas áreas. Las proyecciones pueden producirse también a diferentes ángulos, en lugar de ser sustancialmente normales a la superficie general desde la que se proyectan. Las proyecciones angulares tienen las ventajas de atrapar las fibras en compuestos y evitar que las mismas se muevan bajo la carga. Sin embargo, para una longitud dada de proyección a menor ángulo con respecto a la superficie, menor será la distancia que la proyección alcanzaría dentro del material compuesto y por lo tanto no se transferiría ninguna tensión a través del mismo dado el gran tamaño y profundidad del compuesto. Este es un ejemplo en el que la altura de las proyecciones debería adaptarse cuidadosamente. When such similarities are not used, in particular the shape and size of the projections may differ in different areas of the surface where they have to be joined, to provide different joint properties in said areas. Projections can also occur at different angles, instead of being substantially normal to the general surface from which they are projected. Angular projections have the advantages of trapping the fibers in compounds and preventing them from moving under the load. However, for a given projection length at a smaller angle to the surface, the distance that the projection would reach within the composite material will be shorter and therefore no tension would be transferred through it given the large size and depth of the compound. This is an example in which the height of the projections should be carefully adapted.

La fórmula de las proyecciones puede también ser diferente en distintas partes del miembro. En algunos ejemplos una forma de gancho puede ser beneficiosa para la resistencia de junta. The formula of the projections may also be different in different parts of the member. In some examples a hook shape may be beneficial for joint strength.

En este ejemplo la composición química de las proyecciones podría también prepararse para variar en diferentes áreas de la pieza a máquina de miembro. Esto puede conseguirse mediante diversos mecanismos, algunos de los cuales son: In this example the chemical composition of the projections could also be prepared to vary in different areas of the member machine part. This can be achieved through various mechanisms, some of which are:

a) Vaporización preferencial de una parte de la aleación de miembro a) Preferential vaporization of a part of the member alloy

metálico durante el procesamiento con rayo de energía; metallic during energy beam processing;

b) El uso de un miembro que tiene varias capas en el que la mezcla del b) The use of a member that has several layers in which the mixture of

material de las capas ocurre durante el procesamiento con rayo de Layer material occurs during lightning processing of

energía; Energy;

c) Adición de material adicional durante el procesamiento. c) Addition of additional material during processing.

De forma similar a las proyecciones, el tamaño y la forma y así sucesivamente, de los orificios producidos podrían también ser diferentes en distintas áreas del miembro. Similar to the projections, the size and shape and so on, of the holes produced could also be different in different areas of the member.

Ciertas propiedades mecánicas, físicas y térmicas, junto con algunos efectos que ocurren debido a los valores en estas propiedades, son dependientes de la densidad local del material en el miembro. Esto a su vez depende del volumen de los orificios creados. Por ejemplo, los problemas que surgen debido a las discordancias entre los valores de propiedades entre el miembro y la pieza a máquina a la que se une, pueden reducir o eliminarse mediante el diseño cuidadoso de la forma de los orificios y sus densidades en diferentes áreas del miembro. Certain mechanical, physical and thermal properties, along with some effects that occur due to the values in these properties, are dependent on the local density of the material in the member. This in turn depends on the volume of the holes created. For example, problems that arise due to mismatches between property values between the member and the machine part to which it is attached, can be reduced or eliminated by careful design of the shape of the holes and their densities in different areas of the member.

Volviendo al presente ejemplo, siguiendo el tratamiento de la superficie de acuerdo con la invención, la superficie puede después tratarse adicionalmente de una forma apropiada para potenciar y retener las características de adhesión, tales como, granallado, grabado al agua fuerte o anodización. Returning to the present example, following the treatment of the surface according to the invention, the surface can then be further treated in an appropriate manner to enhance and retain adhesion characteristics, such as shot blasting, etching or anodizing.

Las capas 107 de “prepreg” epoxi reforzada con fibra de carbono se colocan después de la superficie del miembro tratada como se muestra en la Figura 24. Una vez que se completa la colocación del prepreg, toda la colocación se emplaza en un autoclave y se cura de una forma convencional. Mientras que el material y el método de fabricación para el panel compuesto usado en este ejemplo son prepreg de epoxi reforzada con fibra de carbono curado en autoclave, se apreciará que muchos otros materiales y métodos de fabricación pueden usarse para efectuar una junta metal a compuesto. The layers 107 of carbon fiber reinforced epoxy "prepreg" are placed after the surface of the treated member as shown in Figure 24. Once the prepreg placement is completed, the entire placement is placed in an autoclave and Heals in a conventional way. While the material and manufacturing method for the composite panel used in this example are autoclaved carbon fiber reinforced epoxy prepreg, it will be appreciated that many other materials and manufacturing methods can be used to make a metal-to-composite joint.

