TIPOS DE UNIONES FIJAS

En esta entrada vamos a ver los diferentes proceso con los que podemos realizar una unión fija. Además de la diferentes disposiciones con las que podemos colocar las piezas para realizar las uniones.

DISPOSICIÓN DE LAS PIEZAS:

En cuanto a las diferentes disposiciones de las piezas, encontramos:

    1.- Uniones a solape: En esta disposición, las chapas se colocan una encima de la otra. La distancia que deben introducirse las chapa, debe ser la distancia correspondiente a cuatro veces el grosor de la chapa más fina. Sin embargo esta distancia puede ser mayor si la pieza soporta grandes fuerzas.

Esta unión a solape no es frecuente que se realice en zonas visibles, ya que la diferencia de altura provoca que sea necesario realizar diferentes procesos para disimularlo, lo que incrementa el tiempo y el coste.

    2.- Uniones a solape escalonado: Este tipo de unión es muy similar a la anterior, sin embargo en este caso en una de las chapas se produce un escalonamiento. Posteriormente se realiza la soldadura, que puede se puede realizar en el borde, o por medio de puntos (punto calado, punto tapón).

Este tipo de unión es muy utilizado en carrocería, sobre todo en las sustituciones parciales.

   

    3.- Uniones a tope: En este tipo de disposición, las chapas se colocan con los bordes juntos. Sin embargo la distancia entre las dos chapas debe ser la mitad del grosor de las chapas, para conseguir que por capilaridad el caldo o el material fundido sea capaz de calar.

Los diferentes procedimientos por los que se puede realizar la soldadura, son: cordón continuo, discontinuo, puntos,... Además es una disposición que acepta diferentes soldaduras (MIG, MAG, TIG, SMAW,...).

Dentro de las uniones a tope se puede complementar con un refuerzo.

   

    4.-Unión a tope con resaltes: Este es otro tipo de unión a tope. Sin embargo los bordes que se ponen en contacto presentan un angulo de 90º. La altura de los bordes depende de la máquina que se vaya a utilizar.

    5.- Uniones con refuerzo de bridas: Las bridas son unas chapas que se pueden colocar en el interior, o en el exterior de una pieza que se va a unir, con el fin de reforzar la soldadura.

El refuerzo con brida exterior consiste en unir los dos extremos de la pieza a unir, por medio de una soldadura a tope. Posteriormente la brida se coloca en el exterior y se suelda al exterior de la pieza.

En el caso del refuerzo con brida interior el proceso es idéntico  lo único que cambia es la posición de la brida, la cual se sitúa en el interior de la pieza.

MÉTODOS DE UNIÓN:

En este cuadro podemos ver los dos tipos de uniones fijas, y dentro de estas los diferentes procesos con los que se llevan a cabo:

1.- UNIONES SOLDADAS:

En la reparación de los vehículos la soldadura por puntos de resistencia es la más utilizada, sobre todo para la realización de sustituciones parciales. Además de ser una máquina fácil de utilizar, y que da lugar a una soldadura con un buen aspecto.
Este tipo de soldadura consiste en dos electrodos por los que pasan la corriente atravesando las chapas, esto lo combina con presión dando lugar a un punto de soldadura perfecto.

La soldadura por arco eléctrico es bastante utilizada, las diferentes máquinas que encontramos que realizan soldadura por medio de arco eléctrico, son:

• MIG/MAG: Estas dos siglas corresponden a dos máquinas de soldadura por arco eléctrico. Estas máquinas lo que hacen es dar calor a un hilo de cobre, el cual se pega a la pieza y las une. Dicho procedimiento hace que sea una soldadura con aporte de material, ya que la unión se realiza con un material que no es resultado de la fusión de las piezas. 

En la MAG a diferencia de la MIG, se realiza la soldadura en presencia de una gas protector que evita que la soldadura se contamine con el oxigeno que le rodea.

• TIG: La soldadura TIG es un tipo de soldadura que puede utilizar corriente continua, y alterna dependiendo de los diferentes materiales que vamos a soldar. Además puede realizar la soldadura con aporte de material, o sin él. 

Para realizar una soldadura con aporte o sin él, lo único que es necesario es cambiar el electrodo. En el caso de no realizar aporte utilizamos un electrodo de tungsteno, en cambio para una soldadura con aporte utilizaremos un electrodo de cobalto.
La soldadura TIG también presenta una gas para proteger la soldadura.

La soldadura oxiacetilénica, es la menos utilizada en la reparación de vehículos.
Este tipo de soldadura consiste en un soplete que utiliza oxígeno como comburente, y acetileno como combustible.
La forma para soldar piezas por este método, consiste en unir las piezas que se van a soldar, y darles calor con el soplete hasta que llega al punto de fusión de los materiales, uniendoles.

