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miércoles, 10 de febrero de 2016

SOLDADURA POR PUNTOS DE RESISTENCIA



1.SOLDADURA POR PUNTOS DE RESISTENCIA.

Este tipo de soldadura se basa en el efecto Joule: el calentamiento se produce al pasar una corriente eléctrica a través de la unión de las piezas. El calor desprendido viene dado por la expresión:


                             

  • Q = Cantidad de calor generado (J)

  • I = Intensidad de la corriente de soldadura (A) (en amperios).

  •  R = Resistencia de la unión a soldar al paso de la corriente eléctrica. (Ω) (en ohmios)

  •  t = Tiempo durante el cual circula la corriente y presión necesaria en los electrodos (s) (en segundos).

Es un procedimiento de soldadura autógena sin metal de aportación donde se utiliza como fuente calorífica una corriente eléctrica para llevar un volumen de material a la temperatura de soldadura.

El objetivo de este procedimiento es realizar, mediante puntos de soldadura, la unión al solape, de elementos metálicos cuyo espesor es relativamente pequeño con relación a sus restantes dimensiones

El punto de soldadura está formado por un núcleo de material calentado hasta su fusión en el lugar de contacto entre las dos chapas y después de su solidificación, constituye una unión localizada entre ellas.

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 multitud de 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.



  



Para que la soldadura sea eficaz se deben tener en cuenta factores como:

  • PRESION: 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 incrementa). 

  • INTENSIDAD: La intensidad de la corriente debe ser la máxima sin llegar a fusionar el material. 
Nota: Hay que utilizar una máquina de soldadura por puntos de 10.000 mil a 12 mil amperios en adelante.. para poder soldar aceros de aleaciones de alta resistencia, ultra alta resistencia, acero al boro, etc..
  • TIEMPO: El tiempo de soldadura debe ser corto y siempre dependiendo del espesor del material.

  

  •  Ventajas frente a otros sistemas de unión: 

  1. Esta soldadura es rápida, limpia y fuerte. 
  2. Soldadura de buena calidad y uniforme si la ejecución es correcta
  3. De manejo sencillo por automatización de equipos. La calidad depende más de la REGULACIÓN DE PARÁMETROS que de la DESTREZA DEL OPERARIO.
  4. Ausencia de deformaciones y cambios en la estructura del material.
  5. Superficies suaves, libre de fusión o huellas profundas: NO HACE FALTA REPASO POSTERIOR. 
  6. No se requiere material de aportación; reducción costes. 
  7. Desmontaje de piezas por SPR es sencillo.
  8. Es posible la protección anticorrosiva antes de ejecutar la soldadura (imprimaciones soldantes).



2. PROCEDIMIENTO DE SOLDEO POR PUNTOS DE RESISTENCIA.

A continuación voy a describir los pasos a seguir durante un proceso de soldadura por puntos, así como unas observaciones a tener en cuenta para garantizar un óptimo resultado.  


Antes de proceder a ejecutar la soldadura, se deben observar unas recomendaciones básicas para evitar efectos indeseados y conseguir una perfecta soldadura. Algunas de estas indicaciones son: 


Preparar las chapas a unir. Éstas deben acondicionarse dejándolas en chapa viva y limpias. Una vez terminado este proceso, ha de aplicarse una protección anticorrosiva electrosoldable a las caras internas de 
las chapas que estarán en contacto tras la soldadura. Esta protección es necesaria para evitar focos de oxidación por filtraciones de humedad, etc. 

Comprobar, en su caso, el tarado del manómetro del aire de alimentación para garantizar una presión de cierre y forja correcta.

Elegir adecuadamente los electrodos. El diámetro y geometría de las puntas estarán en consonancia con el espesor de las chapas a unir. Han de alinearse con cuidado y estar perfectamente limpios y sin deterioros.

