Tipos de aceros en
las carrocerías y su
reparabilidad
Las primeras cosas que nos
vienen a la cabeza son las técnicas de reparación y las herramientas necesarias
para llevar a cabo la de la forma
original de la carrocería tras haber sufrido un daño. Pero hay un aspecto muy
importante, que por lo general no se tiene en cuenta lo suficiente, y es el que
hace referencia al tipo de acero al que nos estamos enfrentando en la reparación.
Una identificación correcta del mismo nos permitirá seleccionar la técnica y las
herramientas adecuadas para realizar una reparación eficiente. Como consecuencia
de la amplia variedad de aceros que se utilizan en la fabricación de
carrocerías de automóviles, es necesario dividirlos en grupos. El criterio para
esa división puede ser en función de su límite elástico, límite de rotura, valores
mecánicos o incluso alargamiento.
Safety Cage - steel grades
El criterio que se ha elegido para clasificarlos ha sido en función de su límite elástico, resultando los siguientes grupos:
_ Aceros
Convencionales.
_ Aceros de Alta
Resistencia.
_ Aceros de Muy
Alta Resistencia.
_ Aceros de Ultra
Alta Resistencia.
A continuación se van a estudiar
los diferentes tipos de aceros utilizados para la fabricación de las piezas que componen la carrocería de un automóvil, Prestando
especial atención a los puntos que hacen referencia
a su empleo y a su reparación.
Acero
Convencional
El acero convencional es un acero dulce no aleado, laminado en
frio y con un bajo contenido en carbono. Este reducido contenido en carbono le
proporciona unas buenas características para el
trabajo de deformación en prensas,
pero por el contrario su límite elástico es demasiado bajo, por
lo que se necesitan mayores espesores para soportar los esfuerzos a los que se
someten las distintas piezas, y además en los paneles exteriores se producen abolladuras con facilidad.
Empleo: Su bajo límite elástico lo
convierte en un material para usar en piezas con baja responsabilidad estructural
(aletas, paneles de puertas, portones traseros, etc).
Reparacion: Como
consecuencia de su reducido límite elástico, el proceso de reconformado de este tipo de acero no
presentan ningún tipo de complejidad. De la
misma manera, el bajo contenido en elementos aleantes le confiere una buena
soldabilidad.
Aceros de
Alta Resistencia
Estos aceros se clasifican en tres tipos en función del mecanismo de endurecimiento que se usa para aumentar su resistencia.
Aceros Bake-Hardening
Estos aceros han sido elaborados y tratados, para conseguir un
aumento significativo del limite elástico durante un tratamiento térmico a baja temperatura, tal como una cocción de pintura. La ganancia en su límite elástico conseguida
por el tratamiento de cocción, llamado
efecto “Bake Hardening” (BH),
es generalmente superior a 40 MPa. El efecto "Bake Hardening” ofrece una mejora en la
resistencia a la deformación y una reducción del espesor de la chapa para unas mismas propiedades mecanicas.
Empleo: Estos aceros estan destinados
a piezas de panelería exterior
(puertas, capos, portones, aletas delanteras y techo) y piezas estructurales
para el automóvil (bastidores inferiores, refuerzos y travesanos).
Reparación: Durante el reconformado se deberá realizar un mayor esfuerzo, que si se tratara de una pieza
fabricada con acero convencional, debido a un límite elástico más elevado. Mientras que su aptitud a la soldadura es buena sea
cual sea el metodo utilizado, al tener poca aleación.
Aceros Microaleados o Aceros
ALE
Los Aceros Mircroaleados o Aceros ALE se obtienen mediante la
reduccion del tamano de grano y precipitación del mismo, y en algunos casos, de forma selectiva se añaden otros elementos de aleación como titanio, niobio o cromo que confieren propiedades de dureza. Este tipo de aceros se caracterizan por una buena
resistencia a la fatiga, una buena resistencia al choque y una buena capacidad
de deformación en frio.
Empleo: Estos aceros se destinan sobre
todo para piezas interiores de la estructura que requieren una elevada
resistencia a la fatiga, como por ejemplo los refuerzos de la suspensión, o refuerzos interiores. También se pueden encontrar en largueros y travesaños.
Reparación: Poseen una buena aptitud a la soldadura con cualquier
procedimiento debido a su bajo contenido de elementos de aleación, mientras que en el proceso de reconformado se deberán realizar esfuerzos mayores como consecuencia de su mayor limite
elástico en comparación con los aceros
convencionales.