Otros tipos de soldadura que se emplean sobre todo en la fabricación de vehículos es la soldadura laser. Este tipo de soldadura consiste en un rayo de luz que se la hace pasar por una serie de lentes, haciendo que la luz se amplifique.
Este rayo se enfoca entre las dos chapas que se van a unir, haciendo que aumente la temperatura hasta el punto de fusión de las mismas. Posteriormente este caldo se va llevando a lo largo de unión.
La soldadura láser requiere menor preparación de bordes y en la mayoría de los casos no necesita material de aportación, por el contrario sí necesita que los extremos de la pieza estén perfectamente acabados, con muy buen ajuste y precisión de alineamiento. Además permite la localización exacta de la soldadura sobre la unión, con gran precisión, y presenta una menor extensión de la zona afectada por el calor y una menor distorsión térmica de las piezas soldadas.

También encontramos otro proceso como la soldadura por arco sumergido. En este caso tenemos una antorcha con un electrodo el cual lo colocamos sobre la zona donde queremos realizar la soldadura. Lo que hace esta máquina es crear un arco eléctrico desde el electrodo hasta la pieza. Además a medida que se realiza la soldadura la máquina va echando un tipo de escoria granulada.

Esta escoria protege el arco y el meta fundido del oxígeno atmosférico.

2.- UNIONES PEGADAS:

Las uniones pegadas que se pueden clasificar como uniones fijas son aquellas realizadas por adhesivos estructurales.
La unión de piezas mediante adhesivos estructurales es una operación que se ha introducido en el sector de la fabricación de vehículos debido a las grandes ventajas que aportan, en cuanto a calidad y prestaciones a los vehículos. Actualmente, son técnicas de unión que se emplean conjuntamente con la soldadura por puntos de resistencia en el ensamblaje de la carrocería.

Los adhesivos están indicados para su aplicación en la sustitución de paneles exteriores de la carrocería como, aletas, paneles de puertas, techos, sellados,...etc.

USO DEL ALUMINIO EN EL AUTOMÓVIL

Actualmente en el mercado podemos encontrar diferentes vehículos, que están formados en parte, o en su totalidad por aluminio.

Hasta hace no muchos años el material por excelencia usado en los vehículos era el acero, debido a que era un material con una gran resistencia, fácil de conseguir, con un precio asequible, y fácil de conformar y mecanizar.
Sin embargo la tendencia actual es reducir el peso de los vehículos para conseguir mejore prestaciones y consumos. Esto ha hecho que el acero haya comenzado a ser relegado de las primeras posiciones por otros materiales como el plástico, o el aluminio; debido a su menor peso.

Pese a ser los materiales idóneos para reducir peso, presentaban una menor resistencia que el acero. Para solucionar este problema se investigo, y se llegó a la conclusión de que las aleaciones eran la manera más eficaz de aumentar la resistencia del aluminio. 

Procesos de obtención:

    1.- Primera fase (proceso Bayer):  Bauxita --> Alúmina.
Para extraer el aluminio se parte de la bauxita, la cual contiene entre un 30 y un 54% de aluminio.
En el proceso Bayer se tritura la bauxita, a la cual se le añade una disolución caliente de sosa cáustica, la sosa arrastra con ella los componentes que constituyen el aluminio. El siguiente paso es decantar la disolución, con esta decantación lo que hacemos es dejar pasar solo a la sosa con los componentes del aluminio.
La solución resultante se precipita, separando la sosa del hidróxido de aluminio. Finalmente el  hidróxido de aluminio se calcina dando lugar a la alúmina.

    2.- Segunda fase (electrolisis): Alúmina --> Aluminio.
En esta fase lo que se consigue es separar la Alúmina en aluminio y CO2, a través de la electrolisis.
La electrolisis es un proceso mediante el cual se hace pasar gran cantidad de energía a través de un material para separar sus componentes.
Una vez que tenemos la Alúmina, la disolvemos con Criolita, para disminuir su punto de fusión; esta mezcla se introduce en una cubeta, donde se le hace pasar la corriente.
Cuando ya se he hecho pasar la corriente, en el cátodo tenemos el aluminio, y en el ánodo el CO2.

El aluminio, a diferencia del acero, es un material fácilmente reciclable, dando lugar a los aluminios de segunda generación. 
En este proceso el aluminio se recoge y se vuelve a fundir, esto implica que se necesita mucha menos energía que en la producción de aluminio a través de la bauxita. Además el aluminio de segunda generación presenta casi las mismas propiedades que el aluminio de la primera generación.
Este reciclaje también implica una reducción en el precio de este material.

