¿Un cabezal de soldadura FSW en mi máquina CNC?

¿Qué te pasa por la cabeza?

 

El montaje de un cabezal de soldadura por fricción-agitación en su máquina CNC puede plantear dudas:

  • ¿Existe el riesgo de dañar el husillo de mi máquina con la soldadura FSW?
  • ¿Afectará esto a la garantía del fabricante?
  • ¿Cómo se gestionan las vibraciones?
  • ¿Cómo puedo instalar un cabezal FSW en mi máquina?
  • ¿Cuáles son las especificaciones mínimas de una máquina CNC para fines de soldadura FSW?

Son muchas las preguntas que responderemos a lo largo de este artículo, así que te recomendamos ¡leer hasta el final!

Pero antes, ¿necesita saber qué es un cabezal FSW? EchE un vistazo a sus especificaciones técnicas, funciones y principales ventajas aquí.

 

¿Cuáles son los riesgos para mi máquina CNC?

El montaje de un cabezal FSW no supone ningún riesgo para su máquina. ¿Por qué? Porque se ha hecho todo lo necesario para proteger su máquina CNC.

 

¿Qué pasa con la garantía del fabricante con la instalación de este cabezal de soldadura FSW?

Integrar un cabezal FSW en su máquina es como integrar un engranaje cónico. No hay ninguna modificación fundamental de su máquina: la garantía de la máquina no se ve afectada.

Descubra las diferentes máquinas CNC en las que ya hemos montado nuestro cabezal de soldadura:

CONSTRUCTOR MODELOS CNC Fz en kN
HARTFORD VMC-1300 8 kN
MAZAK Nexus 510C 7 kN
COREZ FP 50 20 kN
HERMLÉ C30U dynamics 8,5 kN
VERNIER CV800 9 kN
BMO BMO 20 kN
REAL MECA Real MECA 7 kN
VISION WIDE Vision Wide 12 kN
TWINHORN VE-1500L3 8 kN
DOOSAN DNM 750L 13 kN
MANFORD DL4112 10 kN
HAAS VF4 18 kN
Hasta la fecha, el cabezal FSW se ha montado en más de 20 modelos de máquinas durante un período de 3 años con una alta tasa de producción y una protección absoluta del husillo.

Para ver imágenes de la integración de nuestro cabezal en estas máquinas, haga clic aquí:

 

fresadora fsw
Equipo de FSW

Una operación de soldadura se calienta más que una operación de mecanizado. ¿Cómo puedo gestionar la refrigeración de mi máquina?

El cabezal FSW se refrigera mediante un doble sistema: aire comprimido y agua. El aire comprimido se suministra al cabezal de FSW y enfría la herramienta, enfriando así todo el cabezal y la máquina durante la operación de soldadura.
parámetros fsw
El segundo sistema de refrigeración es la refrigeración por agua. Este sistema funciona mediante un refrigerador o chiller. Su funcionamiento es el siguiente:
  • 1. El enfriador envía agua fría al interior del cabezal FSW,
  • 2. El agua fluye por el cabezal FSW a través de un sistema de tuberías sellado, que permite que el cabezal se enfríe desde el interior,
  • 3. El agua caliente sale del cabezal y vuelve al refrigerador, y así sucesivamente.
temperaturas durante la soldadura por fricción-agitación
Estos dos sistemas de refrigeración refrigeran no sólo el cabezal sino también el husillo de la máquina, lo que la protege al 100%.

¿Cómo se gestionan las vibraciones del proceso de FSW?

Al soldar con FSW, se generan vibraciones. Es imprescindible que las tenga en cuenta, ya que pueden dañar el husillo de su máquina si son demasiado intensas. Por lo tanto, se ha añadido un acoplamiento de garras al cabezal FSW para proteger su máquina. Este acoplamiento de garras aísla las vibraciones (en torsión o traslación) y, por tanto, corta las posibles vibraciones durante el desarrollo de la soldadura por fricción-agitación.

Además, este sistema de acoplamiento de garras transmite la fuerza de soldadura directamente al pórtico, que es capaz de resistir la fuerza generada.

¿Cómo se controla la fuerza ejercida durante la soldadura?