Ajuste de la distancia entre electrodos. La distancia entre los electrodos, una vez cerrados, ha de ser la correcta. Si estuvieran muy separados, la presión en las chapas sería insuficiente, siendo las puntas de los electrodos las que sufrirían el calentamiento y no las chapas a soldar. Si, por el contrario, los electrodos estuvieran muy juntos, se produciría una sobrepresión en las chapas, que pudiera dar lugar a la expulsión del núcleo del punto.

• Es recomendable efectuar una operación previa de soldadura en una probeta preparada a tal efecto, para asegurarse de que los parámetros de soldadura han sido seleccionados correctamente.



 Precauciones en la ejecución de la soldadura 

Otros aspectos importantes a considerar en la práctica, son los siguientes:

  • La separación entre puntos de soldadura o paso es la distancia entre los centros de dos puntos adyacentes. Esta distancia ha de ser la necesaria para que, una vez unidas las piezas, el conjunto presente unas condiciones estructurales apropiadas, que no se conseguirían si se aplicasen puntos de soldadura insuficientes. Sin embargo, esta distancia no puede ser todo lo pequeña que se desee, ya que, si los puntos están muy próximos entre sí, durante el proceso de soldadura, se produce una derivación de corriente por el punto ya realizado, disminuyéndose por tanto la cantidad de corriente de soldadura efectiva.









La distancia recomendada entre puntos en la reparación de carrocerías, para que no ocurra este efecto, oscila entre 30 y 40 mm, debiendo respetar como referencia la distancia existente originalmente.
  • La distancia al borde o recubrimiento es la longitud medida desde el centro del punto de soldadura hasta el borde de la chapa. Esta distancia ha de ser suficientemente pequeña para garantizar una unión efectiva en los bordes de las chapas, pero no puede ser tan pequeña como se desee, ya que si esta distancia es insuficiente, puede causar: 
               *Expulsión del material fundido por la junta, debilitando la soldadura.

               *Deformaciones de los bordes de las piezas, debido a la presión     
                 ejercida por los electrodos.

               * Deterioro de los electrodos, que se ensucian con gran facilidad.
 



La correcta ejecución de un punto de soldadura implica el seguimiento de una serie de pasos o ciclo de soldadura:

• Fase de posicionamiento y bajada (1). Es la operación en la que se produce el acercamiento de los electrodos hasta aprisionar las chapas a soldar, consiguiendo que éstas entren íntimamente en contacto, facilitando la ejecución de la soldadura.
 

• Fase de soldadura (2). Es la operación por la que se hace pasar la corriente eléctrica a través de las chapas a soldar, produciéndose así el calentamiento las zonas en contacto con los electrodos, para poder ejecutar la posterior forja del punto. 

  

• Fase de mantenimiento o forja (3). Operación posterior a la fase de soldadura, una vez finalizada ésta, en la que se incrementa la presión de los electrodos sobre las chapas, para, aprovechando el calentamiento producido en la zona de unión, conseguir la forja del punto y sus posteriores propiedades mecánicas.       
 

• Fase de cadencia o intervalo (4). Es la operación final del proceso, en la que se produce la reducción de la presión de los electrodos sobre las chapas ya soldadas, permitiendo la retirada de la máquina de soldadura y la vuelta a empezar para ejecutar un nuevo punto






Control de calidad.
Un especialista puede reconocer la calidad del punto de soldadura por su color, que debería estar entre azul oscuro y azul violeta, con el centro blanco.
La mejor forma de evaluar la calidad de un punto es proceder a su rotura. Si se produce un arrancamiento del material base, el punto está bien realizado; si se desprende reventado, no se ha efectuado adecuadamente el trabajo. Para ello, bastará con soldar unas probetas de chapa, de igual espesor y características que las de la chapa que hay que soldar, y proceder después a su rotura. Esta prueba es muy útil para una primera regulación del equipo cuando aún no se está familiarizado con él.





