La importancia de las plantillas de sujeción

Durante la soldadura por fricción-agitación, se ejerce una fuerza vertical sobre la pieza. Esto se conoce como la fuerza de forjado, que está entre 1 y 2 kN/mm al llevar a cabo la soldadura. El riesgo: la pieza puede romperse o se aplastarse sobre sí misma. Hay dos escenarios posibles. Por un lado, la pieza es autoportante y es capaz de soportar la fuerza de forjado gracias a su diseño. Por otro lado, la forma de la pieza no es suficiente para absorber la fuerza de soldadura. En este caso, se debe colocar un soporte debajo de la pieza. Los puntos de apoyo entre el soporte y las piezas deben ser lo suficientemente grandes como para que el soporte pueda aguantar la carga de la soldadura en lugar de la pieza. Cuanto mayor sea la superficie limpia en contacto, menor será la presión sobre la pieza.

El material de soporte también desempeña un importante papel en el proceso de soldadura FSW. El material de soporte debe ser capaz de soportar el calor generado al soldar las piezas. Por lo tanto, la temperatura de fusión del soporte debe ser mucho más alta que la temperatura de fusión de las piezas de aluminio, para evitar así que las piezas se peguen al soporte y que éste se expanda demasiado. Por lo tanto, hay que prestar atención a la conductividad térmica del soporte, que puede influir mucho en los parámetros de soldadura. Además, el material elegido debe ser rígido para que pueda soportar las fuerzas de la soldadura. Cuando se sueldan piezas de aluminio, el material ideal para un soporte es el acero, por su rigidez y su punto de fusión, que es aproximadamente el doble que el del aluminio, y su precio es relativamente bajo.

En la soldadura por fricción-agitación, la herramienta entra en el material y avanza. Esto puede provocar el deslizamiento de las piezas a soldar. La solución es disponer de topes para evitar que las piezas resbalen y sean arrastradas por el movimiento de la herramienta. Estos topes bloquean el movimiento de las piezas durante la soldadura y así contrarrestan la fuerza longitudinal de la herramienta FSW.

Con el respaldo las piezas no pueden chocar sobre sí mismas y gracias a los topes no pueden deslizarse. Sin embargo, las piezas pueden seguir separándose al pasar la herramienta. Por lo tanto, deben sujetarse por los lados para contrarrestar la fuerza transversal del proceso de soldadura. La solución: fijar puntos de sujeción en los laterales de la pieza. Estos puntos de parada bloquearán el movimiento de las piezas durante el proceso de soldadura FSW.

Finalmente, un último punto al que es importante prestar atención: la elevación de las piezas durante la operación de soldadura. En efecto, al soldar, se ejerce una fuerza vertical sobre las piezas que puede hacer que se levanten. Por lo tanto, es necesario añadir abrazaderas que sujeten las piezas desde arriba y siempre lo más cerca posible del cordón de soldadura porque es ahí donde se aplican las fuerzas. La presión vertical ejercida por las abrazaderas sobre las piezas impedirá que éstas se eleven. Dependiendo de la configuración de la soldadura, esta última sujeción no es obligatoriamente necesaria. Por ejemplo, cuando se suelda por transparencia, las abrazaderas no son obligatorias.

Existen dos categorías principales de plantillas de sujeción: manuales y automáticas. Las plantillas de sujeción manual son preferibles para series pequeñas o prototipos. Son menos costosas que las plantillas automáticas y, por lo tanto, es recomendable utilizarlas para las operaciones de menor velocidad. Sin embargo, el desarrollo de una plantilla de sujeción automática es necesario cuando se sueldan series más grandes, pues resulta más rentable. Existen dos tipos de plantillas automáticas: neumáticas e hidráulicas. Las plantillas neumáticas funcionan con aire a presión que permite que el pistón se mueva hacia arriba o hacia abajo. Las plantillas hidráulicas funcionan según el mismo principio, salvo que el aire se sustituye por aceite para mover los pistones hacia arriba y hacia abajo.