Aceros especiales utilizadosen la fabricación de carrocerías

C E N T R O D E E X P E R I M E N T A C I Ó N Y S E G U R I D A D V I A L M A P F R E1

Foto: BMWFoto: BMW

El empleo de aceros espe-

ciales resulta muy habitual

en las carrocerías de los

vehículos actuales. Por

este motivo, en las opera-

ciones de reparación de

las piezas fabricadas en

estos materiales se deben

emplear las técnicas y los

equipos adecuados para

realizar los trabajos con la

calidad y garantía exigidas.

A C E R O S E S P E C I A L E S U T I L I Z A D O S E N L A F A B R I C A C I Ó N D E C A R R O C E R Í A S 2

Los fabricantes de vehículosse esfueran por presentarnuevos modelos con un cre-ciente nivel de equipamientoy mejores prestaciones entodos los aspectos. Una delas desventajas de este hechoes el aumento del peso. Paracontrarrestarlo, los fabrican-tes tienden a utilizar nuevosmateriales, más ligeros.

Las características mecánicasde los aceros son el resultadode la combinación de dife-rentes parámetros, entre losque destacan la composiciónquímica y el proceso termo-mecánico.

El principal elemento respon-sable de las características dedureza del acero es el carbo-no, aunque también influyenlos elementos de aleación uti-lizados. Los más comunes sonsilicio, manganeso o fósforo,aunque son otros elementoscomo titanio, niobio, cromoo boro los que se introducenen la aleación para crear losaceros de alta resistencia.

En cuanto al proceso ter-momecánico, operacionescomo la temperatura delaminación, las velocidadesde enfriamiento o los ciclosde recocido influyen en elajuste de la estructura crista-lina y granular del acero,modificando sus propiedadesfinales.

Los parámetros sobre los quese establece la diferencia entreaceros convencionales y dealta resistencia son la resis-tencia a la tracción y el límiteelástico. De aquí que estos

aceros también se conozcancon el nombre de aceros dealto límite elástico (ALE).

La resistencia a la tracción opresión de ruptura es la cargamáxima alcanzada duranteun esfuerzo a tracción. Unavez superada, se producenriesgos de rotura y de noconformidad geométrica.

El límite elástico es la cargaque separa el campo elástico,donde las deformaciones sonreversibles, del campo plás-tico, donde empiezan lasdeformaciones irreversibles.

De este modo, los acerosconvencionales son los quepresentan presiones de rup-tura de hasta 210 Mpa. Entreesta cifra y 550 Mpa sonconsiderados aceros de altaresistencia, y más allá de esevalor se sitúan los aceros demuy alta resistencia.

En la actualidad, los acerosde alta o muy alta resistenciason utilizados por la totali-dad de los fabricantes, enporcentajes cada vez mayo-res, existiendo modelos quepresentan hasta un 90% deeste tipo de materiales sobreel total de acero utilizado enla carrocería.

Ubicación deaceros especiales

en un vehículoFoto: DaimlerChrysler

El aligeramiento de las carro-cerías se ha de producir sinque se vean disminuidas suspropiedades principales, encuanto a seguridad y protec-ción de los ocupantes. Unode los materiales más utiliza-dos para este propósito es elacero, con el que se consiguereducir el peso sin mermarsus características mecánicas.Se logran, de este modo,aceros de alta resistencia(HSS) y aceros de muy altaresistencia (UHSS).

1- Acero de embutición profunda2- Acero termoendurecido3- Acero termoendurecido4- Acero termoendurecido5- Acero termoendurecido6- Acero termoendurecido7- Acero termoendurecido8- Acero isotrópico9- Acero libre de intersticios

10- Acero borado11- Acero microaleado12- Acero microaleado13- Acero microaleado14- Acero microaleado15- Acero microaleado16- Acero microaleado

Distintos aceros empleados en la construcción del nuevo Serie 5Foto: BMW

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14Aceros de alto y muy

alto límite elásticoFoto: Volvo

Aceros de muy alta resistencia

También son variados losaceros de muy alta resistenciaexistentes en el mundo de laautomoción. A continuación,se describen algunos de estosaceros:

Aceros portransformación plásticainducida (TRIP)

Presentan tensiones de roturasuperiores a 550 Mpa, y sediferencian de los acerosconvencionales porque tienenun mejor compromiso resis-tencia-ductilidad, fruto de sumicroestructura particular.Esta se consigue medianteuna transformación plásticainducida (transformación dela austenita en martensita,bajo el efecto de una carga).

Presentan gran capacidad deabsorción de energía, por loque se utilizan en piezas so-metidas a riesgos de impacto,como travesaños o largueros.

Aceros de doble fase

Combina fases muy duras ensu microestructura junto conun aumento de la resistencia,debido a un tratamientotérmico a baja temperatura.

Se usan en piezas estructu-rales y en mecanismos deabsorción de impactos.

