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Aceros en la fabricación de carrocerías (Tipos de aceros (Aceros de alta…
Aceros en la fabricación de carrocerías
Tipos de aceros
Aceros de alta resistencia (HSS)
Su composición presenta mayor contenido en Calcio y pequeñas proporciones de Manganeso, Vanadio etc.
Las propiedades más significativas son:
Tenacidad
Elevada capacidad para soportar esfuerzos
Soldabilidad
Se comporta muy bien en los procesos de soldadura
Resistencia
Mayor tensión de rotura y alto límite elástico
Embutición/Fatiga
Buena capacidad para la embutición, adecuada resistencia a la fatiga y admite los diferentes tipos de protección anticorrosiva tanto el galvanizado como electrocincado.
En función del mecanismo de endurecimiento para aumentar su resistencia pueden ser:
Aceros IF (Intersticial Free)
Obtienen un excelente equilibrio entre la estampabilidad y la resistencia mecánica. En estos aceros se combinan bajos contenidos de carbono con distintos elementos microaleados como el titanio.
Dispone de una buena resistencia a la fatiga y a los impactos por su elevada resistencia. Estos aceros sirven para fabricar tanto piezas exteriores como estructurales, especialmente en componentes de absorción de impactos.
Aceros mircroaleados de alta resistencia y baja aleación (High Strenght Low Alloy)
Poseen pequeñas aleaciones de Cromo, Níquel y Molibdeno que proporcionan una mayor resistencia a la abrasión, al desgaste, a la oxidación y corrosión.
La adición de Niobio y Titanio permite obtener un mayor límite elástico y elevar el grado isotrópico. Fundamental para procesos de embutición.
Acero Bake-Hardening (BH)
Es fácilmente embutible antes de recibir el tratamiento térmico que aumentará el valor de su límite elástico
Una vez ensamblada la carrocería y habiendo recibido el tratamiento de cataforesis, se introduce en un horno a 180 ºC durante la fase de secado, en la que el acero varía su estructura molecular aumentando su límite elástico es decir, el efecto "Bake-Hardening".
Permite reducir espesor de chapa y peso, por lo que su uso se destina a panelería exterior
Aceros Refosfatados (RP)
Alta resistencia, obtenidos a partir de adiciones de fósforo. Con ello aumentan considerablemente el límite elástico, la resistencia a la rotura y la capacidad anticorrosiva, conservando al mismo tiempo una buena aptitud para la conformación por estampación, a costa de disminuir la plasticidad, tenacidad y dificultar las operaciones de soldadura. Usados para zonas estructurales como travesaños.
Objetivos que se quieren conseguir con este material
Construir carrocerías más ligeras manteniendo la resistencia
Reforzar zonas puntuales de la carrocería
Aceros de muy alta resistencia (VHSS)
Obtienen su elevada resistencia mediante la coexistencia en la microestructura final de "Fases blandas" al lado de "Fases duras", es decir, se parte de un acero inicial al que se le somete a un tratamiento térmico que lo transforma en otro material más resistente.
Estos aceros se clasifican en diferentes tipos:
Aceros TRIP (Transformation Induced Plasticity)
Caracterizado por un buen equilibrio entre resistencia y ductilidad. Son muy adecuados para piezas de estructura y refuerzo de formas complejas. Tiene una gran respuesta a la deformación.
Su gran capacidad de absorción de energía y a su buena resistencia a la fatiga, su uso se destina a fabricar piezas como largueros.
Aceros de fase compleja (CP)
Se diferencia del resto por su bajo contenido en carbono. Incorpora elementos aleantes y microaleantes. Este tipo de acero se caracteriza por la elevada capacidad para abserver energía y una alta resistencia a la deformación.
Se utiliza para la fabricación de piezas que requieran buena resistencia al impacto.
Aceros de doble fase (DF)
Gran equilibrio entre resistencia y estampabilidad. Resistencia a la fatiga excelente y una capacidad de absorción de la energía muy buena.