Un primer ejemplo alternativo comprende la colocación de una preforma fibrosa seca sobre el miembro seguido por la infusión por vacío de la resina dentro de la preforma. De hecho, existen muchos ejemplos de materiales adecuados. En el caso de un componente aeroespacial la fibra podría ser carbono, la preforma podría ser tejida, tejida por puntos, tela no ondulada o trenzada, la resina podría ser epoxi y la parte podría curarse térmicamente. En el caso de un componente marino, la fibra podría ser vidrio, la resina podría ser viniléster o poliéster y la parte podría curarse a temperatura ambiente. A first alternative example comprises placing a dry fibrous preform on the member followed by vacuum infusion of the resin into the preform. In fact, there are many examples of suitable materials. In the case of an aerospace component, the fiber could be carbon, the preform could be woven, knitted, non-wavy or braided, the resin could be epoxy and the part could be thermally cured. In the case of a marine component, the fiber could be glass, the resin could be vinyl ester or polyester and the part could be cured at room temperature.

Una segunda alternativa comprende la colocación de prepreg termoplástico reforzado con fibra de carbono sobre el miembro seguido por la consolidación en una prensa en caliente. A second alternative comprises placing thermoplastic carbon fiber reinforced prepreg on the member followed by consolidation in a hot press.

Cualquier proceso de fabricación, tales como aquellos descritos anteriormente, podrían requerir resina o adhesivo adicional para añadirse durante la colocación en la interfaz entre el miembro y la pieza a máquina para posibilitar el flujo dentro de al menos alguno de los orificios. Any manufacturing process, such as those described above, may require additional resin or adhesive to be added during placement at the interface between the member and the machine part to enable flow into at least some of the holes.

Tras la retirada del autoclave, el producto final comprende, una estructura compuesta 100 con un extremo metálico 102. Esto se ilustra en la Figura 25. Una ilustración de una sección transversal a través de la figura se muestra en la Figura 26. Esta muestra que las proyecciones metálicas del miembro sobresalen en la parte compuesta del producto. De forma similar, la resina y posiblemente alguna de las fibras a partir de la parte compuesta del producto han fluido dentro de los orificios en el miembro. After removal of the autoclave, the final product comprises a composite structure 100 with a metal end 102. This is illustrated in Figure 25. An illustration of a cross section through the figure is shown in Figure 26. This sample shows that the metal projections of the member protrude in the composite part of the product. Similarly, the resin and possibly some of the fibers from the composite part of the product have flowed into the holes in the member.

La Figura 27 muestra una sección transversal a través de una junta real con las predicciones metálicas en blanco que sobresalen hasta dentro de las capas del compuesto. Tal unión mediante las proyecciones con la pieza a máquina proporciona interbloqueo mecánico y transferencia de tensiones mejoradas a través del espesor de la pieza a máquina compuesta. Figure 27 shows a cross section through a real joint with the blank metal predictions protruding into the layers of the compound. Such union by means of projections with the machine part provides mechanical interlocking and transfer of improved stresses through the thickness of the composite machine part.

Se apreciará que la transferencia de carga entre el miembro y un compuesto reforzado con fibra se propagará sobre varias capas del refuerzo de fibra compuesta, debido a la forma en que las proyecciones penetran estas capas. Debido a que las proyecciones pueden realizarse muchas veces más grandes de lo que tienen en anchura, cuando la junta está bajo tensión, un esfuerzo de flexión elástico importante se induce en las mismas. En el caso más simple, una pequeña carga aplicada hace que una proyección aproximadamente paralela lateralmente se deforma elásticamente en la forma que predice la teoría del rayo voladizo cargado con el compuesto clásica. Sin embargo, las proyecciones pueden realizarse con casi cualquier perfil, para permitir que el módulo de cizallamiento del compuesto así como las cargas de junta compleja puedan surgir en la implementación. Esto significa que la distribución de carga en la junta puede alterarse beneficiosamente y controlarse en una forma que no sería posible normalmente. It will be appreciated that the load transfer between the member and a fiber reinforced composite will propagate over several layers of the composite fiber reinforcement, due to the way the projections penetrate these layers. Because the projections can be made many times larger than they have in width, when the joint is under tension, a significant elastic bending effort is induced therein. In the simplest case, a small applied load causes an approximately parallel projection laterally to be elastically deformed in the manner predicted by the cantilever beam theory loaded with the classical compound. However, projections can be made with almost any profile, to allow the shear modulus of the compound as well as complex joint loads to arise in the implementation. This means that the load distribution in the joint can be beneficially altered and controlled in a way that would not normally be possible.