Propiedades mecánicas del aluminio:

En la siguiente tabla se nos muestran los datos de las diferentes propiedades física y mecánicas del acero y el aluminio:

De esta tabla comparativa, podemos destacar del aluminio las siguientes propiedades:
    1.- Resistencia y ligereza: El aluminio presenta un bajo peso específico, lo que le hace ser un tercio más ligero que el acero.
Su resistencia no es tan grande como la del acero, sin embargo esta se puede modificar por medio de aleaciones.

    2.- Buena conductividad: Este material es un excelente conductor del calor, y de la electricidad.

    3.- Dúctil: El aluminio presenta una baja densidad, y punto de fusión. Estas dos propiedades hacen que cuando se encuentre fundido pueda ser procesado de diferentes formas.

Utilización del aluminio en el automóvil:

El  aluminio es un material que a comenzado a ser utilizado en vehículos de grandes prestaciones, sobre todo en bloques de motor, culatas, elementos mecánicos , radiadores,...
Posteriormente Rover comenzó a utilizar el aluminio en la fabricación de sus vehículos, debido al excedente que había en esa época.

Hasta hace unos años el aluminio solo se encontraba en modelos exclusivos,como Ferrari, Jaguar,... Sin embargo el uso de este material en carrocerías enteras se ha extrapolado a vehículos fabricados en serie, como: Audi A8, A2, R8, Mercedes SLS, Land rover Defender,...

También encontramos vehículos que presentan piezas fabricadas con aluminio (capó, puertas, aletas, portones, techos, llantas, parachoques...), los vehículos que montan estas piezas, son: Audi A6, Renault Espace, Toyota Prius, Porsche Panamera, Range rover,... 

Las aleaciones de aluminio más utilizadas en el automóvil, son:

    1.- Aluminio-bronce: Los bronces de aluminio son valorados debido a su resistencia más alta a la solicitación mecánica y a la corrosión con respecto a la de otros bronces.Además muestra índices bajos de corrosión en condiciones atmosféricas, y buena resistencia a temperaturas altas.
Aplicaciones: tornillería, llantas,...
    
    2.- Aluminio-Cobre: Esta aleación aumenta las propiedades mecánicas del material, además de reducir la corrosión.
Aplicaciones: Pistones.

    3.- Aluminio-Silicio: La aleación de aluminio y silicio le otorga al material una alta resistencia a la corrosión, y un bajo coeficiente de expansión.
Aplicaciones: Pistones forjados.

    4.- Aluminio-Magnesio: La adición del magnesio le otorga al aluminio de una buena resistencia en general, buena soldabilidad, y resistencia a la corrosión.
Aplicaciones: Conductos de aceite.

    5.- Aluminio-Manganeso: Esta aleación presenta una buena soldabilidad, y resistencia a la corrosión.
Aplicaciones: Cárter.

Ventajas e inconvenientes del aluminio frente al acero:

- Ventajas:
    1.- El aluminio es un material muy ligero, ya que posee un peso especifico tres veces menor  que el acero.

    2.- Este material tiene unas buenas propiedades de reflexión, tanto del calor, como de la luz.

    3.- El aluminio es un material muy dúctil, ya que presenta una densidad y un punto de fusión muy bajo, lo que hace que pueda procesarse de diferentes maneras. 
Esta ductilidad hace que los productos de aluminio se fabriquen en una fase muy próxima al diseño final del producto.

    4.-El aluminio es 100% reciclable sin merma de sus cualidades. La recuperación del aluminio al final de su vida útil necesita poca energía, sólo un cinco por ciento de la energía que fue necesaria para producir el metal inicial.

    5.- Este material presenta una gran resistencia a la corrosión, ya que el aluminio crea alrededor suyo una capa natural de óxido que retarda la acción de la corrosión.

- Inconvenientes:
    1.-  El aluminio es un material que en estado puro, con un mismo espesor es tres veces menos resistente que el acero. 

    2.- En cuanto a la soldabilidad, el aluminio es muy difícil de soldar, ya que en el exterior de las piezas de aluminio se forma una capa de alúmina que aumenta el punto de fusión y resulta muy difícil realizar la soldadura. Sin embargo ciertas aleaciones permiten mejorar esta propiedad.

    3.- Este material tiene un precio mucho más elevado que el acero, debido a su proceso de obtención.

    4.- Las piezas de aluminio son difíciles de reparar, ya que cuando sufre un impacto se produce un endurecimiento del material, provocando una mayor rigidez y una mayor dificultad a la hora del desabollado.
Además las herramientas que se emplean en los trabajos con piezas de aluminio, deben ser especiales y sólo utilizadas para este material, ya que se puede contaminar con otros materiales, pudiendo provocar una corrosión de contacto en el aluminio.