Procedimientos de soldadura en tornillos: tipos, procesos, parámetros y control de calidad

Los tornillos de soldadura (también conocidos como pernos de soldadura) son un tipo de fijación que une firmemente un tornillo a una pieza de trabajo mediante tecnología de soldadura por resistencia.

Este tipo de conexión aprovecha el calor generado por una corriente eléctrica para fundir el metal entre el tornillo y la pieza, creando un punto fijo de alta resistencia. Con los tornillos soldados, se puede aumentar la productividad y simplificar la instalación de pernos y tuercas convencionales, manteniendo una alta resistencia de la unión, lo que reduce considerablemente los costos de mano de obra y la complejidad de la instalación.

¿Qué son los pernos soldados?

El perno soldado es un elemento de fijación de columna roscado o sin rosca. Cuando se utiliza, su cabeza se fija a la placa de conexión mediante un proceso de soldadura.

Existen muchos tipos de pernos de soldadura. En términos generales, se pueden dividir en pernos de soldadura por descarga de condensador y pernos de soldadura por arco estirado según el método de soldadura. Los pernos se pueden fabricar en varios tipos: roscados, sin rosca y con rosca interna hueca.

Tipos de pernos de soldadura

Pernos de soldadura CD con rosca completa

En la cabeza hay un punto de proyección. Después de conectarlo a la placa a través de este punto, se enciende para soldarlo. El perno tiene roscas métricas, también llamadas pernos roscados para soldar o pernos de montaje para soldar.

Norma: ISO 13198

Materiales: acero al carbono y acero inoxidable, aleación de aluminio y latón.

Tamaño: M3-M10

Pernos de soldadura con rosca interior hueca

Otro tipo de pernos de soldadura de descarga de condensador, que son huecos por dentro y tienen rosca interna, también conocidos como tuercas de soldadura de tipo IT. Después de soldarlos a la placa, se pueden instalar pernos o varillas roscadas.

Materiales: acero al carbono y acero inoxidable, aleación de aluminio y latón.

Tamaño: M3-M8

Norma: ISO 13198

Pernos de corte con cabeza soldada

Es un perno soldado sin rosca, que se suelda y se fija mediante arco estirado y se puede utilizar como pasador.

Materiales: acero al carbono

Tamaño: M12-M22

Pernos de soldadura por arco estirado

Los pernos de soldadura por arco estirado se encuentran disponibles comúnmente en dos tipos: de rosca completa y de media rosca. El diámetro es mayor que el de los pernos de soldadura por arco estirado y es adecuado para soldar materiales más gruesos.

Materiales: acero al carbono, acero inoxidable, hierro.

Tamaño: M6 - M16

Principio de funcionamiento

El principio de funcionamiento de los tornillos soldados se basa en la tecnología de soldadura por resistencia. Esta técnica funde el material metálico entre el tornillo y la pieza de trabajo mediante calentamiento y presurización, y lo combina mediante corriente eléctrica para formar una conexión resistente. Este método de soldadura garantiza una alta precisión en la unión de diferentes materiales y espesores prácticamente sin daños, lo cual es importante cuando se requieren conexiones de alta resistencia con altas exigencias en la calidad de la superficie.

Instalación simplificada: Dado que los tornillos soldados se instalan con equipos de soldadura profesionales, se elimina el proceso de apriete tradicional. El perno de soldadura con almacenamiento de energía es adecuado para soldar chapa fina y se calienta rápidamente, completando la tarea de soldadura con eficiencia.

Este tipo de perno de soldadura ofrece una mayor velocidad de soldadura y es adecuado para aplicaciones que requieren conexiones de alta resistencia. Este tipo de tornillo de soldadura es adecuado para la mayoría de las líneas de producción estandarizadas, especialmente en las industrias automotriz y de electrodomésticos, ya que proporciona una conexión estable y resistente.

Los pernos de soldadura de cabeza superior cumplen una función similar a la de los pernos de soldadura de cabeza inferior, con la principal diferencia en el método de instalación. El perno de soldadura de cuerpo superior elimina la necesidad de taladrar agujeros en la chapa metálica, ya que se suelda directamente a la superficie.

Soldadura por descarga de condensador y soldadura por arco estirado

Los pernos de soldadura por descarga de condensador proporcionan una soldadura eficiente mediante un corto almacenamiento de energía. Esta tecnología se basa en la energía almacenada de una corriente eléctrica para calentar rápidamente la unión soldada y completarla en muy poco tiempo. Este menor tiempo de soldadura la hace especialmente eficaz para soldar placas delgadas con una zona superficial afectada por el calor menor.