Todo el proceso se puede ver en este ilustrativo video




3.SOLDEO POR PUNTOS DE RESISTENCIA A UNA CARA.

Es la soldadura que se realiza aplicando sobre una de las chapas a unir un solo electrodo, y sobre la otra, una masa de superficie amplia. Esta soldadura se realiza en los lugares de la carrocería a los que no es posible tener acceso con la pinza de soldadura convencional. Es un tipo de soldadura que, generalmente, adolece de falta de propiedades mecánicas, debido a que la presión efectiva suele ser escasa, y el calentamiento no se reparte por igual en ambas chapas.

El paso de la corriente eléctrica se realiza cerrando el circuito con la colocación de una zapata de masa en la chapa opuesta a la que se le aplica el electrodo, y en una zona próxima a la de soldadura, ya que cuanto más distancia exista entre pistola y zapata de masa, la intensidad y el tiempo de soldadura deberán ser mayores. Para mejorar el paso de la corriente, la superficie metálica sobre la que se va a colocar la masa ha de estar libre de impurezas, por lo que es recomendable un esmerilado previo de esa zona, consiguiendo que la zapata de masa esté en contacto con la chapa viva. Asimismo, hay que asegurarse de que no existen conexiones metálicas con otros elementos, para evitar que se dañen, debido a la circulación de corriente a través de ellos.

Para que esta soldadura sea correcta, hay que asegurarse de que las chapas a soldar estén juntas, sin que quede ningún intersticio entre ellas, ejerciendo la presión sobre las chapas de forma manual.
Esta presión no va a ser todo lo efectiva que sería de desear; al ejercerse por un solo lado, puede provocar un pequeño combamiento de las chapas, con la separación correspondiente. Esto da lugar a un aumento importante de la resistencia de contacto entre chapas, lo que puede llegar a provocar su fusión, debido a la cantidad de calor generado.



4. EL EQUIPO DE SOLDADURA POR PUNTOS DE RESISTENCIA MULTIFUNCIÓN.






EQUIPOS
Independientemente de la estructura, ta
maño y tipo de equipo, todas las máquinas están diseñadas con los siguientes elementos básicos:

 — Un sistema de puesta bajo presión de las piezas a unir que proporciona a los electrodos uno fuerza fácilmente regulable: puede ser de accionamiento mecánico, hidráulico o neumático. Es el responsable del apriete de las piezas, modificando en cierto medida la resistencia de contado, y sobre todo de llevar o cabo la forja de la soldadura, al ser capaz de mantener el esfuerzo sobre las piezas, incluso tras el corte de la corriente. 
Un transformador eléctrico, cuya misión es transformar la tensión e intensidad de la corriente alterna de la red. De este modo, se consigue en la pinza una intensidad de varios miles de amperios.
 — Un sistema de corte de corriente y temporización, capaz de suministrar la energía deseada en el espacio de tiempo preciso. Los equipos empleados en la reparación de automóviles suelen ser portátiles. El cabezal, o pinza de soldadura, está unido a la unidad de alimentación mediante cables flexibles de longitud determinado. Dicho elemento es soportado manualmente por el operario durante la ejecución del trabajo.

Aparte de estos elementos, también tienen gran importancia los electrodos, los cuales deben reunir tres requisitos fundamentales: 
  • Buena conductividad eléctrica, paro evitar aumentos adicionales de temperatura. 
  • Tenacidad y alta resistencia mecánica a temperaturas elevadas, que impidan su deformación. 
  • Buena conductividad térmica, para que su refrigeración sea rápida.
Además del material, también hay que tener en cuenta la geometría de sus puntas; éstas tienen forma troncocónica; su sección delimita la zona de paso de la corriente y, por tanto, el diámetro del punto. 

 *Consideraciones para el manejo: Tensión de red estable 

  • Presión de aire 6 bares 
  • Alargadores de alimentación de suficiente sección 
  • No forzar conexiones 
  • Soplar con aire seco el interior de la máquina 
  • No tirar de cables de conexión para mover la máquina.

