La importancia de las plantillas de sujeción

Dominar el arte de la soldadura segura con técnicas de sujeción óptimas.

plantillas de sujeción

Una plantilla de sujeción está especialmente diseñada y fabricada para sujetar las piezas durante la operación de soldadura FSW. La calidad de la soldadura depende del rendimiento de esta plantilla de sujeción. En concreto, esta cumple 4 funciones:

Un respaldo colocado bajo la pieza para compensar la presión vertical ejercida por la operación de soldadura,

Sujeción en Z para evitar el levantamiento de las piezas,

Sujeción XY para evitar que las piezas se deslicen,

Sujeción XY para que las piezas no se separen.

A continuación, desarrollaremos estas cuatro funciones y explicaremos por qué es importante que su plantilla de sujeción sea eficiente. 

¿Cómo sujetar las piezas durante una operación de soldadura por fricción-agitación?

El respaldo: la primera parte de una plantilla de sujeción exitosa

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.

Revestimiento de una pieza soldada por FSW

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.

¿Cómo contrarrestar la fuerza longitudinal?

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.

Topes de una plantilla de sujeción

La separación de las piezas: una trampa que hay que evitar durante la operación de soldadura

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.

Puntos de parada para sujetar las piezas durante el proceso de soldadura FSW

Abrazaderas: la última parte de una plantilla de sujeción de alto rendimiento

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.

Último paso de una herramienta de sujeción: las abrazaderas

¿Cuáles son los diferentes tipos de plantillas de sujeción?

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.

Para que su plantilla de sujeción sea eficaz, debe tener en cuenta la fuerza de sujeción, el número de puntos de apoyo, la geometría de la pieza, el desgaste de la herramienta y, por supuesto, el recorrido de la misma. Estos elementos son muy importantes, ya que su plantilla de sujeción influye en el ritmo de producción y en la calidad de las soldaduras. Así, la plantilla de sujeción cumple varias funciones: soporta la fuerza vertical ejercida cuando la herramienta FSW se sumerge en las piezas, contrarresta la fuerza longitudinal y transversal y evita que las piezas se levanten. La sujeción de las piezas con respaldo, topes, puntos de parada y abrazaderas garantiza una calidad óptima de la soldadura por fricción-agitación.

La experiencia de Stirweld

Stirweld, experto en el campo de la soldadura por fricción-agitación, le ofrece sus conocimientos técnicos para el diseño de sus herramientas de sujeción. Stirweld diseña y fabrica las herramientas de apoyo y sujeción necesarias para obtener una soldadura de buena calidad.

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