Se obtienen mediante un tratamiento térmico, que consiste en un aumento rápido de la temperatura en la fase de recocido controlando el enfriamiento. Después se le añade un proceso de revestimiento para mejorar la plasticidad. Su elevada resistencia permite disminuir el grosor de la chapa.
Estos aceros se usan en piezas con un elevado grado de responsabilidad.
Aceros de ferrita-bainita (FB)
Son aceros laminados en caliente que combinan una elevada resistencia a la la tracción y unas excelentes aptitudes a la deformación y al punzonamiento.
Se conforman mediante procesos de estampación en frío. Se utiliza para piezas estructurales como travesaños.
Acero convencional por estampación
Se denomina así al acero dulce laminado en frío y un bajo con bajo contenido en carbono.
El disponer de una baja cantidad de carbono hace que la dureza no sea muy elevada por lo que para los procesos de conformación es ideal. Sin embargo, su bajo límite elástico propicia que las piezas sean más gruesas para soportar los esfuerzos de conformación
Aceros de ultra alta resistencia (UHSS)
Estos aceros tienen un límite elástico muy elevado. Esto permite reducir peso de los módulos de la carrocería, teniendo el doble de rigidez que los aceros normales. Se caracterizan por la gran cantidad de energía que pueden absorber, su elevada rigidez y la capacidad para no deformarse.
Los aceros que se encuentran en este grupo son:
Aceros al boro (Bor)
Poseen pequeñas aleaciones de Manganeso, cromo y boro. El boro permite aumentar un poco la templabilidad, consiguiendo un alto grado de dureza. El tratamiento de temple lo sufre el acero durante o después del proceso de estampación, lo que le da una estructura martensítica.
Sus características mecánicas permiten reducir su peso. Por otro lado, el tratamiento termomecánico que sufre durante el proceso de producción mediante laminado en caliente le confiere homogeneidad estructural, lo que permite un buen comportamiento ante el esfuerzo mecánico. También disponen de una capa de revestimiento aluminizado con la finalidad de protegerlo frente a oxidación.
Estos aceros resultan apropiados para la fabricación de piezas del sistema antintrusión de la carrocería.
Aceros martensíticos (MS)
Presentan una estructura compuesta básicamente por martensita, obtenida al transformarse la austenita en el tratamiento de recocido que sufre el acero tras el proceso de laminación en caliente. Tienen un límite elástico enorme y por ello también se utilizan para la fabricación de piezas del sistema antintrusión.
El acero inoxidable
Se distingue del acero al carbono por su contenido en cromo, y en algunos casos níquel. Hoy en día su uso en automóviles es limitado, siendo casi exclusivamente aplicado en el sistema de escape.
A pesar de esto, una estructura de este material podría reducir considerablemente el peso respecto a un acero convencional, Además de mejor nivel de resistencia que otros tipos de aceros, dispone de buenas propiedades de ductilidad y reparabilidad.
El mayor inconveniente es que es excesivamente caro.
Su proceso de ensamblaje es característico puesto que los módulos de la estructura se realizan uniendo perfiles finos de acero inoxidable con nodos de fundición de pared delgada.
El acero presenta unas características mecánicas buenas, como su rigidez, resistencia, conformación plástica entre otras.
Para mejorar sus propiedades se pueden realizar tratamientos termomecánicos y cambiar su composición química.
Composición química
Con la adición de elementos como silicio, fósforo o manganeso, se consiguen propiedades de dureza.
Estos se denominan microaleados cuando se les añade elementos como el titanio, niobio o vanadio.
Tratamientos termomecánicos
Los factores que más influencia tienen en las propiedades finales del acero se encuentran los tratamientos que sufre el metal a lo largo del proceso de fabricación.
