Soldadura por puntos

Introducción

Soldador de punto.

La soldadura por puntos es un método de soldadura por resistencia que se basa en presión y temperatura, en el que se calienta una parte de las piezas a soldar por corriente eléctrica a temperaturas próximas a la fusión y se ejerce una presión entre las mismas. Generalmente se destina a la soldadura de chapas o láminas metálicas, aplicable normalmente entre 0,5mm y 3mm de espesor.

El soldeo por puntos es el más común y simple de los procedimientos de soldadura por resistencia. Los materiales bases se deben disponer solapados entre electrodos, que se encargan de aplicar secuencialmente la presión y la corriente correspondiente al ciclo produciendo uno o varios puntos de soldadura.

Características del proceso

Esquema soldadura por puntos

Es un tipo de soldadura que se cataloga por soldadura sin fusión del metal base a soldar, se considera un proceso en el cual los electrodos utilizados no son consumibles, además no se necesita material de aporte para que se produzca la unión entre las dos piezas, se considera un tipo de soldadura rápida, limpia y fuerte.

El material utilizado de los electrodos es una aleación de cobre con Cd, Cr, Be, W con objeto de que presente una baja resistencia y una elevada oposición a la deformación bajo una presión estando su dureza comprendida entre 130 y 160 HB.

También este tipo de soldadura necesita de un transformador donde la bobina secundaria suministra un voltaje a los electrodos de 1V a 10V y una gran corriente, debido a que generalmente la resistencia de las piezas a soldar es muy baja por tanto la corriente que debe pasar por la zona a soldar debe de ser del orden de los 500 amperios.

Proceso de soldadura

El principio de funcionamiento de este proceso consiste en hacer pasar una corriente eléctrica de gran intensidad a través de los metales que se van a unir. Como en la unión de los miemos la resistencia es mayor que en el resto de sus cuerpos, se genera el aumento de la temperatura en juntura, Efecto Joule (Q = I^2 R t).

Donde:

Q = Cantidad de calor generado (J) I = Intensidad de la corriente de la soldadura (A) R = Resistencia eléctrica de la unión a soldar (Ω) t = Tiempo durante el cual circula la corriente (s)

Aprovechando esta energía y con una determinada presión se logra la unión. Solamente se obtienen soldaduras uniformes si las chapas a soldar están limpias, los óxidos superficiales son causa de variaciones en el tamaño y resistencia de los puntos de soldadura. Esto es especialmente cierto en el aluminio. La presencia de óxidos o suciedad puede aumentar diez veces o mas la resistencia total entre los puntos de los electrodos.

La soldadura por resistencia es aplicable a casi todos los metales, excepto, zinc y plomo. Junto con la soldadura MIG-MAG son los dos procesos de soldadura en los cuales existe un mayor nivel de automatización robotizada.

Parámetros a considerar

Para este tipo de soldadura se deben de tener en cuenta varios parámetros regulables:

1. Intensidad-tiempo de soldadura

2. Resistencia eléctrica de la union

3. Presión de apriete

4. Geometría de los electrodos

La intensidad es el factor más influyente en el calentamiento final. Para una soldadura rápida se necesita más intensidad y menos tiempo y viceversa. El parámetro correspondiente a la resistencia eléctrica de la unión, es un parámetro a tener en cuenta pues influye directamente en la cantidad de calor generado en la soldadura. A mayor conductividad eléctrica menor resistencia al paso de la corriente (Aumento de la intensidad). Los factores que influyen en la resistencia eléctrica son:

La temperatura, cuyo aumento provoca una disminución de la resistencia. La fuerza aplicada a los electrodos, que al aumentar la presión a las piezas a unir, provoca la disminución de las resistencias de contacto. El estado superficial de las superficies a unir, su limpieza y la eliminación de rugosidades ocasión menores resistencias de contacto. El estado de conservación de los electrodos, cuyo desgaste y deterioro provoca el aumento de las resistencias de contacto con las piezas a unir. La presión de apriete, también se considera un parámetro muy importante ha tener en cuenta.

Al inicio de la soldadura la presión debe de ser baja, con una resistencia de contacto elevada y calentamiento inicial con intensidad moderada. Esta presión debe de ser suficiente para que las chapas a unir tengan un contacto adecuado y se acoplen entre si. Iniciada la fusión del punto de la resistencia de contacto es la zona delimitada por los electrodos, la presión debe de ser alta para expulsar los gases incluidos y llevar la forja del punto.

Las presiones excesivamente bajas son consecuencia de una forja deficiente además de altas resistencias de contacto produciendo salpicaduras, proyecciones, cráteres y pegaduras. Por el contrario, una presión excesivamente alta puede producir una expulsión del metal fundido y una disminución de la resistencia, además de esto también puede producir, una baja resistencia de contacto, huellas profundas en la chapa, partículas de material del electrodo desprendidas y una deformación plástica de los electrodos.

