Metalliccoated Usermanual ES

Productos de acero con recubrimiento metálico

GUÍA DE UTILIZACIÓN

GUÍA DE UTILIZACIÓN

1 Introducción 5 1.1 Los productos de acero con recubrimiento metálico en nuestra vida cotidiana 6 1.2 Definición 6 1.3 Ventajas medioambientales 6

2 Productos 9 2.1 Introducción 10 2.2 Calidad del acero 10 2.3 Tipos de recubrimiento 10 2.4 Masa o espesor del recubrimiento 12 2.5 Aspecto superficial 12 2.6 Calidad superficial 13 2.7 Tratamiento superficial 13 2.8 Tolerancias dimensionales y de forma 14

3 Procesos de fabricación 15 3.1 Recubrimientos por inmersión en caliente 16 3.2 Electrocincado 17

4 Durabilidad y protección 19 4.1 Mecanismos de protección contra la corrosión de los recubrimientos metálicos 20 4.2 Ensayos acelerados 22 4.3 Contacto entre recubrimientos metálicos y otros materiales 22

5 Recomendaciones de uso 23 5.1 Recomendaciones generales 24 5.2 Recomendaciones para el transporte y almacenamiento 24 5.3 Recomendaciones para el desbobinado, corte longitudinal, corte en hojas y formatos, cizallado y recorte 24 5.4 Durabilidad de los bordes de corte 25

6 Conformación 27 6.1 Introducción 28 6.2 Plegado 28 6.3 Perfilado 30 6.4 Embutición 33

7 Uniones 37 7.1 Pegado 38 7.2 Agrafado 39 7.3 Remachado 39 7.4 Engarce 40 7.5 Uniones con tornillos, grapas, pernos, etc. 41 7.6 Soldadura 41

8 Aplicación de pintura 47 8.1 Introducción 48 8.2 Pretratamiento 49 8.3 Pintura 52

9 Conclusión 53

Referencias y copyright 55

Todo lo que es frágil se protege.

Es una ley de la naturaleza. Consi-

deremos, por ejemplo, el plumaje

de las aves. Por su composición y

su disposición, las plumas tectrices

protegen la piel de la lluvia y del

viento. El material oleaginoso con

el que las aves acuáticas recubren

su plumaje les ofrece incluso una

perfecta impermeabilidad.

Del mismo modo, los productos de

acero con recubrimiento metálico

de Arcelor están protegidos contra

el viento y la intemperie. Y, en aras

del respeto por el ser humano y

por el medio ambiente, ofrecemos

recubrimientos metálicos que

no contienen elementos tóxicos,

como plomo o cromato. Movido

por el respeto a la vida, Arcelor

ha optado decididamente por el

desarrollo sostenible. Hoy como

mañana. Steel solutions for a

better world.

Productos de acero con recubrimiento metálico

Introducción11.1 Los productos de acero con recubrimiento metálico en nuestra vida cotidiana 6

1.2 Definición 6 1.3 Ventajas medioambientales 6

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GUÍA DE UTILIZACIÓN - Productos de acero con recubrimiento metálico - Arcelor

1.1 Los productos de acero con recubrimiento metálico en nuestra vida cotidiana

La amplia gama de productos de acero con recubrimiento metálico forma parte íntegra de nuestra vida cotidiana: se utilizan en apli-caciones de protección, cubiertas, almacenamiento y transporte. Además, responden a sus necesidades en materia de solidez, du-rabilidad y estética. El acero con recubrimiento metálico registra un crecimiento considerable y constante. Se utiliza en aplicacio-nes cada vez más diversas, gracias a las excepcionales ventajas económicas, tecnológicas y medioambientales que ofrece.

En el sector de la construcción y obras públicas, los productos de acero con recubrimiento metálico se utilizan desde hace años en perfiles, recubrimientos de fachadas y cubiertas, pero su aplica-ción se extiende asimismo a puertas, escaleras, techos, etc.

En la industria general, estos productos encuentran numerosas aplicaciones, por ejemplo, en mobiliario, sistemas de aire acondi-cionado, depósitos, pantallas térmicas, etc.

El sector de los electrodomésticos también es un importante consumidor de aceros con recubrimiento metálico. La tendencia actual consiste en diseñar aparatos electrodomésticos fabricados enteramente con acero galvanizado, tanto para los productos de línea blanca (frigoríficos, lavadoras, hornos, etc.) como para los productos de línea marrón (aparatos electrónicos, vídeo, hi-fi, etc.).

1.2 Definición

Los productos de acero con recubrimiento metálico aplicados por deposición se definen por un sustrato de acero, recubierto con una capa de zinc, de aleación zinc/aluminio, de aleación aluminio/silicio o incluso de aluminio puro.

aluminio/silicio o aluminio puro) determina la naturaleza del recubrimiento metálico.

• El proceso de electrocincado, que consiste en recubrir en frío la banda de acero con zinc por electrodeposición.

• Los procesos de recubrimiento por deposición al vacío, de tipo PVD (Physical Vapour Deposition), CVD (Chemical Vapour Deposition), etc. Estos procesos no se abordan en el presente documento.