Atendiendo al método de fabricación utilizado puede ser:
Laminación en caliente
En su composición tiene una mínima cantidad de nitrógeno, lo que evita su envejecimiento. Resultan apropiados para la embutición debido a su grano fino. También presenta una elevada resistencia a la deslaminación y aparición de fisuras en el proceso de embutición.
Este tipo de acero es el más propenso a la corrosión por lo que habrá que darle un tratamiento anticorrosivo.
Laminación en frío
Proporcionan mejores acabados superficiales a la vez que mejora las propiedades mecánicas. Este material también puede ser revestido para evitar la corrosión.
A los aceros se les puede aplicar tres protecciones contra la corrosión, las cuales son:
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Galvanizado en caliente
Consiste en sumergir las piezas de acero en un baño de Zinc fundido
Dos procedimientos:
Procedimiento continuo
Se someten de manera continua a una limpieza superficial, antes de hacerles pasar a bastante velocidad por el baño de Zinc. Las capas son menores por el corto periodo de tiempo que pasa en el baño de Zinc.
Procedimiento discontinuo
Las piezas se someten a una limpieza química antes de someterlas al baño de Zinc.Los recubrimientos que se obtienen por este procedimiento están constituidos por tres capas de aleaciones. Esto le proporciona un aspecto característico gris brillante.
Existen diferentes tipos de revestimientos mediante galvanizado en caliente.
Aceros galvanizados con cinc puro
El revestimiento se obtiene mediante un proceso de galvanizado en caliente sobre aceros laminados en frío y sobre algunos en caliente. Es la solución más económica para la protección contra la corrosión.
Aceros galvanizados con una aleación Zinc-hierro
Revestimiento duro mediante galvanizado en caliente sobre la mayor parte de aceros laminados en frío. Tras pasar por el baño de Zinc, sufre el acero un tratamiento térmico que le confiere una excelente aptitud para la soldadura por puntos.
Aceros galvanizados con una aleación de Zinc-magnesio-aluminio
Se obtiene por un proceso de galvanizado en caliente sobre aceros laminados en frío y sobre algunos laminados en caliente. Gracias a la presencia de magnesio, se genera una barrera superficial contra los agentes corrosivos. Se utiliza en piezas que se sitúan en zonas cerradas, partes huecas etc.
Aceros galvanizados con una aleación Zinc-aluminio
Se obtiene el revestimiento por un proceso de galvanizado en caliente. Formado por un 95% de Zinc y un 5% de aluminio. Tiene una estructura eutéctica, que le confiere una excelente ductilidad.
Electrocincado
Consiste en aplicar electrolíticamente, una capa de Zinc mediante un proceso en continuo.
Consiste en la inmersión de las piezas de acero, conectadas a un polo negativo, en una solución de sales de Zinc puro, en una cuba electrolítica cargada positivamente.
Las características de este tipo de recubrimientos son:
Soldabilidad
Ofrece un buen grado de soldabilidad.
Unión adhesiva
Buena adhesión de las colas y masillas de revestimiento, además de buena cohesión del revestimiento.
Conformado
Excelente conformabilidad por lo que es excelente para embuticiones profundas.
Tratamientos superficiales
Los aceros revestidos por electrocincado pueden ser fosfatados o pintados por cualquier procedimiento normal de fosfatación y pintura.
Corrosión
Excelente protección, frente a daños como un choque, un rayado, puesto que el Zinc se sacrifica frente al hierro.
Revestimiento del acero
Proceso por el cual se mejora su resistencia a la corrosión
Tres tipos:
Revestimientos orgánicos
Se aplica una pintura orgánica. (En forma líquida o en forma de lámina sólida). En ambos casos la chapa pasa a través de hornos para su curado.
Revestimiento por combinación de los metálicos y orgánicos
Se aplican recubrimientos orgánicos de reducido espesor como tratamiento posterior al recubrimiento metálico.
Revestimientos metálicos
Incorpora varias capas de elementos metálicos como el zinc y sus aleaciones. Se depositan en caliente, mediante electrodeposición.