Tipos de Uniones en Automoción: Ventajas, Técnicas y Aplicaciones

CUESTIONES TEMA 3

1. Define los tipos de uniones presentes en el automóvil

– Uniones amovibles: permiten retirar de su emplazamiento las piezas que unen tantas veces como sea necesario.

– Uniones articuladas: dejan cierta libertad de movimiento entre los elementos.

– Uniones fijas: no permiten la separación de los elementos unidos una vez ejecutada la unión. Para retirarlos sería preciso destruir el sistema de unión, causando daños a las piezas.

2. Nombra los tipos de uniones fijas, móviles y articuladas

– Uniones fijas: soldadura por puntos de resistencia, MIG-MAG, MIG-Brazing, láser, láser-híbrida, remaches sólidos, ciegos y autoperforantes, adhesivos, uniones plegadas y clinchado.

– Uniones móviles: mediante tornillos o grapas.

– Uniones articuladas: mediante pasadores.

3. Ventajas de la soldadura por resistencia eléctrica

Rapidez de ejecución.
Ausencia de deformaciones y cambios estructurales en el material, pues el calentamiento es reducido y limitado.
Gran resistencia final de la unión.
No precisa de repaso ni operaciones finales de acabado.
Facilidad de manejo y bajos costes de formación en operaciones manuales.
Fácil desmontaje posterior.
Mejores garantías anticorrosivas.

4. ¿De qué factores depende la resistencia de este tipo de soldadura?

El tipo de material a soldar y, con ello, la conductividad eléctrica.
La textura superficial de las chapas.
La presencia y composición de posibles óxidos superficiales.
El grado de limpieza de la superficie.
Presencia de tratamientos o recubrimientos superficiales, lubricantes…

5. Ventajas de la soldadura MIG-MAG

Es económicamente rentable.
Pueden unirse materiales difíciles de soldar mediante otras técnicas.
El arco y el lecho de fusión son claramente visibles.
Permite ejecutar soldaduras en todas posiciones.
El lecho de fusión se encuentra protegido por una campana de gas, lo que evita problemas posteriores.

6. Parámetros del proceso MIG-MAG

Tensión: se regula directamente en el propio equipo en función del espesor a soldar y del diámetro del hilo.
Velocidad de alimentación del hilo: el binomio tensión-velocidad del hilo debe permitir un arco estable.
Intensidad del arco: cuanto mayor sea la velocidad del hilo, mayor será también la intensidad del arco y mayor la tasa de deposición, es decir, la velocidad a la que se fundirá el hilo.
Polaridad: normalmente se trabaja con polaridad inversa, es decir, negativo a pieza y positivo a electrodo.
Gas de protección: su principal misión es proteger el lecho de fusión del aire atmosférico, también tiene una incidencia directa en la estabilidad del arco.

7. Soldadura dura MIG-Brazing. Características y aplicaciones

Es una soldadura por difusión y no por fusión; es decir, solo se funde el metal de aportación, sin llegar a fundirse los metales base a unir. Se trabaja con temperaturas de fusión notablemente inferiores a la temperatura de fusión del acero, en nuestro caso, no superiores a 450 grados pues, en caso contrario, se trataría de soldaduras blandas. La unión se lleva a cabo mediante un pegado metalúrgico entre los metales a unir y el metal de aportación; este fluye entre los metales base, llenando la junta por capilaridad. En esta técnica hay que tener en cuenta dos circunstancias: que el metal de aportación moje al metal base, y que además, se dé un mecanismo de capilaridad. Estos son los motivos por los que en este tipo de soldadura es muy importante la selección del metal de aportación, el diseño de la junta y la preparación de los sustratos.

8. Ventajas de la soldadura dura MIG

No ocasiona cambios estructurales destacables, especialmente en los aceros de altas prestaciones.
Menor distorsión y deformación de los paneles soldados.
Menor evaporación del cinc.
La zona circundante al cordón queda protegida por la acción galvánica del cobre.
Permite absorber mayor tolerancia en las uniones.
La transferencia del metal se produce sin ningún cortocircuito, lo cual da lugar a una soldadura con muy pocas salpicaduras.
El acabado de la junta, en caso necesario, es más fácil, dado que el material de aportación es blando.
Se produce un buen sellado a lo largo de la junta.