De forma similar, puesto que las proyecciones se pueden orientar de forma diferente, y/o perfilarse para tener diferentes propiedades flexulares en diferentes direcciones, la transferencia de carga entre el compuesto y las partes de metal pueden hacerse anisotrópicas para coincidir mejor con la anisotropía del material compuesto. Similarly, since the projections can be oriented differently, and / or profiled to have different flexural properties in different directions, the load transfer between the compound and the metal parts can be made anisotropic to better match the anisotropy of the composite material.

Una etapa adicional en el proceso del presente ejemplo, como se ha mencionado anteriormente, el miembro intermedio metálico 102 puede unirse después a la estructura metálica como se muestra en la Figura 22 para producir un componente compuesto integrado dentro de una estructura metálica. Cualquier técnica de unión adecuada podría usarse para efectuar una junta entre la parte metálica del producto y la estructura metálica, incluyendo estos la unión con pernos, la unión por difusión, la soldadura por láser, la soldadura por fricción, la soldadura por rayo de electrones o la soldadura con resistencias. An additional step in the process of the present example, as mentioned above, the metal intermediate member 102 can then be attached to the metal structure as shown in Figure 22 to produce a composite component integrated within a metal structure. Any suitable bonding technique could be used to make a joint between the metal part of the product and the metal structure, including bolt joining, diffusion bonding, laser welding, friction welding, electron beam welding. or resistance welding.

Una imagen de una pieza a máquina típica se muestra en la Figura 28. An image of a typical machine part is shown in Figure 28.

Esta muestra una pieza a máquina de titanio para una etapa de unión que tiene un número de proyecciones sobre algunas de sus superficies de unión. Las proyecciones tienen cada una longitud de aproximadamente 2 milímetros. Estas tienen un ángulo con respecto a la superficie de tal manera que su altura máxima encima de la superficie era de aproximadamente 1,5 milímetros. De forma similar, los orificios tienen una profundidad de aproximadamente 1,5 a 2 milímetros. El prepreg de fibra de carbono se coloca después sobre estas proyecciones para proporcionar un espesor de compuesto penetrado de aproximadamente 2,5 milímetros. En tales aplicaciones, se coloca típicamente el prepreg de fibra de carbono hasta un espesor de entre 1 y 15 milímetros dependiendo de las propiedades requeridas. This shows a titanium machined part for a bonding stage that has a number of projections on some of its bonding surfaces. The projections are each approximately 2 millimeters long. These have an angle with respect to the surface such that their maximum height above the surface was approximately 1.5 millimeters. Similarly, the holes have a depth of approximately 1.5 to 2 millimeters. The carbon fiber prepreg is then placed on these projections to provide a penetrated compound thickness of approximately 2.5 millimeters. In such applications, the carbon fiber prepreg is typically placed up to a thickness of between 1 and 15 millimeters depending on the required properties.

Las dimensiones para estas estructuras que tienen que unirse variarán pero podrían cubrir virtualmente cualquier espesor de compuesto de micras a metros. The dimensions for these structures that have to be joined will vary but could cover virtually any thickness of compound from microns to meters.

Se apreciará que la modificación superficial y/o estructural de la invención proporciona ventajas en un número de aplicaciones. Algunas de las It will be appreciated that the surface and / or structural modification of the invention provides advantages in a number of applications. Some

cuales se describen brevemente a continuación. which are briefly described below.