Aceros al boro

Los aceros al boro son, quizá,el máximo exponente de losnuevos aceros utilizados enla automoción. Pueden llegar

a presentar un límite elásticode hasta 1.300 Mpa. Comoconsecuencia, tienen granrigidez y capacidad de defor-mación.

Su uso fundamental se da enpiezas estructurales de la ca-rrocería, especialmente enpiezas antiintrusión, como pi-lares centrales, en los que senecesita que, ante choqueslaterales graves, se preserveal máximo la integridad delhabitáculo.

Aceros de alta resistencia

Dentro de los aceros de altaresistencia, se pueden distin-guir variedades como las quese describen a continuación:

Aceros microaleados

También conocidos comoaceros de alta resistencia ybaja aleación (HSLA), se ob-tienen mediante la adición,en pequeñas cantidades, deelementos como titanio, va-nadio o niobio, que sustitu-yen a átomos de hierro en lamatriz cristalina del acero,aumentando los niveles deresistencia.

Debido a su alto límite elásti-co, se utilizan en la fabrica-ción de piezas estructurales,ya que proporcionan un granahorro de peso.

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Travesaño traseroen acero microaleado

Acerostermoendurecidosen el Opel Vectra CFoto: Opel

Pilar centralinterior delVolvo XC90,en acero al boroFoto: Volvo

Aceros refosforados

Su endurecimiento se con-sigue por la utilización deelementos sólidos, como elfósforo, en un porcentaje entorno al 0,12%. Una de suscaracterísticas principales esque facilitan la embutición yel aspecto superficial. Su usoprincipal se da en piezasestructurales y refuerzos.

Aceros termoendurecidos

Estos de aceros presentanun aumento del límite elásti-

co respecto a los acerosconvencionales, debido altratamiento térmico a bajatemperatura al que son so-metidos. Este termoendureci-miento, conocido como bakehardening, permite efectuaruna reducción del espesordebido al aumento del límiteelástico.

El aumento del límite elásticotiene, como consecuencia,que los aceros termoendure-cidos puedan ser utilizadostanto en piezas exteriorescomo estructurales.

Reparación de piezas de alta resistencia

Los procesos de reparaciónde este tipo de aceros, debidoprincipalmente a su resisten-cia, presentan diferencias conrespecto a los de los acerosconvencionales:

• Son más rígidos, aspecto atener en cuenta ante cual-quier operación de repaso dechapa. Por este motivo, la re-paración de una deformaciónes más laboriosa y limitadaque en piezas de acero con-vencional.

• Su espesor es menor, porlo que el repaso de chapa sedebe reducir a golpes peque-ños y precisos para no causarsobreestiramientos al mate-rial, más difíciles de corregir.

• Los calentamientos que serealicen, como los que tienenlugar en las operaciones derecogido de chapa, deben serevitados o restringidos almáximo, ya que puedenprovocar que estos acerospierdan o vean disminuidassus propiedades mecánicas.

• Se deben evitar las técnicasde golpeo directo del martillocontra el tas, debiéndoserealizar el repaso de chapamediante efectos de palanca.

Sustitución de piezas de acero de alta resistencia

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En cuanto a las operacionesde sustitución, todos estosaceros pueden ser soldadosmediante soldadura continuabajo gas de protección(MAG) o por puntos de resis-tencia. La regulación de losparámetros de las máquinasde soldadura diferirá segúnel tipo de acero.

En el caso particular de lasoldadura por puntos, de-pendiendo del tipo de acero,habrá que prestar una espe-cial atención a la intensidadde la corriente y a la presiónde los electrodos, ya que losvalores exigidos pueden llegara ser notablemente superio-res, en comparación con losrequeridos en aceros conven-cionales. Por este motivo,será necesario consultar lasrecomendaciones técnicasdel fabricante del vehículoal respecto y verificar quelos equipos de soldadura em-pleados son los adecuados.

En este tipo de operaciones,también resulta de gran utili-dad y rapidez el equipo decorte por plasma, especial-mente en cortes de desecho,debiéndose regular de formaconveniente la profundidaddel corte, al objeto de no da-ñar otras piezas adyacentes.

En definitiva, las operacionesde corte y desgrapado sehacen más dificultosas, es-pecialmente en los acerosde mayor resistencia. Comoconsecuencia, los tiemposde sustitución de piezas sonsuperiores a los de los acerosconvencionales.

Efecto depalanca en elrepaso de chapaFoto: Volvo

Punto de soldaduraen acero al boro

Brocas específicaspara aceros dealta resistencia

En el corte o desgrapado,los aceros de alta resistenciatambién presentan diferen-cias importantes respecto alos aceros convencionales. Elaumento de la resistencia deestos aceros hace que lasherramientas de corte habi-tuales o las brocas utilizadaspara la retirada de puntos deresistencia no sean válidas,siendo necesarias brocasespecíficas, con una durezasuperior al acero en cuestión,y discos de corte especiales.