9. Parámetros de la soldadura dura MIG

Equipamiento: se requiere de una máquina para soldadura MIG-MAG, dotada de una camisa para la alimentación de hilo de teflón.
Material de aportación: son aleaciones a base de cobre, tratándose, por lo tanto, de una soldadura heterogénea. Existen dos hilos de uso generalizado, una aleación de cobre y silicio o una aleación de cobre y aluminio.
Gas de protección: el recomendado es el argón puro, aunque a veces se puede utilizar una mezcla de argón y hasta un 18% de CO₂.
Operativa: emplear una menor velocidad de hilo que con la MIG convencional, pues no es necesario un arco con tanta energía, utilizar valores de tensión inferiores, dando lugar a arcos más cortos, si se utiliza un equipo sinérgico o con arco pulsado muchos de los parámetros especificados pueden ser programados en el equipo, es recomendable la soldadura por empuje pues, de este modo, se precalienta el metal base favoreciendo la evaporación del cinc y reduciendo la creación de poros.

10. Soldadura por láser. Definición y ventajas

La soldadura láser es un proceso versátil y potente, que puede ser utilizado para realizar soldaduras por resistencia, por fusión y difusión. Se utiliza para la unión de diferentes materiales. Ventajas:

El aporte específico de energía al material es muy bajo.
Es posible ejecutar soldaduras en zonas de difícil acceso.
La velocidad de soldadura es rápida, por lo que se traduce en una alta productividad y en una excelente reproducción de la junta.
La estrechez y limpieza del cordón evita operaciones posteriores de acabado.
Alta rigidez de la junta en el cordón continuo, aspecto positivo desde el punto de vista del comportamiento frente a un choque.
El láser facilita la automatización e integración del proceso de trabajo.
Da lugar a ahorros de peso mediante el uso de desarrollos de estampación a medida (tailored blanks).

11. Soldadura por láser híbrida. Características finales

Lecho de fusión mayor en comparación con la soldadura láser, lo que va a permitir ejecutar soldaduras en las uniones con mayor tolerancia de la junta.
Alta estabilidad del proceso.
Alta velocidad de soldadura.
Buena fluencia en los bordes de la unión.
Grandes volúmenes de producción.
Buenas propiedades metalúrgicas.

12. Estampación a medida. ¿Qué es y qué ventajas tiene?

Esta tecnología consiste en la utilización de diferentes tipos de acero o en variar los espesores de la chapa para la fabricación de una misma pieza. Esta combinación desarrolla las piezas a medida, aprovechando las mejores propiedades o calidades del acero allí donde sean realmente necesarias. Así, no solo se reduce el peso del producto final, sino que también se facilita la interacción de las piezas, eliminándose la presencia de refuerzos y elementos rigidizadores. Ventajas:

Debido a la mejor utilización del material, se reduce su cantidad y el número de componentes de la carrocería y, con ello, el peso final.
Disminuye el número de uniones y puntos de soldadura.
Se reduce el número de matrices necesarias.
Se reduce el tiempo de desarrollo y los costes de fabricación.
Se mejora la estabilidad dimensional, la integridad estructural y la seguridad.

13. Características del remachado

Se puede utilizar sobre diferentes materiales.
Puede usarse para diferentes propósitos, no solo como elemento de unión.
Está disponible en una gran variedad de geometrías, tamaños y acabados.
El coste de producción no es excesivo.

14. Tipos de remaches

Remaches sólidos: consisten en un cuerpo cilíndrico de alma llena, disponiendo en uno de sus extremos de una cabeza preformada. La segunda cabeza se creará mediante un proceso de conformación por deformación plástica, bien sea mediante un recalcado manual o mediante máquina específica. Su colocación solamente podrá realizarse en aquellas zonas donde se tenga accesibilidad por ambos lados. Los remaches sólidos pueden clasificarse de acuerdo a la forma de su cabeza: cabeza avellanada plana, cabeza redonda, cabeza en forma de seta, cabeza redonda estrecha, cabeza cilíndrica, cabeza en gota de sebo.
Remaches ciegos: en la industria del automóvil este remache está muy generalizado en todo tipo de carrocerías. Consisten en un cuerpo cilíndrico, tubular y ciego, que aloja en su centro una espiga o vástago, cuya cabeza cerrará dicho cuerpo cilíndrico. Este vástago hará las veces de mandril y, al aplicarle una fuerza de tracción, su cabeza embutirá el cuerpo del remache, formándose la cabeza de cierre. Características: no es necesario que haya acceso por las dos caras del elemento a unir, requiere un pretaladrado previo de las chapas a unir, tiene una alta capacidad para soportar carga en la unión de paneles delgados.
Remaches autoperforantes: tienen una gran utilización en el remache de carrocerías de aluminio. Esta técnica no requiere de ningún taladro previo de las piezas a unir. Con el empleo de remachadoras específicas dotadas de un punzón y una matriz en forma de tronco de cono se realiza la unión en único paso, mediante una acción combinada de corte y remachado.

