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Febrero de 2015 Página 2 de 3

El acero se convierte en aluminio

Robert Schoenberger

Para Shiloh, el reto era doble: soldar hojas de aluminio juntas y crear soldaduras lo suficientemente duras para resistir los procesos de estampado después de haber sido unidas. Hoffmann advierte que ambos problemas requieren investigación, ingeniería y una cantidad decente de prueba y error. Inicialmente, al aplicar la tecnología de soldadura con láser empleada en los paneles de acero, parecía que iba a ser fácil. Los ingenieros unieron varios paneles y dieron esperanza a Shiloh de que podría utilizar equipo y procesos ya existentes, en nuevos materiales. Pero las soldaduras en aquellas hojas de aluminio de varios espesores se dividían en el proceso de estampado.

Técnicas alternativas

Los clientes de la industria automotriz exigen resultados consistentes y predecibles de las partes, por lo cual los ingenieros de Shiloh consideraron métodos alternativos de unión. Uno de los primeros fue el de soldadura por fricción. “Es una transferencia fría si se agitan los dos metales juntos de manera efectiva”, apunta Hoffmann. En la soldadura por fricción, una herramienta giratoria se frota a lo largo de la superficie de una hoja de metal, creando así la fricción que ablanda pero no funde por completo los paneles que serán unidos, lo que permite llevar el metal a un estado plástico. Hoffmann indica que esta tecnología junta los paneles de aluminio muy bien, pero sin lograr resultados consistentes.

“Al tratar de formarlos y doblarlos en varias direcciones, vemos muchos problemas ―sostiene el director de ingeniería―. Se hizo una buena parte, pero dos días después apareció una grieta”. Las grietas intermitentes no fueron aceptables tampoco, por lo que Shiloh volvió al tema de los láser, donde el equipo de Hoffmann encontró de manera eventual la combinación correcta de procesos para controlar la soldadura. La clave fue entender las propiedades metalúrgicas del aluminio y usarlas para crear procesos de trabajo confiable.

“Se necesita un estricto control del crecimiento del grano y de las zonas afectadas en esa área para no enfrentar problemas de continuidad ―apunta el directivo de Shiloh―. Gran parte del conocimiento viene de lado del estampado, donde entendemos cómo se funde el aluminio y las propiedades para controlarlo”.

Los fabricantes de placas prueban sus productos al sujetarlos a pruebas de tortura de doblado y estirado, que simulan de esta manera los ambientes industriales de las prensas de estampado automotor. Las partes son probadas hasta que fallan. Se considera exitosa una prueba cuando la pieza se quiebra donde el metal es más delgado, donde de manera lógica, las partes deberían ser más débiles. Pero se considera una falla cuando la pieza se rompe en la unión que se ha soldado. “Hemos corrido miles de partes y miles de muestras de prueba y nunca han fallado en el interior de la soldadura ―asegura Hoffmann―. Pensamos que tenemos este proceso bien medido”.

Manufactura simplificada

Las placas de aluminio soldadas con láser pueden reducir la complejidad de la fabricación de una parte de automóvil. Con el acero, las placas formadas han permitido a las empresas reemplazar el ensamble de dos y tres partes por una sola pieza. Con el aluminio, algunos diseñadores han dado un paso hacia atrás, al reemplazar estructuras de una pieza en ensambles de múltiples piezas, las cuales tienen que ser unidas después del estampado. La baja masa del aluminio provee ahorros en peso comparado con el acero, pero los costos del material y los tiempos de ciclo son más elevados.

“Cuando las personas empezaron a pedir partes de aluminio, pensaron que tendríamos que hacer ensambles de dos piezas, y esto agrega peso, mano de obra y tiempo de proceso ―advierte Hoffmann―. Al usar estas placas soldadas con láser, los fabricantes de autos y los Tier 1 se ahorran un paso más en el ensamble”.

Con la búsqueda de nuevos materiales por parte de la industria, él agrega que las empresas van a estar a la expectativa de tecnologías que cumplan con la precisión que ellos ya han logrado en el acero, tanto en lo que respecta al uso del metal como en los tiempos de manufactura. Los productores ya se están moviendo hacia el empleo de materiales más caros. Si el tiempo de construcción de sus vehículos también crece, los costos de fabricación de vehículos ligeros podrían eclipsar sus beneficios.

“Hacemos placas y estampamos partes, por lo que realmente estamos atentos a ambos lados de la moneda ―indica el experto―. Puesto que estampamos nuestras propias partes, estamos conscientes de los tiempos de ciclo y de la necesidad de soportar ensambles de una sola pieza en el piso de producción”.

Oportunidad de mercado

Desarrollar tecnología de soldadura de aluminio para las partes de automóvil, antes de que los clientes lo pidan, es un movimiento estratégico de Shiloh. Para alcanzar el estándar de 54.5 mpg del Promedio Corporativo de Economía de Combustibles 2025, la reducción de peso se ha hecho crucial para cualquier fabricante de autos. Y los líderes de Shiloh creen que van a ver un flujo de solicitudes de estas partes en el futuro próximo.

Acerca del autor

Robert Schoenberger

Editor de la revista TMV
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