Los pernos soldados por arco se calientan mediante un arco eléctrico. Este método crea altas temperaturas entre el tornillo y el material base mediante un arco eléctrico, que funde el metal y completa la unión. Generalmente se usa para piezas metálicas más gruesas y proporciona una soldadura más resistente.

Los tornillos disipativos para soldadura ofrecen un resultado de soldadura más fino y son adecuados para aplicaciones que requieren una alta calidad superficial. Gracias a su corto tiempo de calentamiento y al bajo impacto superficial, la superficie soldada es relativamente plana y prácticamente sin marcas visibles.

Los tornillos de soldadura capacitorizados son más eficientes para soldar chapa fina, con tiempos de soldadura más cortos, lo que generalmente resulta en menores costos. Este tipo de soldadura mejora la productividad y reduce los costos de producción en la producción en masa. La soldadura por arco eléctrico, por otro lado, es más costosa debido a los mayores tiempos de soldadura y la necesidad de calentamiento a alta temperatura.

Si su aplicación requiere una alta calidad superficial y el objeto a soldar es una placa delgada, se recomienda utilizar tornillos de soldadura de tipo descarga de condensador. Especialmente en... Para industrias que requieren más resistencia, como aeroespacial y militarLos tornillos para soldadura por arco estirado son más adecuados.

Proceso de soldadura por proyección

Los tornillos de soldadura (también conocidos como pernos de soldadura) son un tipo de fijación que une firmemente un tornillo a una pieza de trabajo mediante tecnología de soldadura por resistencia. El principio de funcionamiento de los tornillos soldados se basa en la tecnología de soldadura por resistencia.

Projection welding is the most common method for nut and M- or T-thread bolt welding. These nuts and bolts are provided with annular projections or three to four separate projections, depending on the application. With an annular projection and a plastic insert, some nut types can achieve a watertight joint. The annular projection also is preferable for attachments subjected to fatigue stress and high loads. Compared to fasteners with separate projections, the annular projection offers fewer crack initiation points.

The Projection Welding Process

Resistance fastener welding, generally called projection welding, is similar to resistance spot welding. However, in the spot welding process, the size of the contact surface of the electrode cap tip determines the current flow, whereas in projection welding, the current flow is constricted to the embossed or machined projection. Both AC and DC power sources are suitable for fastener welding. The heat balance for projection welding is affected by the following factors:

• Projection design and location
• Thickness of the sheet to which the fastener is attached
• Thermal and electrical conductivities of the metals being welded
• Heating rate
• Electrode alloy type

Projection welding of a weld nut or weld bolt involves three phases. In the first phase, the projection is in contact with the mating sheet. Then the current starts to heat the projection to welding temperature. The electrode force then causes the heated projection to collapse rapidly, and fusion takes place.

The current for projection welding is generally less than that required to produce correspondent spot welds. The projection will heat rapidly, and excessive current will melt it and result in expulsion. However, the current must be at least high enough to create fusion before the projection has completely collapsed.

A short welding time might be desirable from a production standpoint, but it will require correspondingly higher amperage. Therefore, it is important to optimize welding parameters to prevent overheating and metal expulsion. In some cases, such as when welding fasteners to high-strength steels (HSS), impulse welding may be advantageous to control the heating rate. This also is helpful for thick-sheet projection welding and when welding metals with low thermal conductivity.

The electrode force should be adequate to flatten the projections completely when they reach welding temperature and to bring the fastener in contact with the sheet metal part. Excessive force will prematurely collapse the projections, and the weld will have an incomplete fusion in the center. The welding machine must be able to follow the movement of the electrodes as the projections collapse. Slow follow-up will result in metal expulsion before the parts have been brought together.

Parámetros, materiales y selección

El material y el espesor son las consideraciones más importantes al soldar una pieza. Los materiales más comunes para elegir chapa metálica soldada incluyen acero inoxidable, aleación de aluminio, acero al carbono, etc. Cada material tiene diferente conductividad eléctrica, conductividad térmica y coeficientes de expansión, por lo que parámetros como la corriente y el tiempo de soldadura deben ajustarse según el material específico al soldar.

El espesor de la pieza a soldar afecta directamente la cantidad de energía necesaria para la soldadura. La calidad superficial de las piezas influye directamente en la calidad de la soldadura. El diseño de las piezas debe tener plenamente en cuenta factores como la expansión y contracción térmica durante el proceso de soldadura. Durante este proceso, el metal se expande debido a la alta temperatura y se contrae tras el enfriamiento, lo que puede provocar deformaciones o grietas en la chapa metálica.

Dependiendo de las especificaciones del tornillo de soldadura, el tamaño de la abertura soldada y el par de apriete requerido en la chapa metálica también afectarán el efecto de la soldadura.

