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Jun 28, 2023

Nuevos desarrollos en uno mismo

El remachado autoperforante (SPR) es un proceso de unión en frío para sujetar dos o más láminas de material al introducir un remache a través de las láminas superiores y volcarlo, bajo la influencia de una matriz, en el interior.

Remachado autoperforante (SPR) es un proceso de unión en frío para sujetar dos o más láminas de material colocando un remache a través de las láminas superiores y volcándolo, bajo la influencia de un troquel, en la lámina inferior sin romperla. La tecnología puede unir una pila de láminas de aluminio de hasta 12 milímetros de espesor o una pila de láminas de acero de hasta 6 milímetros de espesor.

Una alternativa a la soldadura por puntos, SPR no transmite calor al producto. Forma uniones fuertes y resistentes a la fatiga sin afectar las capas intermedias ni deformar los materiales.

El proceso une materiales disímiles, así como materiales que han sido lubricados, pintados, revestidos o enchapados. SPR se puede utilizar en juntas que incluyen selladores, adhesivos o aislamiento. El proceso puede unir acero de alta resistencia, acero galvanizado, aluminio, plásticos y compuestos.

Debido a que SPR no requiere agujeros perforados o perforados, los ensambladores pueden ahorrar tiempo total de fabricación en comparación con los remaches ciegos y otros sujetadores. Esta falta de orificio pasante también garantiza una unión a prueba de fugas.

Sin embargo, el proceso requiere acceso a ambos lados del ensamblaje.

Un sistema SPR generalmente consta de una prensa con marco en C equipada con un cabezal remachador y una matriz recalcadora. Las herramientas se pueden personalizar para acceder a casi cualquier área de un ensamblaje.

Las remachadoras están disponibles como herramientas portátiles (tanto con cable como inalámbricas) y como sistemas de pedestal independientes. Las remachadoras también se pueden montar en un robot de seis ejes para un montaje totalmente automático. Los remaches se pueden suministrar a la herramienta de colocación en cinta o con cuenco vibratorio y sistema de alimentación por soplado.

Los remaches están hechos de alambre de acero de alta calidad que ha sido forjado, endurecido y revenido para proporcionar propiedades de unión óptimas. También pueden fabricarse en acero inoxidable austenítico o martensítico, cobre o aluminio. Hay una variedad de estilos de cabeza disponibles para cumplir con los requisitos funcionales o estéticos. Incluso hay disponibles montantes y montantes en T.

Se están introduciendo muchas variaciones en el proceso para ampliar las aplicaciones de la tecnología.

En mayo de 2020, por ejemplo, investigadores de la Universidad de Lisboa (Portugal) dieron a conocer su versión de la tecnología: SPR de doble cara. En su proceso se colocan remaches tubulares de geometría sencilla entre dos láminas a unir. Luego, las hojas se empujan entre sí mediante punzones planos paralelos, de modo que los remaches pasan a través de las hojas y sus extremos se ensanchan para crear un entrelazado mecánico que mantiene las hojas firmemente juntas.

El nuevo proceso mantiene las ventajas del SPR convencional y supera sus principales desventajas: pequeñas protuberancias por encima y por debajo de las superficies de las láminas y dificultad para unir láminas de materiales disímiles con grandes espesores. Los remaches quedan ocultos dentro de la sección transversal de las láminas superpuestas. Hasta ahora, los investigadores han probado su proceso utilizando láminas de aluminio AA5754-H111 y remaches tubulares de acero inoxidable AISI 304.

En octubre de 2019, investigadores de la Universidad Jiao Tong de Shanghai (China) presentaron otra variante, el SPR asistido térmicamente, diseñado para remachar acero de resistencia ultraalta (UHSS), un material clave para diseños de automóviles livianos. Los investigadores utilizaron una bobina de inducción y un equipo SPR convencional para remachar láminas de aluminio AA6061-T6 y DP980 UHSS. Los investigadores descubrieron que el precalentamiento de la lámina de UHSS hacía que el material resistente fuera más fácil de remachar. Al ajustar la corriente de calentamiento, el tiempo de calentamiento y la distancia de la bobina, los investigadores pudieron crear uniones sin grietas con un 78 por ciento más de socavado y un 24 por ciento más de resistencia al corte por traslapo que las uniones que utilizan solo el proceso SPR convencional.

Los investigadores del Instituto Austriaco de Tecnología de Viena adoptaron un enfoque similar para remachar aleaciones de magnesio que, como el UHSS, tienen alta resistencia pero baja ductilidad. En octubre de 2020, informaron sobre una técnica para aplicar brevemente calentamiento por resistencia eléctrica unilateral y localizado a cada punto de sujeción antes de insertar el remache. El calentamiento redujo la dureza de los materiales y permitió perforar y penetrar las láminas para producir juntas sin grietas. El breve calor localizado no alteró las propiedades mecánicas de los materiales base.

Los investigadores de Robert Bosch GmbH en Renningen, Alemania, no utilizan calor, sino vibraciones, para mejorar la instalación de remaches. A Florian Woelke, director de proyectos técnicos de Bosch, se le ocurrió la idea de aplicar energía ultrasónica para ayudar a clavar el remache en los materiales. Cuando el remache entra en contacto con los materiales, el punzón aplica vibraciones a una frecuencia de 20 kilohercios y una amplitud de 0,1 milímetros. Las vibraciones excitan la cabeza del remache, de modo que, en lugar de aplicar cada vez más presión, el remache atraviesa el material. La técnica puede unir materiales difíciles de unir, como compuestos de fibra de carbono y acero, o aluminio y magnesio.

Otros investigadores están investigando la viabilidad de utilizar remaches autoperforantes para sujetar nuevos materiales.

Por ejemplo, en junio de 2019, investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Kunming (China) demostraron que el SPR podría usarse para ensamblar láminas de aleación de aluminio y litio. Las aleaciones de litio son significativamente menos densas que el aluminio y los fabricantes aeroespaciales las valoran por su peso ligero. Según el proveedor de metales Arconic, la aleación es un 10 por ciento más ligera que los compuestos y menos costosa que el titanio o los compuestos. Airbus utiliza una aleación de aluminio y litio para los revestimientos inferiores del ala del A380 y la estructura interior del ala del A350, mientras que Boeing la utiliza para el piso de carga del 777X.

En agosto de 2020, los mismos investigadores demostraron que el SPR podría usarse para sujetar espuma de níquel-hierro y espuma de cobre a láminas de aluminio. En los vehículos, las espumas metálicas se utilizan para aumentar la amortiguación del sonido, reducir el peso, aumentar la absorción de energía en caso de accidentes y (en aplicaciones militares) para combatir la fuerza de conmoción de los dispositivos explosivos. En comparación con las espumas poliméricas, las espumas metálicas son más rígidas, más fuertes, más absorbentes de energía y más resistentes al fuego y a la intemperie.

Investigadores de la Universidad de Yanshan en China han determinado que, cuando se utiliza SPR para fijar polímero reforzado con fibra de carbono (CFRP) a láminas de aluminio, el tiempo lo es todo. El problema con el uso de remaches para sujetar CFRP es que al perforar el material se rompen las fibras, que son las que le dan resistencia al material. En un informe de octubre de 2020, los investigadores describen cómo solucionaron ese problema. En lugar de remachar el compuesto completamente curado y endurecido, remachan el material preimpregnado y luego curan el conjunto en un autoclave. Al remachar el material cuando puede fluir, se reduce la deslaminación y el desgarro de las fibras por los remaches, se mejora la calidad de la unión y se aumenta la resistencia de la unión.