2007-01-09 - Aplicación de la Tecnología Láser en la Soldadura de Aceros Estructurales de Alta Resistencia deformables en frío

Este trabajo recoge parte de los resultados obtenidos en un estudio de soldadura de aceros mediante tecnología láser.


Este trabajo recoge parte de los resultados obtenidos en un estudio de soldadura de aceros mediante tecnología láser. Los aceros estudiados (en este caso, dos) son materiales utilizados por la industria del transporte y en formato de productos planos(chapa). Estos aceros se utilizan en la fabricación de "tailored blanks" y en otras piezas y estructuras metálicas. En esta comunicación se recogen los resultados obtenidos en soldaduras a tope y por solape, realizadas sin aporte de material; para el primer caso se detallan los resultados obtenidos en la caracterización metalográfica de las uniones y en los ensayos de deformabilidad y mecánicos, mientras que en el caso de la soldadura por solape, y debido a la problemática asociada con estos materiales cuando presentan recubrimiento antioxidante en este tipo de soldaduras, se detallan los resultados del estudio metalográfico y las soluciones encontradas a la problemática observada. Finalmente, se recogen las conclusiones obtenidas para los procesos y materiales involucrados.

En la última década, la introducción y expansión de la utilización de los "tailoredblanks" para la fabricación de piezas variadas para la industria de automoción (sustituyendo a la estampación de chapas cortadas de una única bobina) ha supuesto unempuje importante en el desarrollo de la tecnología láser aplicada a procesos desoldadura. Los tailored blanks, o formatos a medida, son conjuntos soldados de chapas,que pueden ser de la misma o diferente composición, y del mismo o de diferentes espesores y que forman, a su vez, las chapas de partida para procesos de estampación en frío, con el fin de que los diferentes espesores y calidades de material encajen en loslugares definidos en las piezas estampadas. Actualmente se fabrican una gran variedadde componentes a partir de los tailored blanks. Además del material de partida (conespesores y calidades que pueden ser selectivos), la introducción de diferentes técnicas de conformado, como puede ser el hidroformado, permiten un juego importante a lahora de afrontar nuevos diseños (en muchos casos orientados a la obtención deestructuras cada vez más ligeras pero de altas prestaciones, pudiendo reforzar zonas críticas de las piezas con espesores de material mayores).La industria del automóvil fue la primera aplicar mayoritariamente la soldadura sinfundente o material de aporte. Eligiendo adecuadamente los parámetros de soldadura sepueden obtener cordones de gran calidad que pueden cubrirse de pintura sin necesidadde mecanizado posterior. La soldadura empleando la tecnología láser es un método de unión que se ajusta a las elevadas exigencias de las industrias del transporte, tanto enaspectos relacionados con el diseño como con la calidad del producto final. Las unionespor fusión realizadas mediante láser permiten cumplir con los altos requisitos exigidospor la industria.Dentro de las diferentes opciones de soldadura láser para este tipo de aplicacionesindustriales, se puede se?alar que se pueden utilizar láseres de CO2, Nd:YAG o diodoen función de los diferentes materiales, formatos, dimensiones, parámetros de procesorequeridos (especialmente, velocidad) y aspectos de tipo económico (desde lasinversiones necesarias a aspectos relacionados con la productividad y consumos). Paralelamente al desarrollo de los tailored blanks se ha generalizado la utilización de aceros de elevada resistencia (HSS), empleándose en zonas estructurales claves de los vehículos, las de máxima seguridad y resistencia, y que han contribuido al control o reducción del peso de los vehículos. A partir Del año 2001, la industria del acero hallevado los "HSS" a un nuevo nivel con el proyecto ULSAB (Ultra Light Steel AutoBody), en el que se pretende que más del 90 % del vehículo está compuesto por acerosde alta resistencia, cuyo valor mínimo de límite elástico es de 200 Mpa. Otro aspecto que puede ser relevante en los procesos de soldadura de estos aceros sepresenta cuando la soldadura se realiza "a solape", estando los aceros recubiertos de capas anticorrosión; en este caso se enmarcan los aceros galvanizados o electrocincados o, como en el caso actual, aceros con capas de pintura (producto orgánico). En la soldadura a solape de estos productos recubiertos se producen defectos relacionados con la vaporización de la capa en la intercara de de las capas a unir. En este trabajo se describen algunos casos de estos defectos y las diferentes soluciones ensayadas con el fin de evitarlos. En este trabajo se presentan resultados del estudio de la viabilidad de la utilización del láser para la soldadura de estas chapas de acero de alta resistencia; concretamente de aceros ferréticos microaleados (ZStE) y DP (dual phase). Estos son materiales que pueden formar parte de "tailored blanks", que se definen como piezas constituidas por la unión mediante soldadura de chapas de acero de distintas calidades y espesores. En este estudio se ha profundizado en la caracterización metalográfica de los cordones de soldadura; y se ha analizado el comportamiento mecánico de las soldaduras obtenidas llevando a cabo ensayos de microdurezas, embutición, tracción y fatiga.

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