A) Fabricar diferentes perfiles de orificios/ductos (por ejemplo, la forma de ducto “NACA”, para darle forma al flujo de gas o de líquido, u ondas de presión. B) Fabricar moldes/troqueles para texturas/funcionalidades superficiales novedosas y modificación estructural más profunda. También el endurecimiento superficial de algunos materiales es posible usando el método. Los orificios en el molde pueden usarse también para la degasificación e infusión de gas (para la liberación del molde). C) Tratamiento de materiales con bajos módulos (por ejemplo, cauchos) y/o los moldes usados para fabricarlos, para incorporar características estrechas profundas que de lo contrario serían problemáticos para fabricarlos, en por ejemplo, nuevos diseños para neumáticos. Nuevas estructuras de neumáticos pueden producirse para la gestión del agua y la reducción del ruido mejorados D) Fabricar prótesis, implantes y otras estructuras de ingeniería biomecánica con componentes metálicos, cerámicos o poliméricos para potenciar la unión a la materia biológica (tales como huesos) usando tratamientos que imitan de forma precisa superficies naturalmente biocompatibles. Las superficies de junta biomecánicas que soportan carga también pueden tratarse para rendimiento mejorado. E) Producción de superficies con topografía y/o composición química controlada, para aplicaciones tribológicas. Por ejemplo, procesando una superficie en placas, pueden fabricarse orificios pequeños e islas pequeñas de material compacto intermetálico, dentro de una matriz esencialmente suave. Estas u otras variantes de proceso pueden usarse para la fabricación de superficies de soporte. F) La producción de conexiones “Z” electrónicas en circuitería electrónica creando salientes con alta proporción de aspecto. G) La producción de numerosos orificios en los cascos de botes para el flujo de gas para proporcionar una “capa limitante asistida por gas” (GABL), reduciendo de esta manera la resistencia. En los materiales de superficie aerometálicos para aeronaves, se puede usar también el material tratado usando la invención, por ejemplo, para retirar parte del flujo en el ala para mantener las condiciones de flujo requeridas externas a la superficie. H) La preparación de material para la unión por difusión para analizar nuevos materiales (por ejemplo, aeroláminas) mediante la generación de una matriz regular de proyecciones salientes (véase Figura 29). La aerolámina puede producirse mediante láminas tratadas por unión junto con vacíos dejados en la línea central del material en lámina. La lámina con porosidad interconectada puede producirse uniendo las superficies apropiadamente tratadas entre sí, permitiendo el enfriamiento de fluido/gas o especies químicamente activadas para progresar a lo largo de la línea central de la lámina. La lámina con microporos puede producirse también formando orificios penetrantes en cualquiera de las caras superior e inferior de las láminas antes de la unión. Tratando una o más piezas de material usando la invención, que se unen después entre sí, o a una o más piezas no tratadas de material, el producto resultante puede tener propiedades mejoradas. Las técnicas de unión que pueden usarse incluyen todas las formas de soldadura, unión por difusión, granallado, unión por adhesivo y unión mecánica. Por ejemplo, estas se puede usar en la fabricación de materiales en lámina de gran rigidez y baja densidad y partes que contienen vacíos y canales internos. Si las láminas de titanio unidas por difusión se producen de esta forma para producir aeroláminas, el material resultante podrá tener propiedades específicas significativamente mejoradas. En este caso el material podrá también soldarse, cortarse, formarse y unirse usando las técnicas sustancialmente convencionales. Los paneles tratados pueden ensamblarse y unirse por soldadura en los bordes (por ejemplo, por medio de EBW) para proporcionar un envase sellado evacuado listo para la unión por medio de HIPing para proporcionar este tipo de material. Las conexiones entre las láminas ensambladas pueden hacerse a medida para proporcionar propiedades mecánicas, térmicas óptimas u otras dependiendo de las demandas de aplicación. Si el tratamiento inventivo se fabrica para producir orificios totalmente penetrantes en una o más partes de la estructura, entonces los fluidos podrán pasar a través de estos orificios y/o vacíos internos, por ejemplo, con propósitos de enfriamiento, calentamiento, mezcla, reducción de resistencia, o para reacción química. Uniendo las láminas de diferentes materiales entre sí, pueden fabricarse estructuras de compuesto avanzadas, por ejemplo, tomando las láminas enfrentadas metálicas que se han tratado usando la invención y uniéndolas con un núcleo de estructura en forma de panal de baja densidad. I) Superficies sónicamente activadas pueden producirse tratando el material usando el método para la destrucción o reflexión de la onda de sonido. J) Metales con memoria de forma pueden tratarse para proporcionar funcionalidades activas. El material a granel puede modificarse localmente, químicamente y geométricamente para proporcionar regiones funcionales que tienen localmente una composición de aleación con memoria de forma. K) El procesamiento de los elementos ópticos puede conseguirse con el método para modificar las propiedades ópticas (por ejemplo, la transmisión y reflexión) de una estructura, por ejemplo con funcionalidad holográfica. L) La producción de sensores puede conseguirse usando el método para efectuar una disposición precisa y/o angular de orificios o salientes, por ejemplo, en decodificadores lineales. M) Aparatos tales como intercambiadores de calor, convertidores catalíticos y recipientes de reacciones químicas con flujo pasante pueden todos producirse con propiedades mejoradas usando el método para producir los canales/orificios y/o proyecciones superficiales apropiadas en componentes apropiados. N) Funcionalidades superficiales bi-metálicas pueden conseguirse procesando una superficie a la que se le ha añadido material adicional, para realizar elementos estructurales que comprenden capas que son de dos o más composiciones diferentes. O) La producción de inyectores diesel puede realizarse también usando el método, con relación particular a las propiedades hidrodinámicas de la boquilla, y su capacidad para evaporar el combustible inyectado por chorro. El endurecimiento superficial del material re-fundido (producido mediante el método) se puede usar para mejorar las propiedades de desgaste. Además, los elementos de boquilla pueden realizarse para impartir un movimiento de remolino al flujo a través de la boquilla. Esto puede, por ejemplo, permitir también que las propiedades de flujo volumétrico se compensen automáticamente mientras el desgaste de la boquilla ocurre durante el servicio. P) Producción de orificios libres de virutas pueden conseguirse también usando el método. Cuando se realizan orificios totalmente penetrantes, bajo las condiciones correctas se forman orificios virtualmente libres de virutas en el lado más lejano de la pieza a máquina. Los orificios de este tipo pueden usarse en muchas aplicaciones en las que se requiere un borde de orificio libre de virutas. Estas pueden incluir varios procesos de corte o de cizallamiento, así como procesos en los que un flujo de fluido sobre una superficie perforada se interrumpe parcialmente teniendo bordes libres de virutas. Un ejemplo se muestra en la Figura 30. Q) Diversos tratamientos pueden aplicarse para condicionar la superficie que sigue al tratamiento usando el método. Por ejemplo, puede realizarse cualquier tratamiento de revestimiento o de conversión química. También, pueden realizarse diversos tratamientos mecánicos fuera de la superficie procesada. Por ejemplo, las proyecciones pueden deformarse en una nueva forma funcional, o simplemente deformarse para proporcionar la uniformidad perfecta de altura o conformación de una parte de unión. Las juntas ensambladas con tales superficies pueden tener contacto térmico y eléctrico superior que el que se esperaría normalmente a partir de la carga aplicada, suavidad y llanura, debido al modo de deformación local y al contacto en la interfaz. R) El método se puede usar para alterar diversos gradientes potenciales (incluyendo químicos, eléctricos, magnéticos) locales con respecto a una superficie, alterando de esta manera la deposición o retirada del material en la superficie, o el progreso de una reacción química en la superficie. S) La producción de