Aceros Refosforados o Aceros
Aleados al Fósforo
Son aceros con una matriz ferrítica, que contienen elementos de endurecimiento en la solución sólida, tales como fosforo, cuya
presencia puede ser de hasta un 0.12 %. Estos aceros se caracterizan por
ofrecer altos niveles de resistencia, conservando al mismo tiempo una buena
aptitud para la conformación por estampación.
Empleo: Las piezas fabricadas con esta
clase de acero se destinan a usos múltiples, como piezas de estructuras o refuerzos que están sometidas a fatiga, o piezas que deben intervenir en las
colisiones como son largueros, travesaños o refuerzos de pilares.
Reparación: Siguiendo la tónica de los
Aceros “Bake Hardening” y de
los Aceros Microaleados el proceso de reconformado requiere de la aplicación de unas fuerzas mayores para recuperar la geometría inicial de la pieza. Con respecto al proceso de soldadura reseñar que
cualquier procedimiento es apto debido a su bajo contenido en elementos
aleantes.
Aceros de
Muy Alta Resistencia
Los aceros de muy alta resistencia o también llamados multifásicos obtienen
la resistencia mediante la coexistencia en la microestructura final de “fases duras” al lado de “fases
blandas”, es decir, se parte de un acero inicial que se
somete a un proceso especifico, por lo general es un tratamiento térmico (temple,revenido, normalizado…), que lo transforma
en otro. En esta categoria se incluyen los siguientes aceros:
Aceros de Fase Doble (DP)
Este tipo de aceros presentan una buena aptitud para la distribución de las deformaciones, un excelente comportamiento a la fatiga y
una alta resistencia mecánica lo que genera una buena
capacidad de absorción de energía y por lo tanto predispone a utilizarlos en piezas de estructura
y refuerzo. Su fuerte consolidación combinada con un efecto BH muy marcado les permite ofrecer
buenas prestaciones para aligerar piezas.
Empleo: Como consecuencia de sus altas
propiedades mecánicas y su potencial de
aligeramiento entorno al 15%, en comparación con los aceros convencionales, se usan en piezas con alto grado
de responsabilidad estructural como son estribo, el montante A, correderas de
asientos, cimbras de techo, etc.
Reparación: El reconformado de estos aceros es por lo general difícil, como consecuencia de su mayor límite elástico, lo que
obliga a realizar esfuerzos mayores en comparación con otros aceros de menor resistencia. El proceso de soldadura
también se
complica, teniendo que usar equipos capaces de proporcionar
intensidades mayores que las que suministran los equipos convencionales y una
presión ejercida por la pinza
superior a la que se ejerce a la hora de soldar un acero de menor límite elástico.
Aceros de Plasticidad Inducida
por
Transformación (TRIP)
La capacidad de consolidación de estos aceros es importante, lo que favorece la distribución de las deformaciones, y por lo tanto, le asegura una buena estampación, así como ciertas características sobre piezas, en particular el limite elástico, que son mucho mas altas que sobre el metal plano. Este gran
potencial de consolidación, y una alta
resistencia mecánica generan una buena
capacidad de absorción de energía, lo que
predispone el uso de este tipo de aceros para piezas de estructura y refuerzo.
A su vez, esta gama de aceros son sometidos a un importante efecto BH (“Bake Hardening”) que les proporciona
una mayor resistencia, y por lo tanto permite aligerar las piezas y aumentar su capacidad de absorción.
Empleo: Estos aceros se adaptan sobre
todo a piezas de estructura y seguridad debido a su fuerte capacidad de absorción de energía y su buena
resistencia a la fatiga, como son largueros, traviesas, refuerzos de pilar B,
etc.
Reparación: El proceso de reconformado de estos aceros es por lo general difícil como consecuencia de su mayor límite elástico, lo que
obliga a realizar esfuerzos mayores en comparación con otros aceros que presentan una menor resistencia.
Considerando el aumento del carbono equivalente, es necesario aumentar los
esfuerzos (presión ejercida por la pinza) y
adaptar los ciclos (aumentar la intensidad) para conseguir puntos de soldadura
de buena calidad, lo que lleva a decir que la soldadura por puntos varia con
respecto a los aceros de menor limite elástico.
