APLICACIÓN FSW

Disipadores térmicos soldados por FSW

Mejora la planitud y reduce los costes de fabricación con un proceso de soldadura en una sola pasada.

disipadores térmicos ensamblados mediante FSW

¿Por qué elegir la soldadura por fricción-agitación para el ensamblaje de su disipador térmico?

Los disipadores térmicos de aluminio se fabrican a partir de perfiles extruidos, que se unen mediante soldadura para crear conjuntos de disipadores más anchos. Su base gruesa, que suele requerir una penetración de soldadura de entre 6 y 12 mm, hace que el ensamblaje sea especialmente complicado con la soldadura por fusión convencional.

Mientras que la soldadura MIG/TIG requiere varias pasadas, la soldadura FSW consigue la penetración necesaria en una sola pasada. Esto se traduce en una mayor planitud, soldaduras sin porosidad, un proceso automatizado repetible y unos costes de consumibles significativamente más bajos.

planitud perfecta en los disipadores de calor

Hasta 20 veces más plano

Reduce la deformación por soldadura entre 10 y 20 veces en comparación con la soldadura MIG/TIG, realizadas en varias pasadas.

mejor sellado en los disipadores de calor

Sellado mejorado

Consigue soldaduras de alta calidad y sin porosidad, eliminando así una de las principales causas de defectos para garantizar un sellado fiable en los conjuntos de disipadores térmicos.

fsw cold plate

Soldadura automatizada

Reduce la dependencia de soldadores manuales cualificados gracias a un proceso automatizado consistente y repetible.

montaje de bajo coste

Menores costes de soldadura

Reduce los costes de los consumibles hasta 10 veces, pasando de aproximadamente 1 €/m por pasada de MIG/TIG a 0,10 €/m con FSW.

Especificaciones técnicas de los disipadores térmicos soldados por FSW

Penetración de 6 mm en una sola pasada con FSW para disipadores térmicos

La base plana de un disipador térmico de aluminio debe tener el grosor suficiente para la extrusión y para que se puedan montar componentes electrónicos sobre ella. Por ello, el ensamblaje del disipador térmico suele requerir una penetración de soldadura de entre 6 y 12 mm.

El proceso FSW puede alcanzar esta penetración en una sola pasada con bordes rectos. Tal y como se ilustra para una sección de 6 mm, el proceso MIG/TIG requiere varias pasadas, dependiendo de la penetración que se consiga en cada una de ellas. En el caso de secciones más gruesas, de hasta 12 mm, este número puede aumentar hasta entre 4 y 6 pasadas.

Al sustituir la soldadura de varias pasadas por una única pasada de FSW, los fabricantes pueden eliminar la preparación de los bordes y el biselado, al tiempo que limitan la deformación provocada por la soldadura y reducen el riesgo de defectos asociados a las múltiples pasadas. El menor número de defectos de soldadura y la ausencia de porosidad que ofrece la FSW también contribuyen a un sellado más fiable, un requisito clave para los conjuntos de disipadores térmicos.

En el caso de los disipadores térmicos que requieren un sellado completo, se utilizan zonas de entrada y salida para iniciar y finalizar la soldadura FSW fuera de la pieza final. Iniciar o finalizar directamente en el borde del disipador térmico dejaría una zona sin soldar, lo que podría provocar un defecto de sellado.

Las zonas de entrada y salida garantizan que toda la longitud del disipador térmico quede correctamente soldada. Tras la soldadura, estas secciones adicionales se eliminan durante la operación de mecanizado que se lleva a cabo para conseguir las dimensiones finales y la planitud del disipador térmico.

disipador térmico soldado mediante FSW con secciones de entrada y salida
disipador térmico: pieza final tras la soldadura por fricción-agitación

Los disipadores térmicos requieren una planitud muy elevada para garantizar un contacto adecuado con los componentes electrónicos que deben refrigerarse. Un requisito habitual es de 0,1 mm por metro, es decir, tan solo 0,05 mm para un disipador térmico de 0,5 metros.

Por lo tanto, con la soldadura FSW sigue siendo necesario el mecanizado posterior a la soldadura para alcanzar la planitud final especificada. Sin embargo, el grado de deformación antes del mecanizado es significativamente menor que con la soldadura por fusión convencional. En el caso de un disipador térmico de 0,5 metros, un conjunto soldado mediante FSW puede presentar una desviación de planitud de alrededor de 0,5 mm, mientras que la soldadura MIG puede dar lugar a una desviación de aproximadamente 5 mm.

Con las técnicas MIG/TIG, esta mayor deformación obliga a enderezar el disipador térmico antes del mecanizado, lo que va seguido de un mecanizado más exhaustivo para recuperar la superficie plana requerida. Con la FSW, la menor deformación simplifica estas operaciones posteriores a la soldadura y reduce la cantidad de material que hay que mecanizar.

Las almohadillas de conductividad térmica pueden compensar las pequeñas desviaciones de planitud restantes entre el disipador térmico y los componentes electrónicos, limitando los huecos de aire aislantes entre las superficies de contacto.

Soldar y mecanizar en la misma máquina CNC

Con el cabezal FSW de Stirweld, integrado directamente en su CNC, podrá realizar la soldadura del disipador térmico y las operaciones de mecanizado posteriores en la misma máquina. Esto simplifica el flujo de trabajo de fabricación, desde el ensamblaje mediante FSW hasta el mecanizado final necesario para alcanzar la planitud especificada.