EL EQUIPO DE SOLDADURA POR PUNTOS PUEDE ESTAR DOTADO DE OTROS ACCESORIO PARA TRABAJAR POR RESISTENCIA ELECTRICA, ESTOS ACCESORIOS SON:



5. TRATAMIENTO TÉRMICO DE LAS DEFORMACIONES CONCENTRADAS. 

El tratamiento térmico es la aplicación de calor e inmediato enfriamiento para recoger estiramientos puntuales o provocar el tensado de la chapa. 

En el  tratamiento térmico de las deformaciones concentradas, se trata devolver un material a su forma original aplicándole calor en la parte que haya sufrido un recogido. Al aplicar calor en ese recogido o donde haya sufrido más tensión, va liberando dicha tensión y  es más fácil poder arreglar ese material hasta el punto de dejarlo muy parecido a lo que se encontraba antes de la deformación concentrada.
 Para producir el calentamiento de la chapa se pueden utilizar máquinas eléctricas de control electrónico, tipo multifunción, que pueden realizar entre otras la operación de calentamiento de la chapa.

Básicamente, estas máquinas constan de:

  1.  • Un transformador de corriente que adapta, mediante interruptores, las funciones necesarias en cada operación. Además permite regular la intensidad de corriente para cada aplicación. En algunos casos también permiten la regulación del tiempo de paso de la corriente aunque se mantenga pulsado el interruptor, con lo que se consigue mayor uniformidad en el calor aplicado a todos los puntos. 
  2. • Dos cables especiales que en uno de sus extremos disponen de conectores tipo Jak para su conexión con el transformador. En el otro extremo uno de ellos es el electrodo de masa, adaptado para permitir una fácil fijación a la chapa, y el otro una pistola o maneral aplicador, también llamado estuder, equipada con un adaptador que permite intercambiar los electrodos y los distintos útiles para utilizarlos según la aplicación. La pistola dispone de un pulsador de control para realizar la operación de una forma cómoda y eficaz. 

  • RECOGIDA DE CHAPA CON ELECTRODO DE COBRE 
Este método de reparación tiene una aplicación creciente, ya que los espesores de la chapa son cada vez más reducidos y la máquina tiene la posibilidad de aplicar pequeñas cantidades de calor con mucha rapidez. Se utifiza la misma fuente de energía que en el electrodo de carbono. También requiere que las superficies estén limpias de pintura u otros materiales que impidan el contacto del electrodo con la chapa. Según la geometrla de la punta de este electrodo, su superficie de contacto es mayor que en el electrodo de carbono, entre 10 y 15mm de diámetro.

Este método aplica calor allí donde sea necesario, enfriando la zona rápidamente con agua para conseguir la retracción. En algunos casos, se requiere un aplanado para eliminar las tensiones creadas por una contracción tan puntual.

El electrodo de cobre se utiliza mucho, por el mínimo espesor de chapa que requiere y la aplicación de pequeñas cantidades de calor con mucha rapidez.


6. TRATAMIENTO TÉRMICO DE LAS DEFORMACIONES EXTENDIDAS.


La pistola de soldadura también se utiliza para recoger sobreestiramientos de la chapa mediante la aplicación de un tratamiento térmico. Para ello, pueden utilizarse electrodos  de carbono,  estos se emplean en deformaciones amplias, ya que el calentamiento que se produce es mayor. La intensidad de soldadura se regula en la unidad de control, mientras que el tiempo se establece manualmente con el gatillo de la pistola.

   


Como se muestra en la animación, la chapa se estira a causa de un fuerte golpe o impacto con un objeto contundente.

Como veremos más adelante, el reparar golpes en chapa con grandes estiramientos conlleva la utilización de calor para solventar el estiramiento del material en la chapa de las carrocerías.

