Conozca los métodos de unión para el ensamble de carrocerías

Repasamos las formas en que se conforman las diferentes piezas de las carrocerías automotrices.

La técnica de fabricación y armado de automóviles viene modernizándose a grandes pasos, especialmente por el uso de nuevos materiales que requieren de nuevos métodos de unión de sus piezas.

En la actualidad, más allá de la tradicional soldadura y sus diferentes formas, se apela a métodos mecánicos y químicos, los cuales permiten el ensamblaje o montaje de una o varias piezas de la carrocería entre sí.

El método de unión está condicionado por la naturaleza de los materiales por unir, la función que van a cumplir las piezas dentro de la estructura y la accesibilidad.

Asimismo, en un vehículo podemos encontrar tres tipos de unión: fijas, las cuales no permiten la separación de las piezas luego de ser unidas; amovibles, que permiten retirar las piezas cuantas veces se requiera; y articuladas, que dan algún tipo de libertad de movimiento entre las piezas.

Inicialmente, repasemos los diferentes tipos de unión, comenzando por la soldadura, para luego pasar a los métodos mecánicos y finalmente, los químicos.

Método físico: la soldadura

Soldadura por puntos de resistencia

Es el principal método de unión empleado entre piezas de la carrocería, el cual se fundamenta en aplicación de presión y aumento de la temperatura. Las zonas que se van a soldar se calientan por medio de corriente eléctrica y ejerciendo presión al tiempo entre las mismas. La temperatura alcanzada en el proceso es próxima a la fusión del material. Es ampliamente utilizada en la unión de chapas o láminas metálicas, entre los 0,5 y 3 mm de espesor. Se pueden encontrar de 2.000 a 3.000 puntos de soldadura en un automóvil.

Las ventajas de su uso son rapidez en la ejecución y un tiempo inferior a un segundo por soldadura, no requiere de material de aporte, gran resistencia de unión y no requiere de operaciones de rectificado ni acabado.

Soldadura mig/mag y dura-mig (mig-brazing)

La soldadura MIG/MAG (Metal Inert Gas/Metal Active Gas), hace referencia al uso de un gas protector que es inerte o activo. Es una técnica de soldadura de hilo, que consiste en un arco eléctrico que se da entre el electrodo y la pieza que se va a soldar, bajo la protección de un gas (argón, helio, CO₂, O₂, N₂), evitando oxidación y porosidad sobre la pieza. Esta soldadura se utiliza para la fabricación y reparación de carrocerías en acero y en aluminio.

Este tipo de soldadura presenta ventajas como que puede unir materiales difíciles, no necesita tratamientos adicionales debido a que el calor está localizado y permite realizar soldaduras en todas las posiciones.

La soldadura dura MIG-BRAZING que se realiza con equipo MIG, surgió debido a que en la actualidad las carrocerías están fabricadas en aceros recubiertos por una capa de zinc para contrarrestar la corrosión. Debido a esto, la soldadura MIG convencional no es adecuada, ya que el arco eléctrico alcanza una temperatura de 1.700 °C y la temperatura de evaporación del zinc es de 910 °C.

Por lo anterior, la soldadura se da por difusión, que consiste en la fundición del metal de aporte con fluencia del mismo entre los metales que se van a unir, alcanzando una temperatura superior a 450 °C.

Por ser una soldadura de menor energía presenta ventajas como que no genera cambios estructurales, ocasiona menor deformación y distorsión en los paneles soldados, es una soldadura con pocas salpicaduras y permite mayor tolerancia de las uniones.

En cuanto al material de aporte, se usan aleaciones a base de cobre y silicio, y cobre con aluminio. Por el lado del gas de protección, se recomienda el argón puro; sin embargo, en algunas aplicaciones se usa con un 18% de CO₂ con el fin de mejorar la estabilidad el arco.

Soldadura láser

Es un potente proceso que permite realizar soldadura por puntos de resistencia, por fusión y difusión. También puede interactuar con cualquier material gracias a que la densidad de energía del haz láser se da por la concentración de las ondas de luz y no de electrones, lo que hace que no requiera conductividad eléctrica y que no se vea afectada por el magnetismo.

