Soldadura por puntos de resistencia

En la fabricación de vehículos se utiliza habitualmente la soldadura por puntos de resistencia para el ensamblado de las piezas de chapa de la carrocería. Este sistema de soldadura también es utilizado en otras ocasiones para la reparación, debido a que es una soldadura limpia (no requiere mecanización posterior) y que se puede retirar con facilidad usando una despunteadora. (en la imagen)




Para realizar la soldadura por puntos se aplica sobre las chapas  una corriente eléctrica. Esta corriente se transmite a través de unos electrodos con una determinada presión lo que eleva la temperatura de los materiales en ese punto a un estado pastoso en el cual se unen debido a la presión ejercida en el procedimiento (forja).


Factores a tener en cuenta:

Presión: ejercer la presión adecuada, alrededor de los diez kilogramos por milímetro cuadrado según el espesor y el material a soldar (Para los aceros actuales este valor aumenta).

Intensidad: La intensidad de la corriente debe ser la máxima sin llegar a fusionar el material.

Tiempo: El tiempo de soldadura debe ser corto y siempre dependiendo del espesor del material.

Usos:

En la fabricación de vehículos nuevos: 

Los encargados de la soldadura por puntos de resistencia en la fabricación son los robots, están programados mediante software con los parámetros para la soldadura como la intensidad de corriente, el tiempo de soldadura, y la presión de apriete dependiendo del grosor de las chapas y de los materiales a unir.

En la reparación de vehículos: Para la soldadura en las reparaciones de vehículos se usan máquinas portátiles de soldadura por puntos de resistencia muy sofisticadas. Éstas son prácticamente automáticas aunque para una mayor versatilidad se pueden ajustar los parámetros manualmente. Existen accesorios para estas máquinas por ejemplo un martillo de inercia acloplable a la punta.

     Un ejemplo de accesorios para esta soldadora.

Relación entre la corrosión y la oxidación


Para entender bien como se produce la corrosión primero debemos aprender a diferenciar los dos tipos de oxidación que existen:


Oxidación impermeable: algunos materiales crean una capa de oxido impermeable que protege al material que hay bajo esta capa de la corrosión ya que no permite la entrada de agua ni vapor de agua. Algunos materiales con estas características son el acero corten que contiene un alto contenido en cobre, cromo y níquel lo que le da un aspecto rojizo o el aluminio que crea una capa llamada alúmina la cual tiene la propiedad de tener una dureza mayor a la del aluminio (9 en la escala de Mohs) y su temperatura de fusión esta sobre los 2000 ºC, en la naturaleza se encuentra en forma de corindón y esmeril.


Oxidación permeable: este tipo de oxidación si permite la entrada de agua y vapor de agua al material que se encuentra debajo de él por lo que permite que se produzca la corrosión.


Corrosión: es un deterioro material a cargo de un ataque electroquímico de su entorno. Esta puede producirse por una oxidoreducción ,es decir, una transferencia de electrones entre dos elementos de los cuales uno cede electrones y el otro los acepta dando lugar a un cambio en el estado de oxidación de los elementos. El material que cede electrones se denomina reductor y es el que se oxida, el que gana electrones se llama agente oxidante y este queda con un estado de oxidación menor al que tenia, es decir, queda reducido. Esto se conoce como par redox. 

Diagrama hierro-carbono



En el diagrama de equilibrio o de fases, se representan las transformaciones que se originan en los aceros al carbono en función de la temperatura, suponiendo que en el proceso se realizan un calentamiento y enfriamiento lentos de modo que los procesos de homogeinización tengan tiempo de completarse. Este diagrama se obtiene experimentalmente identificando los puntos críticos, es decir, las temperaturas a las que se producen las transformaciones por métodos diversos

Tratamientos de los metales para mejorar sus propiedades



Los metales se pueden someter a una serie de tratamientos para potenciar sus 
propiedades: dureza, resistencia mecánica, plasticidad para facilitar su conformado,... 
Existen cuatro clases de tratamientos:

• Tratamientos térmicos: Son operaciones de calentamiento y enfriamiento de  los metales que tienen por objeto modificar su estructura cristalina (en especial, el tamaño del grano). La composición química permanece inalterable. 

      Existen tres tratamientos fundamentales: 
       
      - Recocido. El metal se calienta durante cierto tiempo a una temperatura              
       determinada y, a continuación, se enfría lentamente. Se consigue una 
       mayor plasticidad para que pueda ser trabajado con facilidad. La
       temperatura y la duración de este tratamiento dependerán del grado de 
       plasticidad que se le quiera dar al metal.
      
     -Temple.  Consiste en el calentamiento del metal, seguido de  un  
      posterior enfriamiento realizado de forma brusca. Con esto se consigue 
      obtener un metal muy duro y resistente mecánicamente. El endurecimiento  
      adquirido por medio del temple se puede comparar al que se consigue por  
      deformación en frío.


     - Revenido. Se aplica exclusivamente a los metales templados, pudiendo 
      considerarse como un tratamiento complementario del temple. Con  ello se 
      pretende mejorar la tenacidad del metal templado, a costa de disminuir un 
       poco su dureza.