El problema es, que la chapa, al estar "estirazada o crecida", no la podríamos enderezar completamente, y habría que aplicarle tratamiento calórico.
Cuando la chapa resulta estirada por cualquier efecto mecánico, queda deteriorada (pierde parte de su residencia y también desaparece la nivelación de la supercie). En esta situación, es necesario restablecer sus propiedades estéticas y físicas.Cuando se trata de estiramientos, el método más eficaz es el recogido a través de un calentamiento local de la pieza. El calentamiento de la pieza se produce por la resistencia que el metal opone al paso de la corriente eléctrica. Cuando entran en contacto el electrodo y la pieza, esta se caliente rápidamente. El color rojo cereza de la chapa determina que se ha alcanzado la temperatura deseada y, con ello, la chapa ha aumentado de volumen. Puesto que la zona colindante está fría no permite que esta zona se expanda hacia los lados, por lo que este aumento solamente se realiza en su grosor. Cuando se enfría, mantiene su grosor y tira de todo su perímetro, produciendo así el recogido de la chapa.

Su efecto puede aumentarse:
  • Batiendo la zona colindante hacia el punto caliente cuando este se mantiene maleable.
  • Enfriando rápidamente el punto caliente, de tal forma que limite el relajamiento de la chapa y evite la transmisión de calor a la zona colindante. Para eliminar las tensiones propias de las dilataciones y contracciones puntuales que se producen en la estructura de la chapa, es recomendable que al terminar de recoger la chapa se eliminen las tensiones residuales con un ligero asentado de la chapa con la espátula de repasar. 
  • La aplicación de calor puede realizarse con electrodos de carbón   
  1. El electrodo de carbón está indicado para zonas amplias, de poco espesor y de perfil plano o ligeramente curvado.
    • RECOGIDA DE CHAPA CON ELECTRODO DE CARBONO
    El proceso de reparación necesita que las superficies estén libres de pintura u otros materiales que se interpongan al paso de la corriente eléctrica. Las superficies trabajadas mediante este procedimiento presentan pequeños surcos con chisporroteos, debidos al roce del electrodo caliente.Es aconsejable no mantener pulsado el interruptor de la pistola al colocar o retirar el electrodo de la chapa. Podría provocar fusiones no deseadas y afectar estéticamente a las superficies.
    Este método es eficaz en zonas planas o en aquellas que estén suavemente bombeadas donde la aplicación de calor debe ser muy controlada para no extender el daño. También resulta interesante en las superficies a las que es difícil acceder con herramientas pasivas.

    Con espesores muy finos, el procedimiento es práctico, pero pierde eficacia en espesores superiores a un milímetro o en zonas muy curvadas o con quebrantos.
    Este método de reparación solamente ha de utilizarse si no es posible realizar el recogido de otro modo, pues el calentamiento hace que la chapa pierda parte de su resistencia mecánica. Esta es la razón principal que justifica la necesidad de utilizar unas máquinas y técnicas determinadas para conseguir un desabollado correcto, y conservar las propiedades físicas que garanticen la reparación. 








    7. USO DEL EQUIPO MULTIFUNCIÓN PARA LA EXTRACCIÓN DE GOLPES.


    El Martillo de inercia: Se usa para retraer la abolladura por medio del acoplamiento del martillo de inercia sobre los elementos soldados como arandelas, clavos, etc.
    Con los equipos multifunción se realizan las operaciones de:
     • Soldadura de puntos por una sola cara 
     • Corregir superficies hundidas de la carrocería mediante soldadura de clavos, tornillos, etc., y la aplicación del martillo de inercia.
     • Recalcadura




