Tipos de Uniones fijas

Las uniones fijas, son las fijaciones realizadas por soldadura o adhesivos estructurales, en las que se requiere cortar las piezas para su desmontaje y sobrecalentarlas en su nuevo ensamblado.
Este tipo de piezas, se debe tener en cuenta que la intervención sobre ellas es mas laboriosa y presenta mas dificultades, su empleo es necesario para conferir mas resistencia al vehículo.




Uniones fijas.

Dentro del grupo de uniones fijas podemos destacar la amplitud de las mismas en cuanto su disposición:

º Uniones a solape.

º Uniones a solape escalonado.

º Uniones a tope.

º Uniones a tope con resaltes.

º Uniones con refuerzos de bridas.




º Uniones engatilladas.

En cuanto a los métodos de unión, podemos encontrarlas:
-Pegadas
-Soldadas

Uniones pegadas

Existen tres tipos de adhesivos estructurales:

1) Adhesivos rígidos: de alta resistencia frente a esfuerzos normales o de cortadura. Baja resistencia frente a esfuerzos de pelado y desgarro. Mala resistencia frente a esfuerzos dinámicos e impacto.
1.1) Con gran capacidad de relleno de holguras: Epoxis
1.2) Superficies coincidentes: Cianoacrilatos.

2) Adhesivos tenaces: de buena resistencia frente a esfuerzos normales o de cortadura. Buena resistencia frente a esfuerzos de pelado y desgarro. Buena resistencia frente a esfuerzos dinámicos e impactos.
2.1) Con gran capacidad de relleno de holgura: Epoxis tenaces, Acrílicos UV y anaeróbicos UV, Acrilicos bicomponentes.
2.2) Con capacidad intermedia de relleno de holgura: Acrílicos de curado con activador, Anaeróbios estructurales.
2.3) Para superficies coincidentes: Cianoacrilatos tenaces.

3) Adhesivos flexibles: baja resistencia frente a esfuerzos normales o de cortadura. Alta resistencia frente a esfuerzos de pelado y desgarro. Buena resistencia frente a esfuerzos dinámicos e impactos.
3.1) Siliconas y Poliuretanos.

Características de los adhesivos estructurales

-Los adhesivos estructurales pueden sustituir, parcialmente, a la soldadura por puntos.
-En el encolado de metales, los adhesivos pueden comportarse en cuanto a calidad, con una soldadura y a menudo ofrecen una resistencia mayor.
-Alcanzan valores resistivos de 150 y 250 kg/cm2 a ser cortados.

Ventajas de los adhesivos

-Permiten la unión de materiales distintos.
.Se pueden unir metales con propiedades electroquímicas distintas, evitando la corrosión, la erosión por fricción y la corrosión por frotamiento.
-Distribución uniforme de la tensión: se minimiza el riesgo de rotura por fatiga al eliminarse tensioñes puntuales.
-Mejoran la estética del montaje.
-Ofrecen, en muchos casos, buenas propiedades de estanqueidad.

Desventajas de los adhesivos

-Presentan bajos valores mecánicos.
-Tienen una resistencia limitada a la temperatura.
- Poseen una resistencia limitada a ácidos fuertes y al fuego.

Clasificación de los adhesivos estructurales

Los mas empleados son:
º Poliuretanos bicomponentes (PUR 2K): en spoilers, molduras, etc
º Resinas epoxi:  paneles.
º Adhesivos acrílicos.
º Silanos modificados

Uniones Soldadas

Se denominan uniones soldadas a las realizadas mediante el proceso de soldadura. Este proceso consiste en unir dos piezas empleando una fuente de calor hasta obtener su fusión, estableciéndose entonces la unión del metal fundido de las piezas y del material de aportación.
Los procesos de soldadura se pueden clasificar en:
º Heterogéneos
º Homogéneos

La soldadura heterogénea

Consiste en una soldadura que se realiza con piezas de distinta naturaleza.
Existen dos tipos de soldaduras heterogéneas:
- Soldadura blanda, se caracteriza por la utilización de un material con bajo punto de fusión, normalmente el estaño (150-230Cº).
- Soldadura fuerte, en esta, se proporciona un material que proporciona una unión mas fuerte pero sin llegar a fusionar las piezas. En automoción se utiliza el latón, que funde a 600 y 900Cº.