Equipo necesario

Los elementos que componen una maquina de soldadura por puntos son los siguientes:

• Sistema de puesta bajo presión de las piezas a unir.
• Transformador eléctrico generador de intensidad.
• Sistema de paro o temporizador.

Electrodos

Los electrodos utilizados en soldadura por puntos puede variar en gran medida dependiendo de la aplicación que vallamos a realizar, cada tipo de electrodo tiene una función diferente.

• Electrodos de radio se utilizan para aplicaciones de alta temperatura.
• Electrodos con una punta truncada se utilizan para altas presiones.
• Electrodos excéntricos se utilizan para soldar esquinas, o para llegar a rincones y espacios pequeños.
• También hay electrones para poder acceder al interior de la pieza a soldar

Fases de las soldaduras por puntos

1. Colocación de las chapas a soldar entre las pinzas.
2. Bajada de los electrodos, que corresponde al tiempo que transcurre desde la operación de acercamiento de los electrodos hasta que comienza el paso de la corriente
3. Tiempo de soldadura, que consiste en el tiempo durante el cual esta pasando la corriente eléctrica.
4. Tiempo de forja, es el tiempo transcurrido entre el corte de la corriente y el levantamiento de los electrodos.
5. Tiempo de enfriamiento, consiste en la desaparición de la presión además de los electrodos.

Efectos en los materiales

El proceso de soldadura por puntos tiende a endurecer el material, hacer que se deforme, reducir la resistencia a la fatiga del material, y puede estirar el material. Los efectos físicos de la soldadura por puntos puede crear fisuras internas y grietas en la superficie. Las propiedades químicas afectadas son la resistencia interna del metal y sus propiedades corrosivas.

Metales soldables

La soldabilidad de los metales y aleaciones depende de su resistencia eléctrica. De acuerdo con este criterio, los diversos materiales pueden agruparse en dos tipos:

• De elevada resistencia eléctrica y baja conductividad térmica, como los aceros, que se sueldan con intensidades relativamente pequeñas y tiempos de paso largos.
• De baja resistividad eléctrica y elevada conductividad térmica, tales como el aluminio y sus aleaciones y las aleaciones de cobre que se sueldan con altas intensidades y tiempos muy cortos.

Los aceros suaves se sueldan fácilmente, al igual que los de bajo contenido en elementos especiales. Los aceros de temple son soldables, pero precisan un recocido después de soldar debido a que por el rápido enfriamiento la soldadura se vuelve frágil. Este recocido se realiza automáticamente en algunas máquinas de soldar.

Los aceros inoxidables al cromo-níquel se sueldan muy bien con una corriente moderada, fuerte presión y un tiempo de soldadura corto y preciso. El níquel y sus aleaciones se sueldan fácilmente con una intensidad muy elevada.

El aluminio, el magnesio y sus aleaciones pueden soldarse a condición de que se emplee una corriente muy intensa durante un tiempo muy corto y se controle rigurosamente la cantidad de energía suministrada.

El latón se suelda mas fácilmente que el aluminio aplicando una corriente elevada durante un tiempo corto. El zinc y sus aleaciones son delicadas de soldar por su baja temperatura de fusión. El cobre es imposible de soldar con cobre. En mejor de los casos, la soldadura es muy mala. Las aleaciones rojas y los bronces fósforos se sueldan mejor.

Los metales y las aleaciones de distinta naturaleza son soldables por puntos si forman una aleación y sus temperaturas de fusión no son muy diferentes.

Soldadura por puntos mediante robot

Robot soldadura por puntos

Estamos ante brazos robots manejados mediante ordenador, en la punta del brazo se les añade un sistema de soldadura por puntos, o cualquier otro que queramos utilizar, dependiendo de nuestro producto a soldar. estos brazos ofrecen máxima precisión y alta velocidad, así como la posibilidad de instalarlos en una linea de montaje con una función programada.

Aplicaciones

La soldadura por puntos, se utiliza para cualquier tipo de chapa,pero la mas importante se encuentra en la del automóvil. La soldadura por puntos también se utiliza en la ciencia de la ortodoncia, donde el equipo utilizado es un soldador por puntos pero pequeña escala ya que cambia el tamaño de metal. Otra aplicación es la unión por correas en la soldadura de pilas.

Véase también

• Soldadura por roldanas

Enlaces externos

• http://www.cientificosaficionados.com/tbo/puntos/soldadura.htm
• http://www.elchapista.com/soldadura_por_puntos_en_las_carrocerias.html
• http://www.esab.es/es/sp/education/procesos-soldadura-puntos.cfm
• http://www.slideshare.net/cemarol/soldadura-por-puntos-de-resistencia-presentation-810613
• http://www.interempresas.net/Robotica
• http://maquinasdesoldar.com.ar

Bibliografía

• Libro 234 de la universidad Jaume I editorial materials Tecnologia mecanica: Procesos de conformado con arranque de viruta y soldadura de metales
• Libro Uniones y soldaduras provisionales y permanentes editorial CEAC.