material y superficies cristalográficamente texturizados/orientados puede conseguirse con el método. Típicamente, las proyecciones y otros elementos que “crecen” por medio de barridos sucesivos lo hacen inicialmente por medio de nucleación y crecimiento heterogéneo convencional. Sin embargo, bajo las condiciones correctas, puede hacerse que crezcan elementos de tal manera que adquieran la orientación del grano específico o la textura cristalográfica. Esto puede, por ejemplo, usarse para proporcionar estructuras/propiedades de A) Fabricate different hole / duct profiles (for example, the “NACA” duct shape, to shape the flow of gas or liquid, or pressure waves. B) Make molds / dies for novel surface textures / functionalities and deeper structural modification. Also surface hardening of some materials is possible using the method. The holes in the mold can also be used for gas degassing and infusion (for mold release). C) Treatment of materials with low modules (for example, rubbers) and / or the molds used to manufacture them, to incorporate deep narrow features that would otherwise be problematic for manufacturing them, for example, new tire designs. New tire structures can be produced for improved water management and noise reduction D) Manufacture prostheses, implants and other biomechanical engineering structures with metal, ceramic or polymeric components to enhance the binding to biological matter (such as bones) using treatments that precisely mimic naturally biocompatible surfaces. Biomechanical joint surfaces that support load can also be treated for improved performance. E) Production of surfaces with topography and / or controlled chemical composition, for tribological applications. For example, by processing a plate surface, small holes and small islands of intermetallic compact material can be manufactured within an essentially smooth matrix. These or other process variants can be used for the manufacture of support surfaces. F) The production of electronic “Z” connections in electronic circuitry creating protrusions with a high aspect ratio. G) The production of numerous holes in the boat hulls for the flow of gas to provide a "gas-assisted limiting layer" (GABL), thereby reducing resistance. In aircraft aerometallic surface materials, the treated material can also be used using the invention, for example, to remove part of the flow in the wing to maintain the required flow conditions external to the surface. H) The preparation of material for diffusion bonding to analyze new materials (for example, aelamine) by generating a regular array of outgoing projections (see Figure 29). The aelamine can be produced by sheets treated by joining together with voids left in the central line of the sheet material. The interconnected porosity sheet can be produced by joining the properly treated surfaces together, allowing the cooling of fluid / gas or chemically activated species to progress along the center line of the sheet. The micropore sheet can also be produced by forming penetrating holes in any of the upper and lower faces of the sheets before joining. By treating one or more pieces of material using the invention, which are then joined together, or to one or more untreated pieces of material, the resulting product may have improved properties. Bonding techniques that can be used include all forms of welding, diffusion bonding, shot blasting, adhesive bonding and mechanical bonding. For example, these can be used in the manufacture of high stiffness and low density sheet materials and parts containing voids and internal channels. If diffusion bonded titanium sheets are produced in this way to produce aeroplamines, the resulting material may have significantly improved specific properties. In this case the material may also be welded, cut, formed and joined using substantially conventional techniques. The treated panels can be assembled and welded together at the edges (for example, by means of EBW) to provide an evacuated sealed container ready for bonding by means of HIPing to provide this type of material. The connections between the assembled sheets can be tailored to provide optimal mechanical, thermal or other properties depending on the application demands. If the inventive treatment is manufactured to produce fully penetrating holes in one or more parts of the structure, then the fluids may pass through these holes and / or internal voids, for example, for purposes of cooling, heating, mixing, reducing resistance, or for chemical reaction. By joining the sheets of different materials together, advanced composite structures can be manufactured, for example, by taking the metal facing sheets that have been treated using the invention and joining them with a honeycomb structure core of low density. I) Sonically activated surfaces can be produced by treating the material using the method for the destruction or reflection of the sound wave. J) Metals with shape memory can be treated to provide active functionalities. The bulk material can be modified locally, chemically and geometrically to provide functional regions that have a shape memory alloy composition locally. K) The processing of the optical elements can be achieved with the method to modify the optical properties (for example, transmission and reflection) of a structure, for example with holographic functionality. L) The production of sensors can be achieved using the method to make a precise and / or angular arrangement of holes or projections, for example, in linear decoders. M) Apparatus such as heat exchangers, catalytic converters and chemical reaction vessels with through flow can all be produced with improved properties using the method to produce the appropriate channels / holes and / or surface projections in appropriate components. N) Bi-metallic surface functionalities can be achieved by processing a surface to which additional material has been added, to make structural elements comprising layers that are of two or more different compositions. O) The production of diesel injectors can also be carried out using the method, with particular regard to the hydrodynamic properties of the nozzle, and its ability to evaporate the jet-injected fuel. The surface hardening of the re-molten material (produced by the method) can be used to improve the wear properties. In addition, the nozzle elements can be made to impart a swirl movement to the flow through the nozzle. This may, for example, also allow the volumetric flow properties to be automatically compensated while wear of the nozzle occurs during service. P) Production of chip-free holes can also be achieved using the method. When fully penetrating holes are made, under the correct conditions holes virtually free of chips are formed on the far side of the machine part. Holes of this type can be used in many applications where a chip-free hole edge is required. These may include several cutting or shearing processes, as well as processes in which a flow of fluid on a perforated surface is partially interrupted having chip-free edges. An example is shown in Figure 30. Q) Various treatments can be applied to condition the surface following the treatment using the method. For example, any coating or chemical conversion treatment can be performed. Also, various mechanical treatments can be performed outside the processed surface. For example, the projections can be deformed into a new functional form, or simply deformed to provide the perfect uniformity of height or conformation of a joint part. Joints assembled with such surfaces may have superior thermal and electrical contact than would normally be expected from the applied load, smoothness and flatness, due to the local deformation mode and the interface contact. A) The method can be used to alter various potential gradients (including chemical, electrical, magnetic) local with respect to a surface, thereby altering the deposition or removal of the material on the surface, or the progress of a chemical reaction in the surface. S) The production of crystallographically textured / oriented material and surfaces can be achieved with the method. Typically, projections and other elements that "grow" through successive sweeps do so initially through conventional heterogeneous nucleation and growth. However, under the right conditions, elements can be made to grow in such a way that they acquire the specific grain orientation or crystallographic texture. This can, for example, be used to provide structures / properties of