Soldadura por fricción-agitación aplicada a disipadores térmicos

video showing the friction stir welding of heat sinks
video showing the friction stir welding of heat sinks

Comparación entre la soldadura FSW y la técnica tradicional de ensamblaje de disipadores térmicos

Soldadura por fricción-agitación vs. TIG y MIG

  • Planitud: La FSW limita significativamente la deformación por soldadura en comparación con los procesos TIG/MIG. En el caso de los disipadores térmicos que requieren una penetración de soldadura de entre 6 y 12 mm, sustituir varias pasadas de TIG/MIG por una sola pasada de FSW puede reducir la deformación hasta 20 veces, lo que ayuda a preservar la planitud del conjunto.
  • Sellado: La soldadura TIG/MIG puede generar porosidad, sobre todo cuando se requieren varias pasadas. La soldadura FSW produce soldaduras sin porosidad, lo que mejora la fiabilidad del sellado, un requisito importante para los conjuntos de disipadores térmicos.
  • Penetración de la soldadura: El proceso FSW permite soldar de 6 a 12 mm en una sola pasada, mientras que los procesos TIG/MIG suelen requerir de 2 a 3 pasadas para 6 mm y de 4 a 6 pasadas para 12 mm. Un menor número de pasadas también supone una menor deformación y un menor riesgo de defectos en la soldadura.
  • Preparación de la soldadura: La soldadura TIG/MIG requiere la preparación de los bordes y el biselado antes de la soldadura en varias pasadas. La soldadura FSW suelda bordes rectos directamente, lo que elimina este paso de preparación y simplifica el proceso de fabricación.
  • Salud y seguridad: La soldadura TIG/MIG convencional conlleva humo, gases de protección y riesgos eléctricos. La soldadura FSW ofrece un entorno de trabajo más seguro y, además, evita la limpieza química del aluminio que se requiere antes de la soldadura por fusión convencional.
  • Coste de los consumibles: El proceso FSW utiliza la herramienta de soldadura como consumible, lo que supone aproximadamente 0,10 € por metro soldado. Los procesos TIG/MIG requieren gas de protección y alambre de aportación, lo que supone un coste de consumibles de aproximadamente 1 € por metro en cada pasada de soldadura.
Soldadura por fricción-agitación frente a soldadura por fusión para el montaje de disipadores térmicos

Disipadores térmicos: aplicaciones clave en distintos sectores

Los disipadores térmicos ofrecen una solución sencilla y rentable para la refrigeración pasiva en una amplia gama de sectores. Fabricados principalmente con aluminio extruido, disipan el calor de los componentes electrónicos sin necesidad de un circuito de refrigeración por líquido, lo que los hace especialmente adecuados para aplicaciones en las que la simplicidad y la fiabilidad son fundamentales.

battery tray energy

Defensa

Refrigeración pasiva para equipos electrónicos, incluidos los sistemas de radar que requieren una disipación térmica fiable.

battery tray automotive

Energía

Refrigeración pasiva para aplicaciones de electrónica de potencia y energía, que ofrece una solución sencilla y fiable sin necesidad de circuitos de refrigeración líquida.

battery tray aeronautics

Ferrocarril

Disipadores térmicos de aluminio para la refrigeración pasiva de equipos electrónicos en aplicaciones ferroviarias.

battery tray aeronautics

Refrigeración pasiva por aire para equipos electrónicos utilizados en aplicaciones de construcción naval.

friction stir welding in telecommunications sector

Telecomunicaciones

Los disipadores térmicos proporcionan refrigeración pasiva por aire para equipos de telecomunicaciones, incluidas las aplicaciones de antenas 5G y los componentes electrónicos.

Más información: recursos sobre la tecnología FSW

¿Te interesa saber más sobre la tecnología de soldadura por fricción-agitación? Explora nuestros recursos técnicos para comprender el proceso de soldadura FSW, los parámetros clave de soldadura, los métodos de control de calidad y los pasos necesarios para una implementación industrial satisfactoria.

Webinar – 45 min – Retransmisión en diferido

FSW, de los fundamentos a la integración industrial

Adquiere un conocimiento claro de la soldadura por fricción-agitación, desde los fundamentos del proceso hasta su integración industrial. Aprende a diseñar, controlar e implementar la soldadura FSW en la producción, con las aportaciones de los expertos de Stirweld y una colaboración especial de TWI.

Artículos del blog – 5 min

¿Cómo defino los parámetros de mi soldadura por fricción-agitación?

Control de calidad de la soldadura por fricción-agitación

Libro blanco – 20 min

Soldadura por fricción-agitación para principiantes

Obtén una introducción clara y accesible a la soldadura por fricción-agitación, desde sus principios básicos hasta sus principales ventajas y aplicaciones industriales. Un punto de partida ideal para cualquiera que se inicie en la tecnología FSW.

proceso de soldadura por fricción y agitación pdf

Libro blanco – 20 min

Descubre los pasos clave para implementar con éxito la soldadura por fricción-agitación, desde la definición de los requisitos de tu proyecto y los parámetros de soldadura hasta la consecución de un proceso de producción fiable y certificado.

cómo soldar aluminio

¿Estás listo para mejorar tu proceso de fabricación de disipadores térmicos?

Mejora la planitud, simplifica tu proceso de soldadura y reduce los costes de producción con una solución de soldadura FSW de una sola pasada para disipadores térmicos de aluminio.