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Cómo inspeccionar las uniones de fijación mediante perforación por fricción en cinco pasos

Disponer de un proceso de fijación mediante perforación por fricción de alta calidad es crucial para todos los fabricantes de automóviles. Sin embargo, la inspección de las uniones de fijación mediante perforación por fricción en una línea de producción puede ser desafiante. Aprenda de nuestros expertos cómo realizar un control de calidad de las uniones en cinco sencillos pasos.

Productos Herramientas y Soluciones Industriales Fijación mediante perforación por fricción Soluciones para uniones

Paso 1: Revestimiento de la fijación

Antes incluso de comenzar a evaluar la unión terminada, el primer paso debe ser siempre la inspección visual general de la fijación. Para protegerlas contra la corrosión, las fijaciones se recubren uniformemente con zinc-níquel o escamas de zinc. Si se daña una gran superficie del revestimiento, existe un alto riesgo de corrosión.

Nuestros expertos recomiendan:

Si desea proteger sus piezas de la corrosión no deseada, asegúrese siempre de comprobar que los elementos de fijación tienen un recubrimiento uniforme antes de utilizarlos, y asegúrese de que coinciden con la descripción de la pieza que figura en el embalaje.

Paso 2: Posición del dispositivo de fijación

Es muy importante comprobar la posición final de la cabeza del tornillo. Una instalación incorrecta afectará a la solidez y la resistencia contra la corrosión de la unión. Las piezas que se ensamblan pueden desplazarse durante el proceso de unión si no se fijan correctamente, lo que puede debilitar la integridad de la instalación. Es importante diferenciar entre los puntos de proceso y los puntos estructurales, ya que tienen requisitos diferentes.

2.1 Punto de proceso

Los puntos de proceso no tienen propiedades estructurales relevantes y sólo se utilizan para estabilizar la ubicación de la unión. A menudo, aparecen en combinación con adhesivos estructurales para asegurar que la unión no se mueva hasta que el adhesivo esté completamente curado.

La calidad de la unión de los puntos de proceso está bien cuando:
• La fijación se introduce en su totalidad, con lo que soporta rígidamente el material e impide que se mueva.
• Se produce una fuerza de sujeción generada por la unión mediante un agujero previo en la plancha superior.

La calidad no es correcta cuando:
La fijación se ha instalado en un ángulo tal que deja un pequeño espacio entre la parte inferior de la cabeza y la superficie.


Si es incorrecta, nuestros expertos recomiendan comprobar…


… la velocidad de rotación en el proceso de roscado
Si la velocidad de rotación es, por ejemplo, demasiado baja, se excede el par deseado de giro de roscado y el controlador de proceso no puede realizar la instalación. Esto da como resultado una unión incorrecta, no asentada e incompleta.


… el par en el apriete final
Si el par de apriete final es demasiado bajo, puede resultar en una unión no segura con poca o ninguna fuerza de sujeción. En este caso, ajuste los parámetros de par en el último paso del proceso y asegúrese de que la herramienta aprieta el tornillo según las especificaciones correctas.

2.2 Punto de fuerza

Un punto estructural tiene propiedades de alta resistencia, especialmente cuando se usa con adhesivo estructural que es una unión híbrida. En el taller de carrocería se pueden encontrar numerosas variantes de puntos estructurales de fijación mediante perforación por fricción, específicamente en las secciones de carrocería inferior, delantera y de choque, y en la línea de montaje.

Un punto de fuerza solo está bien cuando:
• La superficie superior de la cabeza de la fijación se asienta a ras de la superficie del material (sin espacios).

La calidad no es correcta cuando:
• La fijación se suelta, lo que se comprueba con una llave dinamométrica en la cabeza de la fijación.
• Cuando quedan vacíos debajo de la cabeza del remache.
• Solo un lado de la fijación soporta la superficie del material.

Si es incorrecta, nuestros expertos recomiendan comprobar…

… el posicionamiento del robot
Si la posición del ángulo del robot no es absolutamente perpendicular (o normal) a las superficies que se van a unir, la fijación puede entrar en el ensamblaje de forma incorrecta y provocar un fallo en la unión. Esto resulta en una instalación de la fijación más débil y abre una vía de corrosión en esa unión. Ajuste el ángulo de aproximación del robot a la superficie superior.

… la sujeción de las piezas
Cuando las piezas de la carrocería no están suficientemente sujetas o soportadas por el movimiento durante el proceso de fijación mediante perforación por fricción debido a las elevadas cargas axiales que se aplican, puede resultar en un soporte por un solo lado.

… el ajuste de los componentes entre sí
Las piezas que se ensamblan necesitan encajar bien entre sí sin dejar espacios entre ellas. El sistema precargará las piezas para mantenerlas en su lugar durante la fijación, pero se necesitan abrazaderas y soporte para impedir que se muevan durante el proceso.

… la velocidad de rotación en el proceso de roscado
Cuando se utiliza la velocidad (RPM) incorrecta en el eje, la superposición de la unión puede resultar en huecos debajo de la cabeza de la fijación. Esto se debe a que los controles del sistema experimentan un par de roscado mayor de lo esperado durante esta etapa y detienen el proceso para protegerse de daños mayores. Esto puede deberse a que las RPM de la instalación son demasiado bajas para los materiales que se van a unir (el acero es más lento, la aleación de aluminio es más rápida).