material específico por sí mismos, o controlar la orientación cristalográfica y/o morfología del crecimiento del material que se deposita posteriormente, o crecer de una fase líquida o gaseosa sobre la superficie a máquina. T) Micropartículas y fibras anisotrópicas pueden también producirse. Implementando una etapa de proceso diferente posterior a su formación, estos elementos pueden separarse de la pieza a máquina en forma de fibras o partículas anisotrópicas. specific material by themselves, or control the orientation crystallographic and / or morphology of the growth of the material that is deposit subsequently, or grow from a liquid or gas phase on the machine surface. T) Microparticles and anisotropic fibers can also be produced. Implementing a different process stage after its formation, these elements can be separated from the machine part in the form of anisotropic fibers or particles.

Claims (33)

REIVINDICACIONES 1. Un método para modificar la estructura de una pieza a máquina (1), comprendiendo el método: 1. A method for modifying the structure of a machine part (1), the method comprising: 1) provocar el movimiento relativo entre un rayo de energía y la pieza a máquina de manera que se funda una región (3) de la pieza a máquina y que el material fundido se desplace para formar una proyección (2) en una primera ubicación en la región y un orificio (4) en una ubicación diferente en la región; 1) cause the relative movement between an energy beam and the machine part so that a region (3) of the machine part is melted and the molten material moves to form a projection (2) in a first location in the region and a hole (4) in a different location in the region; 2) permitir que el material fundido se solidifique al menos parcialmente; y después de 3) repetir la etapa 1) una o más veces, intersecando la región correspondiente a cada repetición (6, 7) la región de la etapa 1). 2) allow the molten material to solidify at least partially; and after 3) repeat stage 1) one or more times, intersecting the region corresponding to each repetition (6, 7) the region of stage 1).

