Empleo de acero, aluminio y magnesio en la fabricación de carrocerías

1. TEMA 2
Materiales metálicos
empleados en la
fabricación de
carrocerías
• Chapa de acero
• Aluminio
• Magnesio

2. 1.-Introducción
 La aparición de nuevos materiales en el mundo del automóvil permite lograr conjuntos
muy resistentes y ligeros
 La estructura de los automóviles actuales permite aumentar las prestaciones, el confort
y la seguridad de los ocupantes
Lo moderno frente a lo antiguo
 Por otra parte, las normas medioambientales exigen una reducción del consumo, que
generalmente va asociada a la reducción del peso del automóvil
 En un vehículo actual encontramos chapas metálicas formando la carrocería, de
espesores que varían desde los 0,5 mm a los 3 mm

3.  Por sus excelentes cualidades
mecánicas, en la carrocería se
emplea básicamente chapa de
acero de diversas calidades
 La tendencia actual es emplear
aleaciones de acero recubierto y
estampados en frío
2.-Chapa de acero

4. Acero laminado en caliente.
El acero, previamente solidificado y
recalentado a una temperatura
elevada, se lamina en un proceso
continuo entre los rodillos
Acero laminado en frío.
Aquí el acero reduce su espesor,
entre 2 cilindros a temperatura
ambiente

5. Con los revestimientos mejoramos alguna de las características del acero: la
resistencia a la corrosión, las propiedades de conformación y la respuesta en la
soldadura. Vemos 3 tipos:
 Revestimientos metálicos: añadimos una o varias capas de elementos metálicos
(zinc, zinc-aluminio, hierro-zinc). Se depositan en caliente mediante
electrodeposición.
Busca en tu móvil información sobre la
electrodeposición.
 Revestimientos orgánicos: aplicamos sobre la chapa un recubrimiento de pintura
orgánica mediante rodillos. Después pasamos la chapa por un horno para el curado
de la pintura
 Combinación de los dos revestimientos anteriores: en algunos casos, tras dar un
revestimiento metálico, se aplica encima un revestimiento orgánico que mejora la
adherencia de la pintura que aplicaremos en fases posteriores
3.-Revestimientos del acero

7. De todos los procedimientos protectores de la chapa de
acero destacan:
- el galvanizado en caliente
- el electro-cincado
 Galvanizado en caliente: inmersión en un baño de zinc fundido a
450ºC. A esta temperatura, en la superficie del acero se forma una la aleación
de éste con el cinc
Busca información en el libro sobre la diferencia del galvanizado en caliente con
procedimiento continuo y con procedimiento discontinuo
Busca en el libro información sobre las aleaciones que se utilizan para aceros
galvanizados en caliente

11.  Electro-cincado: en este
método aplicamos
electrolíticamente una capa de
zinc.
 El espesor del recubrimiento de
cinc va de las 23 a las 32 micras
Busca en tu móvil información
sobre la electrólisis

14. 4.-Tipos de acero

15. Clasificaremos los aceros en función de su resistencia a la
rotura (carga máxima soportada en un esfuerzo a tracción)
• aceros convencionales para estampación: resistencia hasta 210
N/mm2
• aceros de alta resistencia: de 210 a 550 N/mm2
• aceros de muy alta resistencia: de 550 a 800 N/mm
• aceros de ultra alta resistencia: más de 800 N/mm2

16. Acero convencional para estampación
 Laminado en frío con bajo contenido en carbono.
 No tiene mucha dureza, por lo que es bueno para conformación.
 Tiene bajo límite elástico, por lo que las piezas deben ser gruesas.
 Se puede usar en componentes con bajo compromiso estructural: aletas,
paneles de puerta, techos,...
Acero de alta resistencia, HSS
• En su composición tienen aleaciones con
magnesio, vanadio, circonio.
• Su mayor resistencia permite diseñar piezas
de menor espesor

17. 1. Haz resumen de las principales características de los aceros
de alta resistencia
2. Aproximadamente, ¿qué porcentaje de la carrocería se
construye con acero de alta resistencia?
3. ¿Cuáles son los mecanismos de endurecimiento que se
emplean con los aceros de alta resistencia? Explicalos.

18.  Se fabrican a partir de aceros convencionales sometidos a
tratamientos térmicos (temple, revenido ,etc)
 En función de las características específicas que necesitemos, el
prodcedimiento de fabricación varia, por lo que tenemos varios
tipos:
• Aceros de doble fase.
• Aceros TRIP
• Aceros de fase compleja
• Aceros de ferrita-bainita
Acero de muy alta resistencia, VHSS
Busca en el libro información y haz un resumen sobre
estos tipos de aceros

19.  Su alto límite elástico permite reducir el peso de la carrocería en
torno al 15% respecto al acero de alta resistencia.
 Tiene una rigidez 2´5 veces superior al acero ordinario.
 Destacan 2 tipos:
 Aceros al boro
 Aceros martensíticos
Acero de ultra alta resistencia, UHSS
Busca en el libro información y haz un resumen sobre estos tipos de
aceros

21.  Estos aceros, además de hierro y carbono, añaden a su
composición cromo, y en algunos casos, níquel
 Por su elevado coste, se usan casi exclusivamente en los
sistemas de escape.
Un caso aparte: el acero inoxidable

23. Consideraciones sobre la reparación
de aceros de alta resistencia
1. En general, es mejor sustituir las piezas de acero HSS que se han deformado
2. En esta operación, es muy importante respetar las zonas de corte y los procesos de
ensamblaje y soldadura descritos en los manuales
3. En estos procesos es importante no superar las 600 °C de temperatura, ya que en el futuro
aparecerán grietas.
Por ello el empleo de soldadura oxiacetilénica en estos procedimientos
está PROHIBIDO
1. Se recomienda usar soldadura MIG/MAG, o por puntos de resistencia
2. También se puede usar soldadura por arco eléctrico con los electrodos adecuados