El sensor de fuerza integrado en el cabezal STIRWELD permite ajustar la fuerza aplicada durante la operación de soldadura. La fuerza máxima ejercida por el cabezal se ajusta a menos del 80% de la fuerza máxima aplicable por el CNC. Por lo tanto, el cabezal FSW se sujeta en función de la máquina en la que se instala. Este sensor de fuerza avisará al operador cuando la fuerza ejercida se acerque a esta fuerza límite. Gracias a este truco, la fuerza máxima aplicable por el CNC nunca se alcanza ni se supera, no hay riesgo de rotura ni de que el motor se bloquee.
soldadura por fricción-agitación cerca de mí
Pero me dirás: ¿por qué añadir un sensor de fuerza externo cuando podrías añadirlo en tu máquina?

La respuesta es sencilla. Hacer un cambio en los controles de una máquina es complicado. Efectivamente, para añadir la función de «control de fuerza» hay que añadir un sensor de fuerza a la máquina. Sin embargo, esta modificación mecánica requiere una modificación completa del husillo. Además, la mayoría de las máquinas CNC están equipadas con un controlador de tipo «caja negra», por lo que no se permite la instalación de un sensor de fuerza. Esto requiere un largo desarrollo. Mientras que con un cabezal FSW, la instalación de un sensor de fuerza es sencilla. De hecho, el cabezal de soldadura por fricción- agitación de Stirweld es universal y puede añadir este control de fuerza necesario a cualquier máquina-herramienta CNC.

Para saber más sobre las demás funciones que el cabezal FSW añade a su máquina CNC, haga clic aquí.

¿Las fuerzas de la soldadura dañarán mi husillo de mecanizado?

El cabezal de FSW Stirweld contiene varios cojinetes que transmitirán las fuerzas de soldadura al bastidor del husillo y no al husillo propiamente dicho. Por lo tanto, el husillo de mecanizado no está sometido a ningún esfuerzo, sólo se transmite el par. Así, las fuerzas de soldadura no dañan el husillo de mecanizado. Los rodamientos del cabezal están sobredimensionados: 25 kN para una vida útil de hasta 5 años. Son ellos quienes toman las fuerzas de soldadura y no el husillo de la máquina.
CNC machine protection for FSW

¿Es suficiente el par de apriete de mi husillo de mecanizado para la soldadura FSW?

Paradójicamente, el par de torsión en la soldadura FSW es bajo en comparación con el del mecanizado (¡generalmente 3 veces menor!). Pero, ¿por qué? Durante la soldadura FSW, la temperatura del aluminio o del cobre se eleva al 80% de su punto de fusión. En este estado, el material es muy dúctil, muy flexible; el par necesario para agitarlo es entonces relativamente bajo en comparación con el mecanizado.

¿Cuál es el riesgo para mi operador?

Se ha realizado un análisis de riesgos en el cabezal de soldadura FSW Stirweld y cuenta con la certificación CE: teniendo en cuenta los requisitos europeos en materia de salud, seguridad, eficiencia y protección del medio ambiente.

 

Tecnología FSW cerca de mí

¿Cómo gestionar el cambio con la introducción de esta nueva tecnología?

La introducción de una nueva tecnología en su empresa requiere tiempo para formar a sus operarios. En cuanto al FSW, un maquinista puede formarse correctamente en el FSW y con bastante rapidez. De hecho, Stirweld le ofrece varios seminarios web para formarle en esta tecnología:

  • Las aplicaciones del FSW,
  • El proceso de soldadura por fricción-agitación (pasos, coste, producto, proceso y ventajas para el cliente),
  • Parámetros clave de soldadura (herramientas de FSW, parámetros de soldadura, diseño del sistema de sujeción, defectos de FSW).

En 2020, Stirweld formó a 636 personas en la tecnología de soldadura por fricción-agitación en todo el mundo.

Además, para acompañarle a lo largo de su proceso de integración, le ofrecemos la primera fase de su estudio industrial: el codiseño de su aplicación.

Nuestro estudio industrial incluye:

  • Codiseño de sus piezas,
  • Diseño y fabricación del sistema de sujeción,
  • Parámetros de soldadura y control de calidad,
  • Fabricación de sus primeros lotes de piezas,
  • Apoyo y optimización.

¿Cuáles son los requisitos mínimos para poder instalar un cabezal de soldadura FSW en mi máquina CNC?

