El propósito de esta columna es analizar un aspecto diferente de los criterios de calidad de la soldadura por proyección, que puede pasar desapercibido para la mayoría. Para mayor claridad, cuando hablamos de soldadura por proyección, nos referimos a la soldadura de tuercas de soldadura forjadas/acuñadas, no a las huecas o con relieve.
Hay razones válidas por las que no estamos tan preocupados por las proyecciones en relieve o huecas y cómo se sueldan o evalúan. ¿Por qué? Hay libros enteros dedicados al tema. Con la gran cantidad de material disponible, no estaría añadiendo nada nuevo a la conversación sobre soldadura por proyección en relieve. Un vistazo a las Ref-1 y Ref-2 revela casi todo lo que uno necesita saber sobre el asunto. Además de programas de soldadura excelentes, incluso tienen planos sobre cómo hacer los punzones y matrices. Una cantidad enorme de gran trabajo capturado por mis predecesores, y me quito el sombrero ante ellos: ¡bien hecho! Pero volviendo al tema que nos ocupa…
El principal motor de casi todas las estrategias de programas de soldadura por proyección en uso hoy en día es la necesidad de alcanzar la fuerza de empuje destructivo requerida. Es la cifra en la que la gente se centra y, sobra decirlo, es muy importante. Sin embargo, hay un elemento importante, aunque secundario, actuando dentro de la comunidad de la soldadura por proyección que impulsa aún más la necesidad de cómo se determina el programa de soldadura, y desde perspectiva, debe abordarse: el set-down de la Tuerca de Soldadura.
El set-down se basa en la distancia medible entre el metal base y la pieza que contiene la proyección después de completar la secuencia de soldadura. Tiene casi CERO relación con la resistencia del conjunto soldado final. Sin embargo, esto no impide que la gente se obsesione un poco con el concepto. Más sobre eso más adelante.
Para ir un paso más allá, podría ser beneficioso entender un poco más sobre el set-down y, lo que es más importante, cómo la industria ve este criterio de aceptación específico. Como se puede imaginar, existen muchos estándares de aceptabilidad asociados con el proceso de soldadura por proyección, y cada uno ofrece su perspectiva sobre lo que es y no es aceptable. Y el set-down cae directamente en esta categoría.
Para ser completos, la soldadura de hilo cruzado (cross-wire welding) también es técnicamente una soldadura por proyección. Una sutil diferencia entre la soldadura de hilo cruzado y una soldadura por proyección en relieve (hueca) o forjada/acuñada (sólida) es que, si bien el set-down de una soldadura de hilo cruzado también se mide después de realizarse, en realidad es una determinación de la Profundidad de Penetración. Una vez soldada, una soldadura de hilo cruzado tiene, por definición, cero espacio, ya que las piezas son las proyecciones. Con esto en mente, nos centraremos en las soldaduras por proyección sólidas (incluido el anillo completo) para el resto de esta discusión sobre el set-down.
Al discutir el set-down, también es necesario reconocer (creo) la idea del paralelismo. Incluso al soldar un conjunto con una sola proyección, hay superficies de contacto de las piezas que deben estar ‘escuadradas’ entre sí. El concepto de ‘escuadra’ siempre será específico de la aplicación, pero creo que a efectos de esta discusión es bueno considerarlo.
El criterio medible conocido como set-down es visto de manera muy diferente por aquellos dentro de la industria. Para ampliar, algunos estándares establecen un valor especificado (realmente un objetivo) donde una soldadura por proyección realizada con un set-down que viola los límites no es una discrepancia. Otros estándares establecen específicamente que la falta de adherencia a los requisitos de set-down es una discrepancia.
Para ayudar a dar una idea de las diversas diferencias, analizaremos los requisitos de varios estándares diferentes en lo que respecta a la soldadura por proyección y los criterios medibles conocidos como set-down y paralelismo. Los siguientes puntos están un poco parafraseados, pero capturan el detalle necesario.
