En la actualidad, alrededor del 70 % de los componentes metálicos utilizados en la industria automovilística y de proveedores cuentan con galvanizado electrolítico. Esta fina capa de zinc protege eficazmente contra la corrosión y aumenta la vida útil y la rentabilidad de los componentes. Sin embargo, aunque estas chapas pueden soldarse, el proceso puede comprometer la calidad del resultado final. Por lo tanto, no se trata de determinar si la soldadura por fusión es posible, sino de evaluar si, teniendo en cuenta las desventajas asociadas, resulta conveniente hacerlo y por qué el brazing constituye, en particular, un método alternativo de unión para chapas galvanizadas.
¿Se pueden soldar las chapas galvanizadas? Limitaciones de la soldadura por fusión
«Por supuesto, las chapas galvanizadas se pueden soldar de forma por fusión y esto no supone ningún problema técnico», explica Bernd Rutzinger, Coordinator Bodywork en Fronius International. Sin embargo, al mismo tiempo advierte de los problemas de calidad asociados a este proceso. Entre ellos se encuentran, por ejemplo:
- Más proyecciones
- Cordones irregulares
- Formación de poros
Poro de 2,96 mm en cordón de soldadura MAG sobre chapa galvanizada: ejemplo de los problemas de la soldadura por fusión
Además, la soldadura daña el recubrimiento de zinc, lo que compromete la protección contra la corrosión. Debido a las altas temperaturas y al escaso espesor de la chapa, esto suele afectar incluso a la cara posterior del componente. A ello se suma que el propio cordón de soldadura es susceptible a la corrosión, ya que en la soldadura por gas de protección y metal (MSG) está compuesto de acero. Otro aspecto fundamental de la soldadura de chapas finas es la deformación provocada por un elevado aporte térmico.
La causa de estos problemas de calidad radica en las diferentes propiedades de los materiales: mientras que el punto de fusión del acero supera los 1500 °C, el zinc se funde a unos 420 °C y se evapora a aproximadamente 900 °C.
Es precisamente este vapor de zinc el que representa el mayor problema al unir chapas galvanizadas, ya que este elemento comienza a vaporizarse en cuanto el arco eléctrico aporta la energía necesaria para fundir el material base. Como resultado, el zinc en estado gaseoso queda atrapado en la masa fundida y forma poros. Además, el vapor de zinc influye en el propio proceso: «El vapor de zinc que se genera produce una contrapresión que se opone a la presión ejercida por el arco eléctrico. Las fuerzas que se generan desestabilizan el arco eléctrico», afirma Rutzinger.
Bernd Rutzinger, Coordinator Bodywork en Fronius International, con más de 30 años de experiencia en procesos de soldadura y unión
Fiebre del soldador: riesgos de seguridad al soldar chapa galvanizada
Bernd Rutzinger, con más de 30 años de experiencia en procesos de soldadura y unión, destaca expresamente la importancia de la seguridad y la salud en el trabajo: «Un aspecto de suma importancia es el vapor tóxico de zinc. Si se inhala en exceso, puede provocar la denominada fiebre del soldador. Por ello, es fundamental asegurarse de que la aspiración sea adecuada«. La fiebre del zinc se manifiesta con síntomas similares a los de la gripe, como fiebre alta, cansancio y dolores musculares y articulares.
¿Qué es MIG brazing o soldadura fuerte? Cómo funciona el proceso
Una alternativa a la soldadura es el denominado MIG brazing o soldadura fuerte. Se trata también de un proceso basado en arco eléctrico, aunque con una diferencia fundamental: mientras que en la soldadura por fusión el material base se funde, en la soldadura brazing permanece en estado sólido. En su lugar, se funde un material de aporte a base de cobre que establece la unión entre los componentes.
«La soldadura fuerte MIG es un proceso de brazing que se realiza a temperaturas superiores a los 900 °C», explica Rutzinger. «La clave es que el material de aporte para soldadura brazing tenga un punto de fusión más bajo que el material base. Mientras que el acero se funde a unos 1500 °C, el punto de fusión del material de aporte para brazing es de unos 1000 °C. Como consecuencia, el aporte térmico en el componente es considerablemente menor», añade el experto.
Durante la soldadura MIG brazing también se generan vapores de zinc. Si bien se producen cantidades considerablemente menores que en la soldadura por fusión, una aspiración eficaz de humos y unas medidas de protección adecuadas siguen siendo imprescindibles para garantizar una aplicación segura.
Comparativa de temperatura: soldadura por fusión vs MIG brazing (soldadura fuerte) en chapas galvanizadas
Por qué la soldadura fuerte (MIG brazing) es mejor para chapas galvanizadas
Es precisamente este menor aporte térmico el que representa una gran ventaja a la hora de unir chapas galvanizadas. «Se trata de reducir al mínimo el aporte térmico», explica Rutzinger al describir el enfoque.