Control de calidad e inspección

La inspección visual es el primer y más básico paso en el control de calidad de la soldadura. Al finalizar la soldadura, es necesario inspeccionar minuciosamente la superficie para detectar cualquier defecto visible.

• GrietasLas grietas en la zona de soldadura reducen considerablemente la resistencia de la soldadura y afectan la fiabilidad del producto.
• PorosidadLa porosidad suele producirse cuando los gases no se expulsan a tiempo durante el proceso de soldadura o cuando el material de soldadura no se funde completamente.
• salpicadurasLas salpicaduras son el fenómeno de las salpicaduras de metal fundido desde la unión soldada al área circundante durante el proceso de soldadura.

Mediante la inspección visual, los soldadores pueden detectar estos defectos y repararlos a tiempo para garantizar que las piezas soldadas cumplan con los estándares de calidad.

Tras finalizar la soldadura, además de la inspección visual, la prueba de resistencia es fundamental para garantizar la calidad de la unión soldada.

Inspección de la llave dinamométricaLa prueba de torque se utiliza principalmente para verificar si la conexión de pernos o tornillos soldados cumple con los requisitos del proceso mediante la aplicación de un momento de torque predeterminado. Si la resistencia de la unión soldada no cumple con los estándares, puede provocar una conexión suelta o incluso la rotura durante el uso.

El control de calidad de los sujetadores es fundamental para garantizar la seguridad y la fiabilidad del producto. Los métodos habituales de prueba de calidad de los sujetadores incluyen pruebas de dureza, pruebas de tracción y pruebas de resistencia a la corrosión, entre otras.

Aplicaciones

Los pernos de soldadura se utilizan principalmente para la conexión y fijación de chapas metálicas. Los principales escenarios de aplicación incluyen la industria de la construcción, maquinaria y equipos pesados, industria petroquímica, industria de construcción naval, industria de fabricación de automóviles, etc.

En la industria automotriz, los tornillos de soldadura se utilizan ampliamente para la fijación de carrocerías y estructuras interiores. Los tornillos de soldadura también desempeñan un papel fundamental en la producción de productos electrónicos, como televisores y electrodomésticos. En el sector de la construcción y la siderurgia, los tornillos de soldadura se utilizan comúnmente para fijar estructuras de acero y componentes de edificación.

A modern car body contains some 300 welded and punched fasteners, such as bolts, nuts, and studs. The quality of the attachment of these fasteners to the stamped body components is critical for the final product's safety and reliability. Crucial components such as the front and rear axles are mounted to such fasteners, the seat belts and steering column are anchored to them, and they provide grounding for electrical wires.

1Projection welding is the most common method for nut and M- or T-thread bolt welding. These nuts and bolts are provided with annular projections or three to four separate projections, depending on the application.

Capacidad, servicio y producción

T&Y Industrial ocupa un moderno taller de producción de 2.500 metros cuadrados. Implementamos un estricto control de calidad en cada eslabón de la producción y cumplimos plenamente con las normas ISO9001.

Desde los materiales seleccionados hasta los productos terminados entregados desde el almacén, cada paso ha sido probado con precisión para garantizar una calidad del producto constante. Nuestro equipo de pruebas de control de calidad está formado por un grupo de profesionales con experiencia cuya búsqueda constante de la calidad garantiza la consistencia y la fiabilidad de cada lote.

Gracias a un amplio inventario, que incluye una amplia gama de tamaños estándar de pernos prisioneros, podemos organizar rápidamente la entrega después de recibir el pedido, lo que acorta enormemente el plazo de entrega.

En T&Y Industrial, somos conscientes de que la satisfacción del cliente es la clave del éxito empresarial. Por lo tanto, nos comprometemos no solo a cumplir, sino a superar las expectativas del cliente. Nuestros productos de pernos soldados han sido ampliamente reconocidos por clientes de todo el mundo por su excelente calidad y consistencia. Cada suministro exitoso fortalece aún más nuestra credibilidad en el mercado, y cada elogio de un cliente es un reconocimiento a nuestro estricto control de calidad y excelente servicio.

Si estamos interesados en su carga de pernos de soldadura, ¿podemos solicitar muestras gratuitas? Para la industria de hardware T&Y, las muestras estándar son gratuitas, para los nuevos clientes, debemos pagar el flete y el cargo se devolverá después de confirmar el pedido.

¿Qué tal nuestro tiempo de procesamiento de pernos de soldadura? Para pernos de soldadura de acero al carbono estándar y acero inoxidable, el tiempo de procesamiento del hardware T&Y es de 10 a 15 días después de confirmar el pedido, si es para pernos de soldadura roscados de latón o acero inoxidable 316 especiales, durará entre 25 y 30 días.

¿Puedo aceptar pedidos pequeños? Generalmente mantenemos existencias de artículos estándar.

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