• …deberá asentarse de modo que el espacio entre la base del sujetador y la pieza de acoplamiento no sea superior a 0.3 mm o el 30% de la altura de la proyección previa a la soldadura (el que sea menor) y no es un criterio para que las soldaduras sean discrepantes…
- …el espacio de lado a lado no debe diferir en más de 0.2 mm, pero no es un criterio para que las soldaduras sean discrepantes…
- …discrepante si el espacio máximo es >0.1 mm, con un valor objetivo de 0.00 mm…
- …discrepante si se desvía más de cinco grados de la perpendicular…
- …discrepante si el espacio entre las piezas soldadas excede el 20% de la altura original de la proyección…
- …paralelismo de las proyecciones de soldadura de máx. 0.1 mm en relación con la superficie de contacto…
Como se puede ver en los fragmentos de información anteriores, nadie está de acuerdo con nadie. Los valores son porcentajes de las alturas de las proyecciones, valores fijos, o ambos. Algunos consideran que cualquier cosa que exceda los valores indicados es motivo de discrepancia en la soldadura, mientras que otros no. Algunos abordan tanto el Asentamiento como el Paralelismo, mientras que otros abordan solo uno de ellos. Francamente, este nivel de inconsistencia con respecto a una única característica medible es raro en la industria de la soldadura. Y como aludí antes, casi nada de esto se relaciona de ninguna manera con la fuerza de empuje (push-off strength) del conjunto final.
Las posibles razones de estas diferencias son variadas. Sin embargo, creo que se pueden reducir a unas pocas categorías amplias.
Entonces, ¿cuál es mi problema con el set-down y cómo lo ve la industria? Para ser un poco más específico, no es raro ver a la gente confundir el set-down con la fuerza de empuje. Con esto, quiero decir que piensan que no es posible tener un buen valor de fuerza de empuje a menos que se tenga un buen set-down (es decir, un espacio cero o mínimo). Y luego piensan que lo opuesto también debe ser cierto: si tengo un buen Asentamiento, entonces debo tener buenos valores de fuerza de empuje. Ambos puntos de vista pueden ser muy incorrectos. De hecho, si todo lo que se necesitara para una buena soldadura por proyección fuera el set-down, entonces un enfoque de programa de soldadura de ‘tiempo de soldadura largo’ sería la norma en el proceso de la soldadura por proyección, y no la excepción mucho menos que óptima.
Cabe señalar que una soldadura por proyección adecuada sí requiere un grado significativo de set-down. Esto se debe a que las proyecciones sirven como punto de concentración tanto de fuerza como de corriente (muy similar a los casquillos de electrodo de Soldadura por Resistencia por Puntos (RSW). A medida que la corriente y la fuerza de soldadura pasan a través de las proyecciones, provocan la formación de un camino de calor altamente localizado. Esto, a su vez, hace que el metal en la proyección suba rápidamente a una temperatura plástica, después de lo cual se aplana y (si todo va bien) forma una unión entre la tuerca de soldadura y la pieza.
Dicho todo esto, todavía es posible tener desajustes entre las proyecciones y el material base. Estos problemas se deben a diferentes calibres de metal base, geometrías de proyección, recubrimientos y resistencias de material. Y cuando estos problemas son lo suficientemente graves, en realidad es bastante fácil lograr un gran valor para el set-down, y un valor muy pobre para la fuerza de empuje.
Teniendo muy en cuenta lo mencionado anteriormente, mi experiencia con respecto al set-down es siempre que se tenga una buena fuerza de empuje, mantener el valor en algo <25% de la altura de la proyección, y mantener el paralelismo lo más ajustado posible. Mientras todos los demás aspectos de calidad sean aceptables, esto debería funcionar bien.
Referencias 1) Resistance Welding Manual, revised 4th Edition2) AWS C1.1M/C1.1:2019, Recommended Practices for Resistance Welding.
Donald F. Maatz, Jr. trabaja en Milco Manufacturing y se desempeña como Ingeniero Senior de Soldadura. Fue presidente de la Sección AWS-Detroit, es miembro de los Comités de Soldadura Automotriz D8 y D8.9, es presidente del D8D y asesor del Comité de Soldadura por Resistencia C1, es un CWI respaldado por AWS y un instructor de la Escuela RWMA. Se graduó de Ohio State con una Licenciatura en Ingeniería de Soldadura. Este artículo no habría sido posible sin la ayuda de los miembros del equipo Milco. Envíe sus comentarios/preguntas a Don a dmaatz@milcomfg.com.