24. Consideraciones sobre la reparación
de los aceros de muy alta resistencia
 Como consecuencia de su alto límite lástico, los esfuerzos para su
conformación son mayores
 En este caso se emplea la soldadura de puntos de resistencia

25.  En este caso, a menudo, su gran
dureza hace inviable la
reparación
 Para soldarlos hay que usar
equipos específicos.
Consideraciones sobre la
reparación de los aceros
de ultra alta resistencia

26. Resumen de normas para trabajos
con aceros de alta resistencia
 Para soldar se utilizan máquinas de tipo inverter de alta potencia.
 Los discos de corte serán de 3 mm de grosor.
 Para el descosido de puntos se usan fresas específicas de acero al boro. Además,
se emplea lubricante. El número de revoluciones siempre será inferior a 1000 rpm.
 Al aplicar calor utilizaremos la pistola de aire caliente a 200º C.
 Está prohibido usar la soldadura oxiacetilénica
 Si hay que remachar se emplean remaches homologados de ultra alta resistencia
 Si hay que hacer soldaduras por puntos de resistencia, se hace una prueba de
desabrochado en una chapa de muestra

27. 5.-El aluminio
 Hoy en día, tanto los aviones, como los trenes de alta velocidad, se
fabrican básicamente de aluminio
 El aluminio puro es blando y frágil, por lo que en automoción
empleamos aleaciones de aluminio con cobre, magnesio,
manganeso, silicio, zinc,...
Menor
peso
Menor
consumo
Mayor
rigidez
Menor
peso

28. 5.-El aluminio
1. Haz un listado de las características del aluminio
2. Haz una tabla comparativa entre las propiedades del aluminio, el
acero y el magnesio
Algunas de las ventajas que presenta el aluminio son
 Es reciclable al cien por cien
 Por su ligereza reduce el consumo y las emisiones contaminantes
 En caso de impacto su deformación está más controlada
 Su ligereza favorece la actuación de los frenos

31. Haz un esquema de las características de las distintas
aleaciones de aluminio: para que se emplean, como se
fabrican, sus ventajas,….

32. 6.- El aluminio en la fabricación de
carrocerías
 Su bajo peso (1/3 de la densidad del acero), gran resistencia mecánica
de sus aleaciones, así como su fácil reciclado, lo hace ideal para la
fabricación de carrocerías
 Las piezas de aluminio se fabrican mediante dos técnicas
1. Piezas conformadas por estampación
2. Piezas conformadas mediante fundición y extrusión

33. Piezas conformadas mediante
estampación
La conformación se realiza en dos fases:
1.- laminamos el material hasta producir la chapa de espesor
adecuado

34. Piezas conformadas mediante estampación
2.- se da a las chapas la forma prevista mediante cortes y
estampado
En este punto, las piezas de aluminio todavía resultan blandas, por ello
es necesario aumentar su solidez mediante un proceso de
termofraguado

35. Piezas conformadas mediante fundición
y extrusión
 La extrusión es un proceso utilizado para crear objetos
con sección transversal definida y fija. El material se empuja a
través de un troquel con la forma deseada.
Aluminio

36. Piezas conformadas mediante fundición
y extrusión
En la fundición, el aluminio fundido se inyecta con un pistón
en un molde. Cuando el aluminio se enfria, se retira este y se
extrae la pieza.

37.  Audi desarrolló el
concepto ASF (Audi
space frame)
 Mediante la Unión de
piezas fundidas y piezas
extrusionadas se crean
estructuras muy
resistentes
Piezas conformadas mediante fundición
y extrusión

38.  Las piezas de chapa
fundida y las piezas
extrusionadas, se unen
mediante los nudos
de fundición
Piezas conformadas mediante fundición
y extrusión

39. En este punto, las piezas de aluminio todavía resultan blandas, por ello
es necesario aumentar su solidez mediante un proceso de
termofraguado
Piezas conformadas mediante fundición
y extrusión
A este bastidor formado por
fundición y extrusión, se
unen las demás piezas de
aluminio de la carrocería,
por soldadura con gas
protector, remachado o
pegado

40. 7.- Reparación de carrocerías de
aluminio
1º- Es más blando que el acero
2º- Su conductividad térmica y eléctrica es superior a la del acero
Por lo tanto
 En las operaciones con el martillo batido estirado recalcado es un material
blando con lo que se dan estiramientos mayores
 Para el soldado necesitaremos mayores intensidades
 Si estiramos para intentar reducir las deformaciones debemos ser muy
cuidadosos para no romperlo
 Emplearemos herramientas distintas a las que usamos con el acero para evitar
contaminaciones

42. El engatillado es una tecnología empleada por la industria del
automóvil para unir la piel exterior con el refuerzo interior (capós,
puertas, portones, etc.).
El proceso consiste en doblar la pestaña del panel exterior sobre el
interior.

43. 8.- El magnesio
 El magnesio es inalterable a la intemperie aunque en ambientes húmedos produce una
ligera oxidación superficial.
 Las piezas de magnesio se fabrican inyectandolo fundido a alta presión en un molde.
 Una vez enfriado el magnesio, separamos las dos mitades del molde y sacamos la
pieza.
 Aleado con otros materiales se emplea para fabricar paneles exteriores, travesaños de
sujeción del panel de instrumentos, estructura de asientos, llantas,...