Aceros de Fase Compleja (CP)
Los Aceros de Fase Compleja se diferencian del resto por un bajo
porcentaje en carbono, inferior al 0,2 %. Su estructura está basada en la ferrita, en la cual también se encuentra austenita y bainita. Los aceros CP incorporan además, elementos de aleación ya convencionales (manganeso, silicio, cromo, molibdeno, boro) y
microaleantes para afinamiento de grano (niobio y titanio), que les confieren
una estructura de grano muy fino. Este tipo de aceros se caracterizan por una
elevada absorción de energía acompañada de una alta
resistencia a la deformación
Empleo: Por su alta resistencia a la
deformación, las piezas que se fabrican
con este tipo de acero son aquellas que tienen como misión evitar la intrusión de elementos
en la zona de pasajeros así como en los
habitáculos motor y maletero. Un
ejemplo de la aplicación de este tipo
de aceros en la carrocería del automóvil es el refuerzo del pilar B.
Reparación: El reconformado de las chapas de estos tipos de aceros es por lo
general difícil como consecuencia de su
mayor limite elástico lo que complica
considerablemente su reconformado teniendo que aplicar esfuerzos superiores a
los que habrÍa que aplicar en aceros con
menor resistencia. El proceso de soldadura también se vuelve más complejo,
teniendo que usar equipos capaces de proporcionar intensidades superiores que
las que suministran los equipos convencionales y una presión ejercida por la pinza superior a la que se ejerce a la hora de
soldar un acero de menor limite elástico.
Aceros de
Ultra Alta Resistencia
Este tipo de aceros se caracterizan por su alta rigidez, la
absorción de grandes energías y su alta capacidad para no deformarse. Los usos más comunes son aquellos en los que se requiere una elevada capacidad
de absorber energía sin que se
deforme la pieza, un ejemplo seria el refuerzo en el denominado pilar B.
Aceros Martensíticos (Mar)
Los Aceros Martensíticos presentan
una microestructura compuesta básicamente de martensita,
obtenida al transformarse la austenita en el tratamiento de recocido. El resultado
son aceros que alcanzan limites elásticos de hasta 1400 MPa.
Empleo: Su alta resistencia a la
deformación, convierten a estos tipos de
aceros en los materiales más indicados
para la fabricación de piezas
destinadas a evitar la penetración de objetos en
la zona de pasajeros, así como en los
habitáculos motor y maletero. Un
ejemplo de su aplicación de este tipo
de aceros en la carrocería del automóvil es el refuerzo del pilar B.
Reparación: El reconformado de las chapas de estos aceros es por lo general
difícil como consecuencia de su
mayor límite elástico, lo que lleva en un alto número de reparaciones a la sustitución de la pieza. El proceso de soldadura también se complica, teniendo que usar equipos capaces de proporcionar intensidades
y presiones de pinza superiores que las
que suministran los equipos convencionales.
Aceros al Boro o Aceros Boron
(Bor)
Son aceros que presentan un alto grado de dureza como resultado
del tratamiento térmico al que
son sometidos así como de la adición de elementos aleantes tales como Manganeso (1,1 a 1,4 %), cromo
y boro (0,005%). Gran parte de la dureza que poseen estos aceros es el
resultado de la estructura martensitica que se obtiene de aplicar el
tratamiento térmico.
Empleo: Por su alto límite elástico y su reducido
alargamiento (entorno a un 8%), estos aceros se adaptan sobre todo a piezas
estructurales del automóvil, en
particular las piezas conferidas para dar un
alto grado de seguridad, debido a su alta resistencia a los choques y a la
fatiga. La mayoría de las aplicaciones actuales
están centradas en piezas
antiintrusión (habitáculo o motor), por ejemplo, refuerzos de pilar B y traviesas.
Reparación: Los altos grados de dureza, que son capaces de alcanzar, complican
en gran medida el proceso de reparación haciendo prácticamente imposible
su reconformado y por lo tanto se tiene que recurrir a la sustitución de la pieza dañada. De la
misma manera, el proceso de soldadura se vuelve más complejo, teniendo que recurrir a equipos de soldadura por
resistencia eléctrica por puntos que sean
capaces de proporcionar intensidades y presiones de pinza más elevadas que un equipo convencional. Como se ha podido ver en
este artículo, en las carrocerías de automóviles existen
una gran variedad de aceros con características muy dispares, dependiendo de la función que debe desempeñar la pieza
dentro de la carrocería. Esta amplia variedad de aceros propicia aun más un mayor conocimiento de los mismos para poder
llevar a cabo una reparación correcta y de calidad.