La soldadura homogénea

Es aquella que permite la unión rígida y permanente entre dos metales de la misma naturaleza, es decir, cuando esas dos piezas se unen con un aporte del mismo material.

Básicamente estas soldaduras se pueden clasificar en:
Soldadura oxigas
Oxiacetilénica
Soldadura eléctrica
Por arco de resistencia:
º Atmosférica controlada:
 -TIG


-MIG/MAG


 -Láser



-Plasma



-Arco sumergido



 -Haz de electrones
 -Láser hibrido

º Atmósfera ambiental:
 -Electrodo revestido


 -SER


Procesos en función de la corriente empleada

Las maquinas de soldadura por salto eléctrico, utilizan transformadores y rectificadores, para funcionar en corriente continua y alterna, y poder disminuir o elevar su amperaje dependiendo de las características de lo que se valla a soldar.

Polaridad

Si observamos primero la CC, podemos elegir entre dos casos de polaridades diferentes, polaridad negativa y polaridad positiva.
La polaridad negativa cede la mayor parte de su energía a la pieza de trabajo, 70 %, de modo que obtenemos un baño de fusión profundo, con buena penetración. La carga sobre el electrodo es reducida, lo cual es una ventaja en la soldadura TIG. Una gran desventaja, al emplear esta polaridad es que el arco rompe la película de óxido, de modo que se impone un tratamiento previo de material, como la preparación cuidadosa de los bordes, limpieza muy cuidadosa y bordes biselados.

En combinación con arco pulsado se puede soldar chapa fina desde 0,06 mm. La soldadura con corriente continua y polaridad positiva (polaridad invertida) se usa para la soldadura MIG. Es típico que en la distribución de calor, el 70 % corresponda al electrodo. El baño de fusión es relativamente ancho y de escasa profundidad resultando en poca penetración.

La ventaja determinante para el uso de polaridad positiva consiste en el efecto rompedor de la película de óxido del arco, con tal eficacia, que dicha película ya no sea obstáculo para conseguir una buena calidad en la soldadura. El mecanismo para este efecto rompedor de la película de óxido no es completamente conocido, pero una explicación, es que se debe al bombardeo de la superficie de iones metálicos positivos análogo a la limpieza de superficies por chorreo.

Gas protector

Tanto el oxígeno como el gas combustible son alimentados desde cilindros, o algún suministro principal, a través de reductores de presión y a lo largo de una tubería de goma hacia un soplete. En este, el flujo de los dos gases es regulado por medio de válvulas de control, pasa a una cámara de mezcla y de ahí a una boquilla. El caudal máximo de flujo de gas es controlado por el orificio de la boquilla. Se inicia la combustión de dicha mezcla por medio de un mecanismo de ignición (como un encendedor por fricción) y la llama resultante funde un material de aporte (generalmente acero o aleaciones de zinc, estaño, cobre o bronce) el cual permite un enlace de aleación con la superficie a soldar y es suministrado por el operador del soplete.

Aluminio. Uso en el automóvil

Proceso de obtención del aluminio a partir de la bauxita. 

El proceso del aluminio se lleva a cabo en tres pasos. En primer lugar, se extrae la bauxita para a continuación, producir alúmina, de la cual se extraerá mediante electrólisis el aluminio puro.
La bauxita se obtiene por métodos de mina abierta. A continuación debe ser convertida en óxido de aluminio puro (Alúmina), para a partir de el, obtener aluminio por medio de electrólisis.



El óxido de aluminio es separado del resto de componentes de la bauxita mediante una solución de sosa cáustica; la mezcla obtenida es filtrada para eliminar todas las partículas insolubles. A continuación se somete a un proceso de secado. Al final del proceso de calcinación, se obtiene un fino polvo blanco (Alúmina).

