Soldadura por resistencia por puntos

Fusión: un pulso de corriente funde una pepita entre chapas sujetas

La soldadura por puntos por resistencia une dos chapas metálicas superpuestas en pequeños puntos, apretándolas entre electrodos de cobre y haciendo pasar una enorme corriente eléctrica. Cada punto lleva bastante menos de un segundo y no necesita metal de aportación ni gas. Así se construyen las carrocerías de coche: mira dentro del marco de cualquier puerta y verás filas de pequeñas marcas redondas.

Foto: BMW Werk Leipzig, CC BY-SA 2.0 de, vía Wikimedia Commons

Soldadura por puntos por resistencia · un punto en cuatro momentos: apriete, soldadura, mantenimiento, liberaciónLee los paneles de izquierda a derecha: muestran un punto de soldadura en cuatro momentos de su ciclo, y sus números coinciden con los pasos de abajo.

Cómo funciona

Aprieta. Un robot o una prensa cierra dos electrodos de aleación de cobre refrigerados por agua sobre las chapas superpuestas. Presionan con una fuerza de unos pocos kilonewtons, más o menos el peso de unos cientos de kilogramos.
Suelda. Una corriente de unos 5.000–20.000 amperios circula durante una décima a unas pocas décimas de segundo, a solo unos pocos voltios. La resistencia (la oposición de un material a la corriente) la convierte en calor, como en el hilo de una tostadora. El contacto entre las dos chapas es el que más resiste, así que se calienta primero. Allí se forma una pepita en forma de lente (una pequeña bolsa de metal fundido), normalmente de 4–8 mm de diámetro.
Mantén. La corriente se detiene, pero los electrodos siguen presionando mientras la pepita se enfría y solidifica. El agua que circula dentro de los electrodos extrae el calor, de modo que el cobre se mantiene frío y no se suelda a la chapa.
Desmoldea. Los electrodos se abren y dejan una marca poco profunda en cada cara. El robot pasa al siguiente punto, normalmente unos centímetros más allá a lo largo de la pestaña (el borde plano superpuesto).

Por qué solo se funde el centro. El cobre conduce la electricidad y el calor varias veces mejor que el acero, así que los electrodos apenas se calientan. El contacto entre chapas es el punto más caliente, de modo que la pepita crece de dentro hacia fuera, oculta a la vista.

Datos clave

Materiales: Chapa de acero de bajo carbono y galvanizada, acero inoxidable; aluminio con máquinas especiales de alta corriente; tiras de níquel para baterías
Piezas típicas: Carrocerías, puertas y capós de coche, armarios de electrodomésticos, estanterías de acero, baterías
Tamaño de pieza: Chapas normalmente de 0,5–3 mm de espesor cada una; conjuntos tan grandes como una carrocería completa
Precisión: Punto colocado con una precisión de unos ±1 mm por un robot; la precisión global de la pieza la da el utillaje de sujeción
Acabado superficial: Una pequeña marca redonda en cada cara; normalmente oculta en una pestaña o cubierta por la pintura
Tamaño de lote adecuado: Producción en masa; las pequeñas máquinas de banco también sirven a talleres de reparación y fabricantes de baterías
Coste de utillaje y máquina: Unos cientos de dólares por una pequeña unidad de banco; unos 100.000 $ o más por un robot con su pinza de soldadura
Velocidad: Bastante menos de un segundo por punto; un robot hace aproximadamente un punto cada 1–3 segundos, incluidos los desplazamientos

Ventajas y límites

Ventajas

Muy rápido y fácil de automatizar
Sin aportación, gas ni fundente: coste por soldadura muy bajo
El calor se queda localizado, así que las piezas apenas se deforman
Repetible una vez ajustados la corriente, la fuerza y el tiempo

Límites

Solo para uniones solapadas en chapa fina
Une en puntos, no en un cordón continuo, así que no sella contra fugas
La pepita queda oculta en el interior, así que es difícil comprobar la calidad sin ensayos destructivos
Las puntas de los electrodos se desgastan y hay que reavivarlas (devolverles su forma); el aluminio necesita una corriente mucho más alta

Dónde se usa

AutomociónCarrocería en blanco (la carcasa soldada sin pintar), puertas, capós, estructuras de asientos
ElectrodomésticosCarcasas de lavadoras, hornos y frigoríficos
BateríasLengüetas de níquel que unen las celdas en baterías de bicicletas eléctricas y herramientas eléctricas
Mobiliario y envolventes metálicosEstanterías de acero, taquillas, armarios eléctricos
FerrocarrilPaneles de carrocería de vagones de acero inoxidable

Cómo reconocerlo

Filas de pequeñas marcas redondas, de unos 5–8 mm de diámetro, espaciadas con regularidad a lo largo de una pestaña.
La misma marca aparece en ambas caras de la unión.
En metal desnudo o inoxidable, un tenue anillo de color por el calor alrededor de cada punto.
Abre la puerta o el capó de un coche: los bordes de la carrocería están llenos de ellas.

Compáralo con

Soldadura por arco7.1hace cordones continuos y trabaja chapas gruesas, pero añade metal de aportación y mucho más calor.Soldadura láser7.4puede sustituir las filas de puntos por cordones continuos para carrocerías más rígidas, con un coste de equipos mucho mayor.Soldadura por ultrasonidos7.7también une piezas finas superpuestas en puntos, pero con vibración y sin fundir; sirve para láminas, hilos y plásticos.

Míralo

Welding Fabrication World · El proceso, sus ventajas y sus usos, para principiantes

The Weld Nugget · Cómo la corriente, la fuerza y el tiempo forman la pepita

FANUC America Corporation · Robots soldando un lateral de carrocería, con una chispa en cada punto

ABB Robotics · Una línea real de carrocerías en Volvo

Ver fotos reales

Wikipedia: Soldadura por puntos — fotos de robots y máquinas de soldadura por puntos, además de un esquema del proceso
Búsqueda de fotos en Wikimedia Commons

Recuerda

Corriente, fuerza de apriete y tiempo son los tres ajustes de cada punto de soldadura.
El calor aparece donde las chapas se tocan, porque ese contacto es el que más resiste a la corriente.
Una carrocería se mantiene unida por varios miles de estos puntos, casi todos hechos por robots.