El aporte térmico, también conocido como heat input, se determina a partir de la corriente, la tensión y la velocidad de soldadura. En MIG brazing basta con una menor cantidad de energía, ya que solo se funde el material de aporte, pero no el material base.
Al mismo tiempo, es posible alcanzar altas velocidades de procesamiento: «Con el proceso CMT Braze + de Fronius, se alcanzan velocidades de hasta tres metros por minuto, situándose así en ritmos similares a la soldadura láser«, explica Rutzinger.
Esto tiene efectos directos sobre el proceso, ya que se genera menos vapor de zinc, el arco se mantiene estable y se reduce la formación de poros. Al mismo tiempo, disminuye la deformación del componente, lo que supone una ventaja especialmente importante cuando se trabaja con chapas de poco espesor.
Efecto capilar en MIG brazing: cómo rellena gaps en chapas galvanizadas
Otra ventaja de la soldadura brazing es el llamado efecto capilar. «El material de aporte penetra sin problemas en los gaps», explica Rutzinger. Esto desempeña un papel fundamental, especialmente en la industria automovilística, donde los gaps entre componentes son habituales. «Encontrar gaps de un milímetro no es nada inusual en la fabricación de automóviles«.
Efecto capilar en MIG brazing: el material de aporte penetra y rellena el gap entre chapas galvanizadas sin fundir el material base
Mientras que estos gaps pueden provocar problemas rápidamente en la soldadura por fusión, la soldadura brazing permite puentearlos mucho mejor. Durante el soldeo, el aire presente en el gap entre las chapas actúa como aislante, por lo que la energía se concentra en la chapa superior y aumenta el riesgo de perforación.
En brazing, por el contrario, el gap se aprovecha intencionadamente virtiendo el material de aporte en su interior y distribuyéndolo uniformemente. A su vez, el vapor de zinc generado puede escapar, lo que reduce el riesgo de formación de poros y contribuye a la estabilidad del proceso.
Protección catódica: cómo MIG brazing preserva el galvanizado anticorrosión
La protección contra la corrosión de las chapas galvanizadas no se basa únicamente en la propia capa protectora de zinc, sino sobre todo en el denominado efecto de protección catódica.
En este proceso, el zinc actúa como metal menos noble (ánodo) y cede electrones al acero. De este modo, el acero se convierte en cátodo y queda protegido de forma activa contra la corrosión. Incluso si la capa de zinc se ve interrumpida en determinados puntos, este efecto protector se mantiene y se extiende hasta dos milímetros dentro de las zonas sin recubrimiento.
«En la soldadura brazing, aunque es cierto que se quema un poco de zinc en la superficie junto al gap, la zona es tan pequeña que el efecto de protección catódica la cubre por completo. El zinc sigue protegiendo el acero, por lo que no se produce corrosión», explica Rutzinger.
En la cara posterior del componente se aprecia una ventaja adicional:
«En este caso, el zinc no se ha evaporado ni quemado; la protección anticorrosiva se mantiene íntegramente. En cambio, al soldar con acero, la capa de zinc de la cara posterior se pierde por completo.», afirma el experto.
MIG brazing en la industria: aplicaciones reales en automoción
La MIG brazing se utiliza principalmente en la fabricación industrial, sobre todo en el sector automovilístico. En este ámbito se procesan principalmente chapas finas galvanizadas electrolíticamente, en las que tanto la protección contra la corrosión como la calidad de los cordones son fundamentales.
«En la industria automovilística se utilizan principalmente chapas finas, normalmente de un milímetro o menos», explica Bernd Rutzinger sobre las exigencias específicas del sector. Un campo de aplicación típico es la fabricación de carrocerías, por ejemplo en los paneles del techo o laterales.
Además de la apariencia visual, la resistencia mecánica también desempeña un papel fundamental. A pesar del menor aporte térmico, las uniones cumplen los requisitos de resistencia exigidos. «En los ensayos de tracción, la rotura se produjo siempre en el material base, nunca en el cordón», explica Rutzinger. De este modo, MIG brazing cumple un requisito fundamental en la fabricación de carrocerías: la unión no representa un punto débil, sino que ofrece una resistencia al menos equivalente a la del componente que la rodea.
Evolución tecnológica: por qué MIG brazing es viable hoy en chapas galvanizadas
La soldadura brazing MIG en sí misma no es un proceso nuevo. Ya en la década de 1960 surgieron los primeros intentos de unir chapas galvanizadas mediante materiales de aporte basados en cobre. Sin embargo, durante mucho tiempo su aplicación práctica se vio condicionada por las limitaciones de la tecnología disponible.
