30 Noviembre 2018

Los tailored blanks de acero de alta resistencia


 

Cada vez más utilizados en el sector de la automoción, permiten un excelente rendimiento y reducción de costes, pero requieren procesos y maquinaria avanzados.


¿Qué son los tailored blanks?

También conocidos como Tailor Welded Blanks (TWB), son paneles de chapa fabricados con elementos de diferentes materiales y/o espesores soldados entre sí. Destinados típicamente al estampado, combinan aceros de diferentes resistencias para obtener piezas con características específicas según la zona. La aplicación más común es en el sector del automóvil. Se utilizan para crear perfiles con zonas capaces de resistir deformaciones y zonas deformables para absorber la energía del impacto, o para reforzar puntos sujetos a mayores cargas, como por ejemplo, cerca de las bisagras de las puertas.


Alternativas a los tailored blanks

 

  • carrocería autoportante

    Antes de la llegada de las chapas a medida, las carrocerías eran de un solo tipo y espesor de acero, con un solo elemento para cada parte del coche. Esta solución monolítica implica una gran cantidad de chatarra, como en puertas o piezas de forma muy irregular.

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  • soldadura por puntos

Los componentes del coche se fabricaban mediante la unión de chapas soldadas por puntos de forma optimizada para la reducción de los residuos. El metal utilizado no tenía características diferentes dependiendo de la función requerida.

 

Esta solución, aunque representa un paso adelante, presenta una serie de desventajas:

• chapas superpuestas

Las dos láminas deben estar unidas a solapas superpuestas, con un aumento de peso y espesor.

• corrosión

La junta se convierte en un punto donde la humedad y el polvo pueden infiltrarse, con el riesgo de corrosión. Por lo tanto, debe sellarse en los puntos más expuestos mediante cordones de soldadura, lo que aumenta los tiempos y los costes de producción.

• aumento de peso

Para reforzar las zonas sometidas a mayores cargas, la única solución era utilizar chapas más gruesas o añadir refuerzos localmente.

Posteriormente, con la adopción de aceros especiales, fue posible obtener zonas de resistencia diferenciada. Las piezas sometidas a la mayor tensión eran de acero de alta resistencia, pero la soldadura seguía siendo por puntos. Los problemas de solapamiento de los bordes y el riesgo de corrosión persistían.

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El mayor cambio se produjo con el uso de chapas soldadas canto contra canto por láser, que finalmente permitieron el uso de aceros diversificados sin los inconvenientes de la soldadura por puntos.

Las principales ventajas en el uso de los tailored blanks son:

 

  • reducción de residuos

podemos utilizar nesting optimizados para diferentes formas, reduciendo el material desperdiciado. Como resultado, se reducen los costes de compra, almacenamiento, manipulación y eliminación.

  • Mayor seguridad

Mediante el uso de aceros de alta resistencia podemos crear células de seguridad y zonas de deformación que absorben la energía del impacto.

  • reducción de peso

Los aceros de alta resistencia ofrecen el mismo rendimiento que los aceros comunes, pero con un espesor menor. Podemos reducir el peso del coche, aumentando la eficiencia y reduciendo el consumo de combustible. La soldadura láser a tope, canto contra canto, también elimina la superposición de material y, por consiguiente, el peso adicional.

  • reducción de la corrosión

Al eliminar el espacio entre una lámina y la siguiente, típico de la soldadura por puntos, no creamos un área que pueda ser potencialmente atacada por el óxido.

  • eficiencia productiva

El uso de piezas brutas a medida en soldadura láser de alta resistencia permite reducir el número de soldaduras y procesos a realizar en la propia empresa o fusionarlas, lo que reduce los costes y el tiempo de producción. Por ejemplo, con el procesamiento tradicional, tanto el panel de la puerta como el refuerzo de la bisagra deben perforarse e imprimirse por separado, y luego unirse entre sí. Con las piezas brutas soldadas a medida, las dos hojas se sueldan primero y luego se imprimen, eliminando un estampado.

  • mejor precisión

La reducción del número de procesos, como el estampado y el ensamblaje, permite controlar con precisión las dimensiones de los distintos componentes y de la pieza acabada, reduciendo la necesidad de un procesamiento posterior.

  • mejor acabado

La soldadura a tope es menos visible estéticamente y puede ocultarse más fácilmente que la junta de solapa superpuesta.

  • menores costes operativos

Los Tailor Welded Blanks reducen tanto el espacio ocupado en el almacén como el número total de códigos a gestionar, reduciendo los costes logísticos y administrativos.

nesting puerta corte chapa alta resistencia

Obviamente, también el enfoque de los Tailored Blanks tiene algunos aspectos negativos:

 

  • coste del blank

La fabricación de tailored blanks supone un coste inicial más elevado, pero esto se ve compensado por las ventajas que aporta al usuario final, como una mayor seguridad y un menor consumo.

  • mayor costo de la maquinaria

Los tailored blanks requieren tolerancias dimensionales muy estrechas y una alta calidad de soldadura para soportar las operaciones de estampado y para garantizar la seguridad de los pasajeros. Para conseguir este rendimiento es imprescindible utilizar una maquinaria muy precisa.

 


Necesidades de producción

 

  • corte en frío

Los aceros están recubiertos de aleaciones metálicas con un bajo coeficiente de fricción. Es importante que estos elementos no contaminen el espesor de la chapa, alterando las características del metal. Este es el caso del corte térmico, por lo que es preferible cizallar o cizallar. La contaminación de la soldadura es realmente la razón principal por la que se utiliza el corte mecánico, renunciando a la flexibilidad del láser o plasma. En este tipo de productos, donde las chapas se sueldan canto contra canto, es fundamental que la zona soldada sea tan resistente como el metal base, sin inclusiones que la debiliten fuertemente.

  • proceso de corte

Algunos formatos a medida requieren el uso de aceros especiales UHSS, con una dureza de hasta 1500 MPa: 5 veces más que el acero de construcción normal. Con estos aceros tan resistentes, el cizallado alcanza el límite físico del proceso: en lugar de cortar, el metal corre el riesgo de agrietarse. Pueden producirse grietas que se propagan incluso perpendicularmente a la línea de corte, siguiendo las fibras de la chapa.

corregir la deformación de la cuchilla de la cizalla
  • linealidad

La soldadura láser debe estar completamente libre de defectos, para resistir el proceso de conformado y soportar los choques sin fallos. Por esta razón, la tolerancia en la rectitud del corte es muy estrecha. Es imprescindible utilizar cizallas que sean estructuralmente muy sólidas y capaces de garantizar un corte perfecto incluso con los materiales más resistentes. Las guillotinas Gasparini X-Cut, equipadas con el sistema Blade Pads, soportan la hoja y evitan deformaciones incluso con los esfuerzos más intensos. Además, el uso de pisachapas especiales específicamente diseñados para esta aplicación permite obtener una sección de corte uniforme en toda la longitud.

  • soldadura láser

Los aceros de alta resistencia deben sus características únicas a una mezcla precisa de elementos y tratamientos térmicos específicos controlados. La soldadura láser, que no utiliza material de relleno, garantiza el mantenimiento de la composición química original. Gracias al enfoque extremo del haz, incluso el área térmicamente alterada se reduce al mínimo.

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