• Tratamientos termoquímicos: los tratamientos termoquímicos consisten en operaciones de calentamiento y enfriamiento de los metales, completadas con la aportación de otros elementos en la superficie de las piezas. 

       Los más impotantes son: 

   

       - Cementación.  Consiste en la  adición de carbono a la superficie de un 
        acero que presente un bajo contenido en carbono a una cierta 
        temperatura. Se obtiene así una dureza superficial muy elevada. 

      

       - Nitruración. Es un proceso de endurecimiento del acero por absorción de 
      nitrógeno a una temperatura determinada. Además, proporciona una buena  
      resistencia a la corrosión. Se utiliza para endurecer piezas de maquinaria 
      (bielas, cigüeñales, etc.); también herramientas, como brocas.

       - Cianuración.  Es un tratamiento intermedio entre los dos anteriores. Se
      utiliza no solamente en aceros con bajo contenido en carbono (como en el
      caso de la cementación), sino también en aquéllos cuyo contenido en 
      carbono sea medio o alto, cuando se pretende que adquieran una buena 
      resistencia. 


      - Carbonitruración. Consigue aumentar la dureza de los aceros mediante
     la absorción simultánea de carbono y nitrógeno a una temperatura 
     determinada. La diferencia con el tratamiento anterior radica en que la 
     carbonitruración se realiza mediante gases, y la cianuración por medio de 
     baños. Se emplea en piezas de gran espesor. 


      - Sulfinización.  Mediante la inmersión del metal en un baño especial se 
     consigue incorporarle una capa de carbono, nitrógeno y, sobre todo, azufre.
     Con este tratamiento se aumenta considerablemente la resistencia al  
     desgaste de los metales, a la vez que se disminuye su coeficiente de 
     rozamiento. 

• Tratamientos mecánicos: mejoran las características de los metales por deformación mecánica, con o sin calor. 

      Existen los siguientes tratamientos mecánicos: 


     - Tratamientos mecánicos en caliente,  también denominados  forja.  
      Consisten en calentar un metal a una temperatura determinada para, 
      luego, deformarlo golpeándolo fuertemente. Con esto se afina el tamaño
      del grano y se eliminan del material sopladuras y cavidades interiores, con
      lo que se mejora su estructura interna. 
   
    - Tratamientos mecánicos en frío. Consisten en deformar el metal a la
      temperatura ambiente, bien golpeándolo, o por trefilado o laminación. 
      Estos tratamientos incrementan la  dureza y la  resistencia mecánica del 
      metal y, también, acarrean una disminución en su plasticidad. 

• Tratamientos superficiales: Se mejora la superficie de los metales sin variar su composición química másica. En estos tratamientos,  a diferencia de los termoquímicos, no es necesario llevar a cabo calentamiento alguno. Los tratamientos no deben alterar de forma notable  la composición química del metal pues, en caso contrario, no sería un tratamiento, sino otro tipo de proceso. 

        Los más utilizados son: 


       - Metalización. Se proyecta un metal fundido, pulverizándolo sobre la 
      superficie de otro. Con esto se consigue comunicar a la superficie de un 
      metal las características de otro diferente. 
   
       -Cromado. Se deposita cromo electrolíticamente sobre el metal; de esta
      manera, se disminuye su coeficiente de rozamiento y se aumenta su 
      resistencia al desgaste.

Propiedades de los materiales (propiedades mecánicas)

• Dureza: resistencia de un cuerpo a ser rallado por otro, entendiéndose esta ralladura superficial, es decir es la resistencia que opone un cuerpo a ser deformado en la superficie por otro mas duro. (El mas duro es el diamante)

• Resistencia: es la oposición que presenta un material a cambiar de forma o a separarse debido a la acción de fuerzas o cargas estáticas.*

• Resiliencia: es la resistencia que opone un material a su destrucción a causa de una carga dinámica.*

• Elasticidad: propiedad que presentan los materiales de volver a su estado inicial (dimensiones iniciales exactas) después de haber estado sometido a una fuerza.

• Plasticidad: capacidad del material de deformarse al recibir una carga conservando esa deformación al desaparecer la carga. (deformación permanente)

      En consecuencia a la plasticidad se obtienen:

      -Maleabilidad: capacidad del material de deformarse en láminas al        

       aplicarle una fuerza. Se consigue mediante el proceso de laminado.

       (ver vídeo)

      -Ductilidad: propiedad que presentan los materiales de deformarse sin 

       romperse en hilos. Se obtiene mediante el proceso de trefilado.(ver vídeo)

• Cohesión: resistencia que presentan los materiales internamente a separarse, es decir resistencia de sus átomos a ser separados.

• Higroscopicidad: propiedad de un material de absorber o expulsar agua.

• Hendibilidad: propiedad de partirse un material en el sentido de su fibras o láminas en caso de que posea estas últimas.

     *Carga estática: las cargas o fuerzas actúan constantemente o creciendo poco a poco.

        Carga dinámica: las cargas o fuerzas actúan momentáneamente. (choques)