    PROCESO PARA LA EXTRACCIÓN DE UNA ABOLLADURA CON MÁQUINA MULTIFUNCIÓN 



    •  Primero se analiza el daño, para realizar o una sustitución parcial o una reparación. Una vez decidida la reparación, se lija la zona dañada hasta que quede desnuda mediante el cleann strip.
    • Colocar el cable de masa lo más cerca posible de la superficie donde se vaya a soldar para que al realizar la soldadura el paso de corriente tenga la menor resistencia posible.
    •  Soldar los elementos de tracción (arandelas, clavos, estrellas, etc.) en función de las características del golpe y del esfuerzo que haya que realizar. La separación entre los elementos soldados no debe ser muy grande para que la superficie pueda restablecerse uniformemente
    •  Soldar el numero de elementos necesarios y acoplar el martillo de inercia para tirar elemento por elemento, o acoplando un pasador y una cadena a dos arandelas para tirar de una zona mas amplia a la vez, acoplar el martillo de inercia y lanzamos la masa que se encuentra en su eje hacia el exterior para traer la chapa a su forma original. 
    •  La fuerza que se aplicara va en función de la fuerza ejercida sobre la masa de inercia, y de la superficie en contacto.
    •  A la vez que estamos tirando de la chapa, debemos golpear con un martillo, las costillas de la chapa para liberar tensiones y facilitar el ajuste. 
    •  Una vez restablecido el hundimiento de la chapa, se quitan los elementos soldados girándolos sobre si mismos. 
    • Después usamos la lima de carrocero para verificar el estado de la superficie y eliminar los restos de las arandelas. 

    8. SOLDEO DE ROSCAS,SETAS Y OTROS ELEMENTOS DE FIJACIÓN DE AMOVIBLES. 

    Los equipos de soldadura multifunción ofrecen la posibilidad, entre otras, de soldar diferentes elementos de tracción (clavos, arandelas, etc.), sobre la chapa donde se ha producido la abolladura, para posteriormente retraer la zona hundida a una posición lo más cercana posible a la original. Se emplea cuando el desperfecto presenta resistencia para ser conformado y la pintura se ha deteriorado. 

    El Martillo de inercia está diseñado para retraer la abolladura por medio de la acción sobre elementos de tiro soldados (arandelas, clavos, etc.) El mecanismo está provisto de un eje sobre el que se puede desplazar una masa de inercia dentro de un recorrido determinado. Uno de los extremos del eje está roscado para acoplar diferentes adaptadores a través de los cuales se sueldan clavos, arandelas y remaches o tornillos, o los útiles para ejercer la fuerza de tracción sobre los elementos soldados. En el otro extremo del eje se puede acoplar la pistola para realizar la soldadura. El lanzamiento de la masa de inercia hacia el exterior provoca la fuerza de tracción sobre el elemento soldado.





    Conclusión

    Para reparar cualquier daño en la chapa es importante evaluar, tomar la decisión correcta sobre la técnica a utilizar procurando que las operaciones de reparación, se realicen en las condiciones adecuadas y se empleen las medidas de protección individual y colectiva necesarias.
    Este tipo de soldadura es muy importante en la fabricación industrial por la alta velocidad con la que se desarrolla el proceso, lo que permite adaptar diferentes tipos de máquinas de soldadura, en instalaciones que desarrollen cadenas de producción en serie. Otra de las ventajas que presenta la soldadura por puntos, es que las uniones se hacen de manera exacta, segura y rápida en materiales, como chapas, perfiles, barras y piezas estampadas.

    3 comentarios:

    1. Muy buen post. ¡Gracias! La verdad que empece hace poco con la soldadura y me compré en http://euroweld.es/ una máquina de calentamientopor resistencia y me encanta.

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    2. Buenas noches, será posible que me puedan enviar el video de proyección por resistencia, intento abrir el mismo pero no es posible

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    3. Buen día, trabajo en una fabrica de calentadores solares, tengo varias maquinas soldadoras por resistencia, por punto y de costura, he tenido algunos problemas con un componente llamado SCR, no tiene placa de datos este componente, podrían apoyarme para su identificación o si es posible suplirlo? este es mi correo personal aalva-81@hotmail.com

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