Tecnologías
de unión

Soldadura por resistencia

La tecnología de soldadura por resistencia se basa en la formación de un punto o cordón de soldadura mediante la fusión y coalescencia de dos superficies que son calentadas gracias a su resistencia eléctrica durante un tiempo determinado durante el cual se aplica una fuerza. Se emplean fuentes de potencia eléctrica con transformadores que son capaces de generar corrientes eléctricas de alta intensidad (miles de amperios) y electrodos a través de los cuales pasa esa corriente.

Entre las principales ventajas de esta tecnología se incluyen una alta eficiencia energética, baja deformación de las piezas, muy altas tasas de producción, facilidad de automatización y ausencia de metal de aporte.

Existen diferentes procesos de soldadura por resistencia:

  • Soldadura por puntos o resistance spot welding en la que se emplean electrodos para la generación de puntos discretos de soldadura. Los electrodos pueden disponerse en línea o en paralelo. Se emplea para la unión a solape de chapas de 0,5 a 3 mm de espesor.
  • Soldadura por roldanas o resistance seam welding en la que se emplean unos electrodos con forma de disco que giran a medida que el material pasa entre ellos para dar lugar a soldaduras continuas.
  • Soldadura por protuberancias o projection welding en la que uno de los materiales a unir presenta protuberancias antes de soldar. El calor se concentra en estas protuberancias lo que permite soldar piezas de mayor espesor o soldaduras situadas a menores distancias entre ellas. Se aplica para la soldadura de espárragos, tuercas y otros componentes roscados a chapas de metal.
  • Soldadura por chisporroteo o flash welding en la que el hueco entre dos piezas metálicas por las cuales se hace circular una corriente crea una resistencia que produce un arco y funde el material. Cuando las piezas alcanzan la temperatura adecuada, se aplica una fuerza de compresión o forja que para conseguir una unión efectiva entre los extremos de las piezas.

En qué estamos trabajando actualmente

  • Selección del tipo de fuente y cabezal de soldadura para diferentes aplicaciones.
  • Optimización de los parámetros del ciclo de soldadura (apriete, soldadura y forja, número de ciclos, rampas) para diferentes aplicaciones. Definición de ventanas de trabajo.
  • Optimización del tipo, geometría y concepto de electrodos para incrementar su durabilidad.
  • Uniones entre materiales disimilares, de diferente espesor y con recubrimientos.
  • Soldadura de aceros de alto límite elástico.
  • Aseguramiento de la calidad de las uniones mediante el registro y análisis de datos en tiempo real de las soldaduras.
  • Inspección de uniones.
  • Predicción de la durabilidad de los electrodos en base a datos y sistemas de inteligencia artificial.
  • Desarrollo de sistema autorregulados para la adecuación automática de parámetros de soldadura en función de las condiciones de cada lote/pieza.

Equipamiento específico

Acceso a fuentes de corriente continua, corriente alterna, media frecuencia y alta frecuencia a través de colaboraciones con terceros.

Bobinas toroidales para la medida de intensidad y calibración de equipos e instalaciones de soldadura.

Sistemas de visión artificial para la inspección de soldaduras.

Cámaras termográficas para la monitorización de proceso e inspección de soldaduras por resistencia.

Publicaciones
y descargas

Publicaciones
07/2017
Muniategui, A., Hériz, B., Eciolaza, L., Ayuso, M., Iturrioz, A., Quintana, I., & Álvarez, P.
Spot welding monitoring system based on fuzzy classification and deep learning
2017 IEEE International Conference on Fuzzy Systems (FUZZ-IEEE) (pp. 1-6). IEEE.
07/2016
Muniategui, A., Eciolaza, L., Ayuso, M., Garmendia, M. J., & Álvarez, P.
Electrode degradation analysis in aluminium-based resistance spot welding process
2016 IEEE International Conference on Fuzzy Systems (FUZZ-IEEE) (pp. 394-400). IEEE.
2011
Da Silva, A.A.M., Aldanondo, E., Álvarez, P., Echeverría, A., Eiersebner, M.
Mechanical and microstructural investigation of dissimilar resistance and friction stir spot welds in AA5754-H22 and AA6082-T6 alloys and 22 MnB5 hot-stamped boron steel
140th Annual Meeting & Exhibition TMS, San Diego (USA)

Casos de éxito

Asegurar la calidad en uniones por resistencia por puntos en líneas de alta cadencia (1 pieza por segundo)

Desafío

Asegurar la calidad en uniones por resistencia por puntos en líneas de alta cadencia (1 pieza por segundo).