No fue hasta la llegada de la tecnología Inverter en los años 80 y 90 cuando se hizo posible una regulación estable en el rango de corrientes bajas, precisamente donde se realiza la soldadura MIG brazing. «Estamos hablando de entre 40 y 50 amperios. La tecnología de soldadura disponible en aquel entonces no permitía una regulación estable. Se producían numerosas proyecciones y el arco era inestable, por lo que el proceso apenas podía controlarse de forma fiable. «El desarrollo de los equipos Inverter supuso un gran avance tecnológico», explica Bernd Rutzinger sobre los retos de aquella época.
Fue este avance tecnológico el que hizo posible que MIG brazing pasara a ser un proceso reproducible y viable para aplicaciones industriales.
¿Qué equipo necesitas para hacer MIG brazing en chapas galvanizadas?
Todos estos aspectos demuestran que, cuando se trata de unir chapas galvanizadas, la cuestión no es tanto si la soldadura es técnicamente posible, sino si el proceso garantiza la seguridad, la calidad y el mantenimiento de la protección contra la corrosión. En este sentido, MIG brazing ofrece ventajas decisivas:
- Bajo aporte térmico
- Menos vapor de zinc
- Procesos por arco estables
- Cordones de alta calidad
Para que estas ventajas puedan aprovecharse de forma fiable en la práctica, se necesitan equipos modernos de soldadura Inverter capaces de regular con precisión las bajas intensidades de corriente, ya que son una condición indispensable para lograr procesos MIG brazing estables. En la fabricación industrial se utilizan principalmente los sistemas de la serie TPS/i de Fronius, que pueden ampliarse opcionalmente con los procesos CMT o CMT Braze+.
¿Te gustaría aprender más sobre el proceso CMT? Echa un vistazo a nuestra página web, donde encontrarás información detallada sobre la tecnología y sus aplicaciones.
Preguntas frecuentes
1) ¿Qué es la fiebre del zinc o del soldador y qué riesgos para la salud implica soldar acero galvanizado?
La fiebre del soldador (fiebre por humos metálicos) se produce por la inhalación de humos de óxido de zinc que se liberan durante la soldadura de materiales galvanizados. Este humo es perjudicial para la salud y puede provocar síntomas similares a los de la gripe, como dolor de cabeza, fiebre, escalofríos, así como cansancio y dolor en las articulaciones.
Si aparecen estos síntomas, deben tomarse en serio. Sin embargo, lo mejor es evitar que lleguen a producirse utilizando una aspiración eficaz y caretas de soldadura con sistema de respiración, que reducen considerablemente la exposición al humo y a las partículas.
En esta entrada del blog descubrirás las experiencias de personas afectadas por la fiebre del soldador y las consecuencias que puede tener una protección insuficiente durante la soldadura.
¿Por qué las chapas galvanizadas generan tantas proyecciones durante la soldadura?
Esto se debe principalmente a que, durante la soldadura, la capa de zinc se comporta de forma diferente al acero que se encuentra debajo: se evapora a temperaturas relativamente bajas, incluso antes de que el propio acero se funda. Como resultado, se genera una elevada presión de vapor directamente en el baño de fusión que «hace estallar» el metal líquido, lo que provoca más proyecciones, un arco eléctrico irregular y una formación inestable del cordón de soldadura.
Además, el zinc que se evapora dificulta la formación uniforme del baño de fusión, lo que favorece la aparición de poros y cordones irregulares. Estos efectos se acentúan a medida que aumenta el espesor de la capa de zinc y disminuye su uniformidad.
En la práctica, estos problemas pueden mitigarse eliminando la capa de zinc en la zona del cordón o utilizando los parámetros y procesos adecuados. Gracias a su bajo aporte térmico, el proceso CMT (Cold Metal Transfer) presenta ventajas, sobre todo en la unión de chapas finas galvanizadas.
¿Cuál es la diferencia entre brazing (soldadura fuerte ) y soldering (soldadura blanda) en chapas galvanizadas?
La diferencia entre brazing (soldadura fuerte) y soldering (soldadura blanda) radica principalmente en la temperatura de trabajo: mientras que soldering se realiza a temperaturas inferiores a 450 °C, brazing se lleva a cabo a temperaturas superiores a 450 °C.
También hay diferencias en el equipamiento utilizado. Mientras que para soldering normalmente es suficiente una antorcha de propano, brazing en cambio requiere una antorcha de gas de mayor potencia.
Soldering es especialmente adecuada para las chapas galvanizadas, ya que las temperaturas más bajas protegen en gran medida la capa de zinc. Por el contrario, la brazing se utiliza cuando la unión debe soportar mayores cargas mecánicas o térmicas. En este caso, brazing con temperatura del material de aporte más elevada que soldering garantiza cordones más resistentes, por ejemplo en uniones estructurales de la industria automovilística.