Dentro de la soldadura láser, se encuentra la soldadura por penetración y por conducción. La soldadura por penetración se da gracias al vapor que se genera al incremento de temperatura del metal por encima del punto de ebullición. La presión del vapor abre un conducto alrededor del haz láser, que atrapa casi toda la radiación, convirtiéndola en calor, lo que en la práctica da una soldadura profunda y estrecha.

La soldadura por conducción es un proceso óptimo para pequeños espesores, a diferencia de la de penetración, que consigue una baja radiación, lo suficiente para fundir el metal, pero no para vaporizarlo.

La densidad de energía del haz láser es por concentración de las ondas de luz.

Método mecánico: los remaches

Remaches sólidos (cilíndricos)

Consisten en una pequeña pieza metálica o plástica con una cabeza preformada, seguida por un cuerpo cilíndrico de alma llena, que se introduce por un orificio practicado entre las piezas que se van a unir y, mediante el uso de una herramienta especializada, se forma una segunda cabeza mediante conformado por deformación plástica, recalcado manual o con una máquina específica. Se clasifican por su cabeza, como se muestra en la siguiente tabla.

Remaches ciegos

Consisten en un cuerpo cilíndrico que en el centro tiene una espiga, la cual cerrará el cuerpo, ya que hará de mandril y al aplicarle una fuerza de tracción, la cabeza embutirá el cuerpo del remache, creando la cabeza de cierre.

Remaches autoperforantes

Es un método muy común, sobretodo en carrocerías de aluminio. Se da mediante remachadoras dotadas de un punzón y una matriz en forma de tronco de cono. La unión se da mediante la acción conjunta de corte y remachado.

Adicionalmente, se pueden encontrar remaches sólidos y semitubulares: los primeros realizan una perforación completa de las chapas, mientras que los segundos solo perforan la chapa superior y, de manera parcial, la inferior mediante el conjunto del punzón y la matriz.

Método químico: los adhesivos

Las resinas epoxy

Compuesto por una resina y un endurecedor, y dependiendo de su presentación, hay resinas monocomponentes o bicomponentes, siendo esta última la más usada. Sus particularidades son varias, comenzando porque debido a su aporte de humectación y baja viscosidad poseen elevada adhesión en sustratos como, metales, cerámicas, plásticos, entre otros; no presentan fallos de cohesión, siempre y cuando su preparación sea adecuada; tienen buena resistencia química y a la humedad; y su tiempo de curado es prolongado dependiendo del tipo de resina.

Adhesivos de poliuretanos

Abarca los polímeros sintéticos que proceden de la reacción de un poliol con un isocianato, que de igual manera se pueden encontrar como adhesivos monocomponentes o bicomponentes. Los poliuretanos monocomponentes reaccionan con la humedad atmosférica provocando la polimerización desde el exterior hacia el interior del cordón, por lo que se limita el grosor del cordón y el tiempo de curado.

Por su parte, los poliuretanos bicomponentes polimerizan como resultado de la reacción de los isocianatos con sus correspondientes polioles o aminas; secan relativamente rápido, pero son más sensibles a los rayos ultravioleta, igual que los monocomponentes. Requieren de uso de promotores de adherencia.

Adhesivos de cianoacrilatos

Son un tipo especial de adhesivos acrílicos que realizan su curado mediante la reacción con la humedad contenida en el sustrato y ejerciendo una presión constante. Sus propiedades se centran en que no hay necesidad de catalizadores, pues secan y endurecen a temperatura ambiente con gran velocidad; requieren de una cantidad pequeña de adhesivo en un tiempo de manipulación corto; no son prácticos en el relleno de holguras, en unión exhiben baja resistencia al impacto y a la temperatura; y suelen ser usados en la unión de plásticos y gomas.

Impacto de los nuevos materiales y procesos en operaciones de reparación y sustitución

En lo que se refiere a los insumos, se debe contar con distintos materiales de aporte. Además del tradicional acero con recubrimiento de cobre, usado para los procesos de soldadura MIG/MAG en aceros convencionales, se requieren materiales de aporte como cobre-silicio y cobre-aluminio en aceros de alta, muy alta y ultra alta resistencia.