El proceso de convertir la alúmina en aluminio liquido se realiza a una temperatura media de 950º C, en un baño fluorinado (Criolita – Sales de ácido fluorhídrico). Este proceso es realizado en celdas electrolíticas. El aluminio que ha pasado a las celdas a intervalos regulares, es transportado a las denominadas salas de colado, donde las aleaciones de aluminio se le añaden metales como: el Titanio, Magnesio, Hierro o Cobre para preparar las aleaciones requeridas.

Obtención del Aluminio PDF

Coste de Aluminio bruto y reciclado.

El aluminio bruto fabricado en hojas ronda los 2000 a 3800$, dependiendo de las dimensiones entre 1000 y 8000 metros cuadrados.
El aluminio reciclado se encuentra a 2380$ por tonelada.
El aluminio presenta una mejor forma de reciclado que el acero y esto abarata sus costes.



Utilización del aluminio en el automóvil. Historia

El primer vehículo fabricado íntegramente en aluminio y verdaderamente significativo en la historia del automóvil, es el Panhard Dyna de 1953 y que empezó su producción a partir de 1954.
Aunque el aluminio en la fabricación de automóviles tiene su origen en el empleo para desarrollar diferentes elementos mecánicos, su uso más generalizado se centraba en la fabricación de bloques de motor, culatas, elementos de refrigeración, etc., por sus buenas cualidades para la evacuación de calor de dichos elementos y fácil mecanización.



Hasta hace unos años, únicamente vehículos de cierta exclusividad, como los modelos de Ferrari, Honda NSX o el Jaguar XJ 220 montaban este tipo de carrocerías, en la última década el aluminio se ha incorporado a los elementos de la carrocería de forma predominante.



El aluminio, es el metal más utilizado en la fabricación de automóviles actuales después del acero.

Vehículos fabricados en grandes series como el Audi A8, Audi A2, el BMW Serie 5 y el Renault V el-Satis, son ejemplo de estructuras total o parcialmente construidas en este material.
Desde el año 2000, se comenzó a incorporar de forma generalizada piezas exteriores de este material en; capós, aletas, paneles de puerta e incluso techos.

Ventajas frente a los aceros.

Ligereza:

El peso especifico es de, la tercera parte del peso del acero, lo que puede llegar a suponer una disminución del 40% del peso total de la carrocería. Así, disminuye el consumo de combustible aproximadamente en 0’5 litros cada 100 Km y cada 10% de disminución en peso. Por lo tanto, también se producirá una reducción directa de las emisiones contaminantes (CO2 – Dióxido de carbono) a la atmósfera.



Seguridad:

Los vehículos se diseñan con un habitáculo suficientemente rígido, en combinación con zonas de deformación programada, tanto en la parte frontal como en la posterior. En estos dos aspectos donde el aluminio tiene un comportamiento excelente, ya que las carrocerías de este material suelen ser mucho más rígidas que las de acero, además de permitir crear perfiles y elementos de deformación capaces de disipar gran parte de la energía de un impacto.

La mejora de la seguridad en los vehículos de aluminio también se debe a la menor energía de choque producida, debida, a la menor energía cinética que habrá que disipar en caso de impacto.

Desde el punto de vista de la seguridad activa, la capacidad de respuesta de los vehículos construidos en este material, con motores más pequeños, es mayor, mejorando la relación peso-potencia. Además, como la masa a detener en una frenada de emergencia es menor, aumenta la efectividad de los sistemas de frenado, aumentando la velocidad de paso en curvas al disminuir la masa y, por lo tanto, la fuerza centrífuga generada.

La rigidez (a torsión y flexión) de la carrocería es mayor, favoreciendo así la respuesta del vehículo y su seguridad activa.


Carrocería y chasis de aluminio - Audi R8 

Protección contra la corrosión:

La facilidad de reacción del aluminio con el oxígeno hace que se recubra con una capa de oxido (Alúmina), que protege al material contra la oxidación, de forma natural.

Sin embargo, su uso no puede combinarse con materiales de diferente potencial electroquímico sin las debidas precauciones, pues se originan procesos de corrosión galvánica con la consiguiente destrucción del aluminio. Por ello se a de evitar el contacto entre el aluminio y el acero, usando diferentes recubrimientos o adhesivos de baja conductividad eléctrica, para evitar en todo momento, este problema.