2. 2.

Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la etapa 3) que comprende además repetir la etapa 2) siguiendo cada repetición de la etapa 1). A method according to claim 1, wherein step 3) further comprising repeating step 2) following each repetition of step 1).

3. 3.

Un método de acuerdo con la reivindicación 1 o reivindicación 2, en el que la región se define mediante el rayo que se produce para el recorrido relativo con respecto a la pieza a máquina a lo largo de una trayectoria (5) desde una posición inicial hasta una posición final. A method according to claim 1 or claim 2, wherein the region is defined by the beam that is produced for relative travel with respect to the machine part along a path (5) from an initial position to an end position

4. Four.

Un método de acuerdo con la reivindicación 3, en el que la primera ubicación está en una de las posiciones inicial o final y la ubicación diferente está en la otra de las posiciones inicial o final. A method according to claim 3, wherein the first location is in one of the initial or final positions and the different location is in the other of the initial or final positions.

5. 5.

Un método de acuerdo con la reivindicación 3 o reivindicación 4, en el que la trayectoria tiene al menos tres veces el diámetro del rayo en longitud. A method according to claim 3 or claim 4, wherein the path is at least three times the diameter of the beam in length.

6. 6.

Un método de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores en el que al menos parte de la región se alarga. A method according to one of the preceding claims in which at least part of the region is elongated.

7. 7.

Un método de acuerdo con la reivindicación 6, en el que la región es sustancialmente rectilínea. A method according to claim 6, wherein the region is substantially rectilinear.

8. 8.

Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en A method according to any one of claims 1 to 6, in

el que al menos parte de la región se curva. which at least part of the region curves.

9. 9.

Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la modificación comprende sustancialmente una modificación de la estructura de masa de la pieza máquina. A method according to any of the preceding claims, wherein the modification substantially comprises a modification of the mass structure of the machine part.

10. 10.

Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la modificación comprende sustancialmente una modificación de la estructura superficial de la pieza a máquina. A method according to any of the preceding claims, wherein the modification substantially comprises a modification of the surface structure of the machine part.

11. eleven.

Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que cada una de las regiones (6, 7) de la etapa 3) coincide sustancialmente con la región (3) de la etapa 1). A method according to any of the preceding claims, wherein each of the regions (6, 7) of step 3) substantially coincides with the region (3) of step 1).

12. 12.

Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo además formar uno o más grupos de regiones, intersecando cada grupo la región de la etapa 1). A method according to any of the preceding claims, further comprising forming one or more groups of regions, each group intersecting the region of step 1).

13. 13.

Un método de acuerdo con la reivindicación 12, en el que los orificios de cada grupo son sustancialmente coincidentes con el orificio (4) de la región de la etapa 1). A method according to claim 12, wherein the holes of each group are substantially coincident with the hole (4) of the region of step 1).

14. 14.

Un método de acuerdo con la reivindicación 12 o reivindicación 13, en el que las proyecciones de cada grupo son sustancialmente coincidentes con la proyección (2) de la región de la etapa 1). A method according to claim 12 or claim 13, wherein the projections of each group are substantially coincident with the projection (2) of the region of step 1).

15. fifteen.

Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 12 a 14, en el que los grupos de las regiones se disponen en una matriz regular. A method according to any of claims 12 to 14, wherein the groups of the regions are arranged in a regular matrix.

16. 16.

Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que durante la etapa 2), el rayo de energía forma una o más regiones en cualquier parte sobre la pieza a máquina. A method according to any of the preceding claims, wherein during stage 2), the energy beam forms one or more regions anywhere on the machine part.

17. 17.

Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la pieza a máquina está provista de otro material de manera que se A method according to any of the preceding claims, wherein the machine part is provided with another material so that it

forman una o más aleaciones durante la realización del método. they form one or more alloys during the performance of the method.

18. 18.

Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las etapas 1)-3) se realizan bajo una atmósfera de gas de manera que se forman una o más aleaciones. A method according to any of the preceding claims, wherein steps 1) -3) are performed under a gas atmosphere so that one or more alloys are formed.

19. 19.

Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las regiones que se intersecan se disponen para formar proyecciones que sobresalen de la superficie de la pieza a máquina. A method according to any of the preceding claims, wherein the intersecting regions are arranged to form projections that protrude from the surface of the machine part.

20. twenty.

Un método de acuerdo con la reivindicación 19, en el que dos o más proyecciones salientes se unen para formar uno o más bucles por encima de la superficie de la pieza a máquina. A method according to claim 19, wherein two or more projecting projections are joined to form one or more loops above the surface of the machine part.

21. twenty-one.

Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la densidad de energía del rayo de energía se reduce durante la etapa 3) con respecto a uno o más movimientos previos del rayo de energía, para suavizar los bordes de la proyección y/o orificio formado. A method according to any of the preceding claims, in which the energy density of the energy ray is reduced during the stage 3) with respect to one or more previous movements of the energy ray, to soften the edges of the projection and / or hole formed.

22. 22

Un método para preparar una pieza a máquina en forma de un miembro, para unir una o más piezas a máquina adicionales, comprendiendo la formación de una multiplicidad de orificios en la superficie y/o masa del miembro y la formación de proyecciones hacia fuera de la superficie del miembro, usando el método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 21. A method for preparing a machine part in the form of a member, for joining one or more additional machine parts, comprising the formation of a multiplicity of holes in the surface and / or mass of the member and the formation of projections out of the surface of the member, using the method according to any of claims 1 to 21.

23. 2. 3.

Un método de acuerdo con la reivindicación 22, en el que uno o más del tamaño, forma o disposición relativa de los orificios y/o uno o más de tamaño, forma, disposición relativa o composición química de las proyecciones se controla de una forma predeterminada. A method according to claim 22, wherein one or more of the size, shape or relative arrangement of the holes and / or one or more of size, shape, relative arrangement or chemical composition of the projections is controlled in a predetermined manner. .

24. 24.

Un método de acuerdo con la reivindicación 22 o reivindicación 23, en el las proyecciones y/o orificios se forman para engranarse mecánicamente con la pieza o piezas a máquina a las que se une el miembro. A method according to claim 22 or claim 23, wherein the projections and / or holes are formed to mechanically engage with the machine part or parts to which the member is attached.

25. 25.

Un método de acuerdo con la reivindicación 24, en el que las proyecciones se disponen para interactuar con estructuras complementarias dentro de la pieza o piezas a máquina. A method according to claim 24, wherein the projections are arranged to interact with complementary structures within the part or machine parts.

26. 26.

Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 22 a 25, en el que los orificios tienen un tamaño adecuado para acomodar un adhesivo A method according to any one of claims 22 to 25, wherein the holes are sized to accommodate an adhesive.

o resina. or resin

27. 27.

Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 22 a 26, en el que las proyecciones y/o orificios se forman de tal manera que, durante su uso, las proyecciones y/o orificios cooperan con la pieza o piezas a máquina para distribuir cualquier tensión dentro de la junta entre la pieza o piezas a máquina y el miembro, y reducir de esta manera las concentraciones de tensiones dentro de la junta. A method according to any of claims 22 to 26, wherein the projections and / or holes are formed in such a way that, during use, the projections and / or holes cooperate with the machine part or pieces to distribute any tension within the joint between the workpiece or parts and the member, and thus reduce stress concentrations within the joint.

28. 28.

Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 22 a 27, en el que las proyecciones y/o orificios se disponen para proporcionar propiedades mecánicas, físicas o térmicas locales predeterminadas. A method according to any of claims 22 to 27, wherein the projections and / or holes are arranged to provide predetermined local mechanical, physical or thermal properties.

29. 29.

Un método de acuerdo con la reivindicación 28, en el que las proyecciones y/o orificios se disponen en al menos parte del miembro para hacer que las propiedades térmicas y/o mecánicas locales en dicha parte del miembro sean sustancialmente las mismas que aquellas de la pieza o piezas a máquina a las que la parte del miembro se tiene que unir durante su uso. A method according to claim 28, wherein the projections and / or holes are arranged in at least part of the member to make the local thermal and / or mechanical properties in said part of the member substantially the same as those of the piece or machine parts to which the member part has to be attached during use.

30. 30

Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 22 a 29, en el que las proyecciones y/o orificios se disponen para controlar la forma de fallo de a junta. A method according to any of claims 22 to 29, wherein the projections and / or holes are arranged to control the form of joint failure.

31. 31.

Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 22 a 30, en el que el miembro es un miembro intermedio para usarse en la unión de dos A method according to any one of claims 22 to 30, wherein the member is an intermediate member for use in joining two

o más piezas a máquina adicionales entre sí. or more additional machine parts with each other.

32. 32

Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que parte del material que se solidifica al menos parcialmente en la etapa A method according to any of the preceding claims, wherein part of the material that is at least partially solidified in the step

2) permanece solidificado durante la etapa 3). 2) remains solidified during stage 3).

33. 33.

Un método para unir una primera pieza a máquina a una o más piezas a máquina adicionales, comprendiendo preparar la primera pieza a máquina para la unión usando el método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 22 a 32, y unir la primera pieza a máquina a una o más pieza o piezas a máquina adicionales. A method for joining a first machine part to one or more additional machine parts, comprising preparing the first machine part for joining using the method according to any of claims 22 to 32, and joining the first machine part to one or more additional part or machine parts.