15. Ventajas del uso de adhesivos

Distribución más uniforme de cargas, reduciéndose la concentración de tensiones.
Uniones más rígidas que la soldadura por puntos y las uniones mecánicas.
Posibilidad de unir materiales disimilares con diferentes coeficientes de dilatación, siempre que se seleccione un adhesivo con la elasticidad necesaria.
Reducción del peso en las grandes zonas de unión.
Posibilidad de realizar uniones no conductoras de la electricidad, evitando problemas de corrosión.

16. Particularidades del empleo de adhesivos

Influencia del tiempo en las propiedades de la unión.
Preparación adecuada de los sustratos a unir.
Baja resistencia a determinados tipos de esfuerzos.
Resistencia limitada, debiéndose compensar en ocasiones con grandes áreas de unión.

Al efectuar una unión con adhesivos, se ha de comenzar por seleccionar la más apropiada para la aplicación concreta, así como realizar el diseño de la junta de forma específica para este sistema de unión, de acuerdo al tipo de esfuerzos que ha de resistir. Los adhesivos más utilizados en la industria son los polímeros orgánicos y las resinas epoxy.

17. Uniones plegadas

Las uniones plegadas o engatilladas permiten unir los bordes de dos piezas de chapa doblándose sobre sí mismas una o más veces. Se aplican, generalmente en chapas delgadas de espesores comprendidos entre 0.5 y 0.9 mm. Es el sistema de unión típico de los paneles de puerta, los cuales van engatillados en todo su contorno, combinándose con un adhesivo semiestructural para reforzar la unión. Se trata por lo tanto de una técnica de conformación por deformación plástica en frío. La calidad de los resultados y el radio mínimo de doblado va a depender de factores como el tipo y las propiedades del material a doblar, espesor de la chapa y utillaje y parámetros del proceso de conformación. En este tipo de uniones se debe garantizar la estanqueidad de la junta mediante selladores de poliuretano adecuados. En fabricación, este tipo de unión se lleva a cabo mediante prensas; en reparación, el chapista lo realizará manualmente con la acción combinada del tas y el martillo.

18. Clinchado. Definición y fases

Es una técnica de unión directa de materiales, generalmente chapas, mediante un proceso de conformación local, que no requiere ningún elemento de unión extra. Un punzón incide sobre las dos chapas que se van a unir, empujándolas hacia el interior del cuerpo de la matriz, amoldándose al mismo. Da lugar a la creación de una especie de botón produciendo un cierre entre ambas chapas.

Fase 1: el punzón y el pisador se desplazan hacia abajo hasta entrar en contacto con las chapas. Estas quedan fijadas por la fuerza del pisador.
Fase 2: el punzón se desplaza hacia abajo, haciendo que el material fluya hacia el cuerpo de la matriz, formándose una copa.
Fase 3: finalmente, el espesor inferior de la copa se reduce, forzando al material en dirección lateral hasta formar el bajo-corte.
Fase 4: después de alcanzar la máxima fuerza o un desplazamiento dado, el punzón se retira. La unión queda concluida, sin necesidad de ningún acabado posterior.

19. Ventajas e inconvenientes de las uniones roscadas

Ventajas:

Proporcionan una unión de alta resistencia.
Su coste es relativamente bajo y están disponibles en una amplia gama de calidades, tipos y formas.
Dan lugar a una unión reversible.

Inconvenientes:

Incrementan el peso de la estructura en relación a otros sistemas de unión.
La unión es susceptible a cargas dinámicas, pudiéndose llegar a perderse la unión por vibraciones y fatiga.
Requieren mantenimiento (aprietes).
En muchos casos, la necesaria realización de taladros para su colocación debilita los soportes.

20. Recomendaciones y normas de uso de los destornilladores

El mango ha de estar en buen estado, con superficies prismáticas o con surcos o nervaduras para transmitir el esfuerzo de torsión a la muñeca.
El destornillador ha de ser del tamaño adecuado al tornillo a manipular.
Su punta ha de estar en perfectas condiciones.
Deben utilizarse solo para apretar o aflojar tornillos, nunca a modo de punzón, palancas o cuñas.
El espesor, la anchura y la forma ha de estar ajustada a la cabeza del tornillo.

21. Unión mediante grapas. Usos y ventajas

Las grapas sirven para la fijación de elementos de tapicería y guarnición interna o para la colocación de molduras y embellecedores exteriores. Dichas grapas se colocan a presión sobre orificios practicados directamente en la chapa de la carrocería. El chapista debería conocer el tipo de grapa empleado para evitar daños o roturas cuando proceda a desmontar algún accesorio. También han hecho su aparición grapas específicas empleadas para la fijación de aletas delanteras, cuando estas están fabricadas en material plástico y el resto de la carrocería en acero. La ventaja es, que ante un impacto de cierta importancia, permitirán que la aleta se desacople de la carrocería para evitar causarle daños, reduciendo así los costes de fabricación.

RESPUESTAS

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