TAMAÑO MÍNIMO DEL ACCESORIO ISO 40, BT 40 o HSK 63 (u otro tamaño de accesorio equivalente)
POTENCIA DEL HUSILLO 10 kW mínimo
PAR DEL HUSILLO 50 N.m a 1000 RPM
ALTURA BAJO LA BOQUILLA DEL HUSILLO 400 mm mínimo (la altura del cabezal es de 350 mm)
CARGA SOPORTADA POR EL EJE Z 8 kN mínimo

Suelde desde su máquina CNC con un cabezal de soldadura FSW

Stirweld ha desarrollado dos cabezales de soldadura por fricción-agitación para CNC: un cabezal estándar y un cabezal con pin retráctil.

El cabezal estándar de FSW

El cabezal FSW estándar puede montarse en cualquier máquina herramienta de control numérico de 3 a 5 ejes para realizar operaciones de soldadura FSW limitando el coste de la inversión. La patente se registró en 2015. El cabezal FSW Stirweld aporta a su máquina CNC estas 4 funciones que le faltan, para permitirle producir piezas de aluminio de calidad mediante soldadura por fricción-agitación:

 

mercado de equipos de soldadura por fricción-agitación
  • Control de la fuerza para aplicar una presión constante,
  • Enfriamiento de la herramienta para proteger la máquina de la temperatura,
  • Registro de fuerzas para el control de calidad,
  • Gestión de la fuerza y de las vibraciones para proteger su máquina CNC

El cabezal FSW con pin retráctil

El cabezal FSW con pasador retráctil tiene las mismas características que el cabezal estándar. Sin embargo, cuenta con una función adicional: el pin retráctil. Este es utilizado para rellenar el agujero de soldadura dejado por la herramienta del cabezal estándar. Esto es posible porque la herramienta consta de dos partes: el hombro y el pin retráctil. El pin y el hombro están sincronizados en la velocidad de rotación.
cabezal de soldadura por fricción-agitación
cómo funciona la soldadura por fricción-agitación
¿Cómo puedo montar un cabezal de soldadura por fricción-agitación en mi máquina?
El montaje del cabezal en su máquina-herramienta CNC se realiza en 15 minutos como mucho. Stirweld le proporciona una caja de carcasa para facilitar el montaje del cabezal. En efecto, gracias a los pies de goma de esta carcasa, llamados silentblocks, el husillo de la máquina no soporta el esfuerzo de montaje, puesto que serán estos silentblocks quienes se encarguen del esfuerzo de montaje.

Su montaje puede dividirse en varias etapas:

  • Paso 1: montar la interfaz en el cabezal de soldadura FSW. Esta interfaz será la unión entre la
    máquina y el cabezal de soldadura.
  • Paso 2: con la caja del cabezal, colocar el conjunto (el cabezal FSW y la carcasa) en la mesa de
    la máquina.
  • Paso 3: bajar gradualmente el husillo de la máquina hasta que la interfaz pueda fijarse a la
    máquina.
  • Paso 4: fijar la interfaz a la máquina (fijación con tornillos).
  • Paso 5: ¡ya está! El cabezal FSW está listo para soldar.
parámetros del proceso de soldadura por fricción-agitación
En resumen, el montaje de un cabezal FSW en una máquina-herramienta CNC es sencillo, seguro y fiable. De hecho, con sus diversos sistemas (acoplamiento de garras, refrigeración de la herramienta y del cabezal, rodamientos, sensor de fuerza, análisis de riesgos), el cabezal Stirweld FSW hace que su equipo sea seguro.

Además de esto, la integración de un cabezal FSW en su parque de máquinas le
permitirá:

  • Aumentar la flexibilidad de su parque de máquinas,
  • Registrar la fuerza de soldadura para asegurar el control de calidad de esta,
  • Registrar los parámetros de soldadura para un control de calidad eficaz de sus piezas,
  • Pasar de la soldadura al mecanizado sin desmontar el cabezal.
Si desea saber más sobre nuestro cabezal de soldadura FSW y sacar el máximo partido a su parque de máquinas, no dude en ponerse en contacto con nosotros sin ningún compromiso. 

Nuestros expertos estarán encantados de acompañarle durante todo el proceso de integración de esta nueva tecnología.

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