Además, en aluminio, son imprescindibles materiales de aporte como las aleaciones de aluminio con manganeso, cobre, magnesio, zinc, entre otros. Así mismo, es necesario contar con distintos tipos de gas protector para este tipo de técnica.

Equipos

En cuanto a los equipos, el que más se utiliza en procesos de conformación (el martillo de inercia), no ofrece cambios sustanciales, más allá de que se debe utilizar un equipo para aceros y otro especificado para aluminio. De otro lado, en procesos de sustitución de piezas, sí se aprecian cambios importantes en los equipos requeridos.

Por ejemplo, en procesos de corte, la sierra neumática y discos de corte cuentan con aplicabilidad hasta los aceros de alta resistencia, mientras que, para aceros de muy alta y ultraalta resistencia, solo es posible el uso de un equipo de corte por plasma, ya que los discos y hojas de corte no cuentan con la capacidad necesaria para la realización de este tipo de operación.

Para el desgrafado, si bien se requiere el uso de brocas especiales (tratadas más adelante) en aceros de muy alta y ultra alta resistencia, se pueden utilizar las despunteadoras convencionales utilizadas en el taller.

Sin embargo, en el mercado existen despunteadoras con una menor cantidad de rpm, frente a las usadas en aceros convencionales, lo cual permite un mayor momento de giro y mayor precisión en el retiro de puntos de soldadura de fábrica.

En lo referente a procesos de unión por soldadura, caso concreto por puntos de resistencia, los requerimientos de intensidad de corriente y presión en pinza se ven aumentados hasta los 14.500 A y 600-700 dAN, respectivamente.

Adicionalmente, deben contar con tecnología Inverter, lo cual les permite el ajuste y optimización del gasto energético en operación.

En cuanto a la soldadura MIG/MAG, para los aceros de alta, muy alta y ultraalta resistencia se requieren equipos con capacidad de utilización de la técnica MIG/Brazing, la cual permite alcanzar una temperatura moderada que no afecta las propiedades de este tipo de aceros.

Por el lado de los procesos de remachado, es necesaria la utilización de máquinas remachadoras diseñadas para tal fin, lo cual hace el proceso de unión muy eficiente, con menor compromiso del material, ahorro de peso, aprendizaje más sencillo por parte del técnico y disminución de los tiempos.

Para terminar, en procesos de unión con adhesivos estructurales, dependiendo del producto por aplicar, es imperativo el uso de equipos o pistolas de aplicación con mayor capacidad de compresión del fluido, en función a su viscosidad.

Herramientas

Es necesaria la implementación de juegos de tases metálicos sin marcas ni aristas vivas, así como de tases de madera y martillos de golpeo y acabado en nylon, teflón o aluminio para el caso de este último, en procesos de conformación.

Igualmente, en procesos de sustitución, se deben implementar sierras de entre 18 y 28 dientes (en función al material y espesor), así como de discos de corte y brocas fabricadas con recubrimiento especial (nitruro/nitrato de titanio con aluminio, carbonitruro de cromo y titanio, carburos de tungsteno, cobalto), para el proceso de desgrafado.

Seguridad

Aunque en la mayoría de operaciones los elementos de seguridad no registran mayores variaciones, se deben tener en cuenta las siguientes consideraciones:

Para operaciones de corte con equipo de plasma, se hace necesario utilizar gafas de protección inactínica que cumplan con la normativa DIN-5 o similares, así como ropa (overol) ignífuga, es decir, hecha de tela resistente al fuego, incombustible.

En actividades de desgrafado, y en general en cualquier operación de carrocería, donde se produzca calor (excepto las operaciones de soldado) se debe contar con gafas antivaho (antiempañantes).

En los procesos de soldadura por puntos de resistencia o MIG/MAG, es imperativo contar con mascarillas de carbón activado o de gases. También se hace necesario el uso de caretas con factor de protección entre 10 y 13, especialmente en procesos de soldadura MIG/MAG en aluminio.

Dado lo anterior, la reparación de vehículos de marcas premium conlleva un impacto en las finanzas del taller, ya que se deben realizar inversiones en equipos, materiales, herramientas y capacitación en procesos de reparación al técnico en carrocería.◣