Por ello, aunque la carrocería de algunos vehículos sea de acero, montan como absorbedores de impacto o almas de paragolpes elementos de aluminio.

Reciclabilidad del aluminio:

Su facilidad para ser reciclado lo hace más atractivo para los constructores, puesto que en el proceso de reciclado con escasos aportes de energía, se mantiene la calidad del material extraído por este procedimiento, generando un ahorro importante comparado con la extracción del aluminio primario: (Bauxita).



Conformación

En la conformación del aluminio se emplean los siguientes métodos:

Laminación

Después de que el aluminio ha sido fundido en lingotes, estos se laminan en chapas, flejes, barras o perfiles comerciales. Puesto que las aleaciones del aluminio en su primitiva condición de lingotes tienen poca ductilidad y mayor plasticidad cuando están calientes, los lingotes se laminan en caliente a temperaturas que oscilan entre 300 y 500ºC. Técnicamente la laminación en caliente se realiza por encima de la temperatura de reblandecimiento o recristalización. La chapa o fleje pueden laminarse en frío para imprimirles mayor dureza o pueden ser sometidos a un recocido después de dicho laminado. El chapado es un recurso que se necesita para combinar la tenacidad con la resistencia a la corrosión. Una aleación del aluminio de gran tenacidad se chapea con aluminio comercialmente puro, que es más resistente a la corrosión, pero no tan tenaz como la aleación subyacente. La operación se realiza laminando en caliente, superpuestas en condiciones adecuadas, pleiteas de ambos metales, que con la laminación quedan fuertemente soldadas.

Fundición:

El aluminio se funde para multitud de artículos útiles a las necesidades humanas. En la fundición se puede utilizar cualquiera de los procedimientos: arena, troquel o coquilla.

Forja:

El aluminio se forja en caliente a temperaturas ligeramente superiores a la de recristalación.


Soldabilidad

La soldabilidad de las aleaciones de aluminio varía significativamente dependiendo de la composición química de la aleación usada. Las aleaciones de aluminio son susceptibles al agrietamiento caliente, y para combatir el problema los soldadores aumentan la velocidad de la soldadura para reducir el aporte de calor. 

El precalentamiento reduce el gradiente de temperatura a través de la zona de soldadura y por lo tanto ayuda a reducir el agrietamiento caliente, pero puede reducir las características mecánicas del material base y no debe ser usado cuando el material base está restringido. El diseño del empalme también puede cambiarse, y puede seleccionarse una aleación de relleno más compatible para disminuir la probabilidad del agrietamiento caliente. Las aleaciones de aluminio también deben ser limpiadas antes de la soldadura, con el objeto de quitar todos los óxidos, aceites, y partículas sueltas de la superficie a ser soldada. Esto es especialmente importante debido a la susceptibilidad de una soldadura de aluminio a la porosidad debido al hidrógeno y a la escoria debido al oxígeno.

Conclusión

En la actualidad, el uso de aluminio y acero en una misma carrocería  puede suponer un ahorro de combustible (mínimo) y a la vez pueden situarse en diversas partes del vehículo  para proteger zonas, que en caso de colisión, necesitan mas resistencia y absorber mas energía del golpe.
En mi opinión deberían estudiar mas los lugares estratégicos para situar cada componente en el lugar adecuado del chasis del vehículo, para que sean mas seguros.

En el caso de las motos actuales, también utilizan aluminio y acero en sus componentes.
Cada parte de la moto se hace de un material que resista los esfuerzos a que van a ser sometidas.
Existen varios modelos fabricados casi en su totalidad en aluminio y suelen ser motos de gran cilindrada y usadas para competición.



Los fabricantes, para rebajar costes, crean chasis de acero de poco diámetro reforzados, para aligerar, consiguiendo así un mejor equilibrio entre potencia y maniobrabilidad.



En mi opinión, creo que deberían de seguir en esta linea, ya que las motos con chasis de aluminio son mas para circuito que para calle y el acero hace casi el mismo efecto que el aluminio en cuestión de peso en una moto.