… el par en el apriete final
Otro problema que resulta en una unión incorrecta es no alcanzar el par de apriete final. Si el par resultante es demasiado alto, la fijación no se puede apretar lo suficiente en el último paso del proceso y la fijación se detiene a mitad de camino.

Paso 3: Cobertura de orificio previo

La fijación cubre completamente el orificio previo

La fijación no cubre completamente el orificio previo

La fijación mediante perforación por fricción se utiliza a menudo porque el proceso puede realizarse desde "un lado" del ensamblaje y, generalmente, no requiere un orificio previo en el material de la superficie superior. Las excepciones son las pilas muy gruesas, las piezas de fundición o las complejas combinaciones de materiales mixtos; o bien, los requisitos especiales de unión, como la conductividad térmica. En estos casos, la industria utiliza materiales con un orificio previo y el mecanismo de fijación cumple una función más: la protección del orificio previo.

Las uniones donde no se utiliza un orificio previo son mucho menos propensas a los posibles efectos de la corrosión. Cuando se utiliza un orificio previo y quedan huecos debajo de la cabeza de la fijación, existe la posibilidad de corrosión debido a la entrada de humedad por debajo de la cabeza de la fijación y en las capas de la unión. Aquí es donde los adhesivos y selladores estructurales en las uniones híbridas juegan un papel importante.

Si el orificio previo no está completamente cubierto, nuestros expertos recomiendan comprobar…

… el diámetro correcto del orificio previo de la chapa superior; después, que la programación del robot está colocando la fijación en el centro del orificio (normalmente de 7 mm de diámetro para una fijación M5).

Paso 4: Espacio entre materiales

Una unión perfecta es algo más que una fijación a ras o la cobertura de un orificio previo. La calidad de una unión depende también del ajuste de las chapas entre sí. Los espacios entre las capas pueden causar corrosión o burbujas de aire, romper el adhesivo e influir negativamente en las propiedades de resistencia.

Separación entre capas de material

Nuestros expertos recomiendan comprobar…

… el grosor del material
Si el grosor del material excede la tolerancia, se necesita más fricción para calentar el material y la fijación no puede entrar a través del material tan fácilmente para proporcionar la resistencia y estanqueidad requeridas por la unión.

… el par en el último paso del proceso
A veces, se trata solo de un pequeño ajuste que puede ayudar a mejorar la calidad de la unión. Especialmente en el diseño de materiales múltiples, deben tenerse en cuenta los requisitos individuales de cada capa de material a la hora de programar los parámetros, lo que forma parte del desarrollo inicial de la unión.

… la velocidad de rotación al perforar el material
Cuando la velocidad de rotación es demasiado alta en el primer paso del proceso, el material se calienta demasiado. Esto causa problemas cuando el sistema empuja el material a través de la parte posterior y forma un saliente para la siguiente fase; de la misma manera, una velocidad de rotación (RPM) demasiado baja puede requerir tiempos de ciclo más largos y no crear suficiente calor para que las capas de material fluyan correctamente.

Paso 5: Movimiento de la fijación

Cuando el proceso supera todos los pasos anteriores, es muy poco probable que falle, pero hay un último paso para comprobar antes de aprobar la unión. Se trata de la medición manual de la estanqueidad de la fijación o, al menos, de la comprobación de la prueba de par de "arranque" realizada manualmente. Si la fijación se puede girar en sentido contrario a las agujas del reloj, entonces algo salió mal en el proceso de unión y esta no está validada y debe considerarse defectuosa.

El movimiento de la fijación a menudo resulta en chapas o piezas sueltas (cuando no se utiliza adhesivo)

Nuestros expertos recomiendan comprobar…

… el par en el último paso del proceso
Un posible error es que el par de apriete sea demasiado alto para el apriete final. La rosca se despega y daña el saliente. Esto también puede ocurrir cuando el adhesivo entra en la unión inadvertidamente y lubrica el proceso de unión, lo que puede causar un exceso de par.

… si hay adhesivo debajo de la fijación
Cuando el adhesivo se pone directamente debajo de la ubicación de la fijación, la fricción se reduce y la fijación se suele apretar demasiado. Esto tiene como resultado una fijación suelta. Es mucho menos común en uniones sin orificios previos en el material superior.

… el grosor del material y el tratamiento térmico
Cuando se utilizan materiales de producción en el proceso de montaje, el grosor y la dureza del material (resistencia a la tracción) a veces pueden variar, y el par ajustado puede ser de pronto demasiado bajo.

Resumen

Estos cinco consejos son útiles para buscar mejoras que produzcan uniones fiables, pero las inspecciones son solo una parte de este proceso y el desarrollo conjunto debe realizarse en todas las uniones estructurales. Siempre recomendamos un desarrollo de procesos basado en la ingeniería, tanto en la fase de diseño como antes del inicio de la producción. En nuestros 16 centros de innovación en todo el mundo, nos aseguramos de que su proceso de unión sea viable y fiable, y le proporcionamos los datos para apoyar sus objetivos de fabricación. Consulte nuestra página del Centro de Innovación y póngase en contacto con nosotros si desea saber más.

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