Solución

Desarrollo de un sistema de captación y análisis de datos de soldadura e imágenes en tiempo real. Correlación de datos con calidad de soldadura.

Partners o alianzas estratégicas

Colaboración con empresa industrial del sector de electrodomésticos.

Unión por resistencia (protuberancias) de aceros de alto límite elástico hasta espesores de 1,2 mm.

Desafío

Unión por resistencia (protuberancias) de aceros de alto límite elástico hasta espesores de 1,2 mm.

Solución

Optimización de parámetros de proceso, determinación de ventana de parámetros y correlación de parámetros con modos de rotura en ensayo de cincel.

Partners o alianzas estratégicas

Colaboración con empresa industrial del sector de automoción.

Unión por resistencia de conectores de packs de baterías.

Desafío

Unión por resistencia de conectores de packs de baterías.

Solución

Unión por resistencia de conectores a bornes de baterías cilíndricas y prismáticas. Optimización de parámetros y análisis de temperaturas para asegurar la integridad de la celda.

Partners o alianzas estratégicas

Colaboración con empresa industrial del sector de energía y sistemas de almacenamiento.

Unión por chisporroteo de grandes estructuras de acero – aros y eslabones de cadenas.

Desafío

Unión por chisporroteo de grandes estructuras de acero – aros y eslabones de cadenas.

Solución

Especificaciones de proceso, optimización de parámetros y análisis de comportamiento y variables de máquina para asegurar la calidad de uniones. Inspección no destructiva de uniones.

Partners o alianzas estratégicas

Colaboración con empresa industrial del sector de energía eólica y naval.

Retos

Desafíos que hay que afrontar en los próximos años:

Asegurar la calidad e integridad de las uniones en entornos industriales y con cambios en las condiciones de suministro de los materiales (limpieza, espesor recubrimiento,...)
Asegurar un proceso de soldadura robusto minimizando los efectos de la degradación del electrodo.
Aplicación a aceros de alto límite elástico.
Empleo de técnicas basadas en inteligencia artificial para el aprendizaje y regulación automática de equipos de soldadura.

Dr. Pedro Álvarez

Investigador Referente en WAAM, Uniones Arco y Láser.

Doctor en Ciencias por la Universidad de Navarra. Desde 2007 es investigador en el área de Procesos. Actualmente lidera proyectos de investigación relacionados con tecnologías avanzadas de unión y fabricación aditiva de componentes metálicos. Está especializado en metalurgia y soldabilidad, tecnologías de soldadura (arco, láser, resistencia, fricción-agitación, chisporroteo). recargue y procesos de fabricación aditiva. Ha liderado diferentes proyectos europeos (2) y participado en otros como investigador (7). A nivel nacional ha participado en más de 60 proyectos de investigación básica y de investigación aplicada e innovación con empresas. Ha participado en numerosas conferencias internacionales relacionadas con fabricación aditiva y tecnologías de unión (más de 30) y es autor de 26 artículos científicos indexados que han sido referenciados 356 veces.

Es miembro del comité Técnico de Normalización AEN/CTN 14.

Es delegado de LORTEK en las plataformas europeas AM Platform y Joining Platform. Tiene buenas competencias de comunicación en euskara e inglés (certificado CAE), compromiso pleno y pasión por la investigación, el aprendizaje continuo y el desarrollo de negocio.

Es profesor y coordinador del Curso de Ingeniero Internacional de soldadura (IWE) y del Master de Fabricación Aditiva Industrial (Universidad de Mondragón).

En noviembre de 2018 recibió el reconocimiento del Gobierno Vasco como investigador excelente por su labor investigadora y mérito científico tecnológico.