Proceso Recubrimiento por inmersión en caliente

Recubrimiento electrolítico

Productos Galvanizado (Z):recubrimiento a base de zinc puro

Zincor® (ZE):recubrimiento de zinc puro

Galfan (ZA):recubrimiento compuesto de zinc y aluminio

Aluzinc® (AZ):recubrimiento compuesto de aluminio, zinc y silicio

Alusi® (AS): recubrimiento compuesto de aluminio y silicio

Alupur® (AL):recubrimiento a base de aluminio puro

1.3 Ventajas medioambientales

El acero con recubrimiento metálico es, sin duda, una solución óptima para dar respuesta a las normativas actuales y futuras en materia de medio ambiente. Frente a la evolución de estas nor-mativas, Arcelor ha adoptado una política proactiva, integrando el respeto al medio ambiente en el ciclo de vida de sus productos de acero con recubrimiento metálico. Esta estrategia se aplica en todas las etapas del ciclo de vida de un producto:

• Diseño: Cuando los equipos de I+D diseñan nuevos produc-tos o procesos de fabricación, analizan su impacto potencial sobre el medio ambiente desde las primeras etapas del proyecto.

• Fabricación: Los productos de acero con recubrimiento metálico se fabrican en líneas industriales diseñadas para cumplir las normativas más estrictas en materia de medio ambiente en lo que respecta a los tratamientos superficiales y la ausencia de materias peligrosas en la composición del recubrimiento metálico.

1 Introducción

Estos productos se fabrican en líneas de producción de proceso continuo. Existen diversas tecnologías de recubrimiento:

• El proceso de recubrimiento por inmersión en caliente, que consiste en sumergir la banda de acero en un baño de metal fundido. La composición del baño (zinc, zinc/aluminio,

recubrimiento metálico

acero


7


• Utilización: La utilización de los productos de acero con recu-brimiento metálico en sus diferentes sectores de aplicación – construcción y obras públicas, electrodomésticos e industria general – no conlleva ningún riesgo para el consumidor ni para el medio ambiente.

• Reciclaje: Al final de su ciclo de vida, el acero con recubri-miento metálico se recicla al igual que cualquier otro producto de acero.

Mejoras claves:

En lo que respecta a la eliminación de las sustancias peligrosas, Arcelor se ha fijado como objetivo prioritario eliminar el plomo y el cromo hexavalente de sus aceros con recubrimiento metá-lico. La supresión del plomo de los productos galvanizados por inmersión en caliente ya es una realidad en la mayoría de las líneas de fabricación del Grupo. Asimismo, se dispone de tratamientos protectores sin cromato.

Las mejoras realizadas en los procesos de aplicación de recubri-mientos metálicos se centran principalmente en el consumo energético de las líneas industriales (optimización de los hornos, sistemas de recuperación de calor, reciclaje de los gases) y en la reducción del consumo de agua (cero pérdidas, sistemas eficaces de filtrado de los baños gracias a procesos de funcionamiento en circuito cerrado).

La mejora de la eficacia en la utilización de materiales de recu-brimiento metálico constituye otro objetivo, alcanzado mediante utilización de sistemas de medición continua que permiten redu-cir tanto el espesor del recubrimiento como las desviaciones de espesor (mejorando su homogeneidad). La reducción del “exceso de recubrimiento” ofrece asimismo otras ventajas, en particular en términos de soldabilidad y de resistencia a la corrosión.

Otra mejora reside en la utilización de determinadas soluciones ecológicas de protección temporal, tales como lubricantes en seco, que permiten obtener una mejor aptitud para la confor-mación y una mayor limpieza en las instalaciones de producción. De hecho, ciertos pretratamientos pueden ayudar a los clientes a optar por productos y procesos más respetuosos con la salud, la seguridad y el medio ambiente.

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Productos

2.1 Introducción 10

2.2 Calidad del acero 10

2.3 Tipos de recubrimiento 10 2.3.1 Zincor®: acero electrocincado 10 2.3.2 Acero galvanizado por inmersión en caliente 10 2.3.3 Galfan: acero con recubrimiento de zinc/aluminio 11 2.3.4 Aluzinc®: acero con recubrimiento de aluminio/zinc 11 2.3.5 Alusi®: acero con recubrimiento de aluminio/silicio 12 2.3.6 Alupur®: acero con recubrimiento de aluminio 12

2.4 Masa o espesor del recubrimiento 12

2.5 Aspecto superficial 12

2.6 Calidad superficial 13

2.7 Tratamiento superficial 13

2.8 Tolerancias dimensionales y de forma 14

2

10


2 Productos

2.1 Introducción

Existe una gama muy amplia de productos de acero con recubri-miento metálico, que da respuesta a las necesidades de todos los sectores. La elección del material se rige por diversos parámetros:

• calidad del acero• naturaleza del recubrimiento• peso del recubrimiento• acabado superficial• calidad superficial• tratamiento superficial complementario• tolerancias dimensionales y de forma

2.2 Calidad del acero

Arcelor propone principalmente tres tipos de calidades de acero como sustrato del recubrimiento metálico:

• aceros para aplicaciones de plegado y embutición profunda• aceros estructurales• aceros de alto límite elástico y de baja aleación

2.3 Tipos de recubrimiento

Se deben distinguir los recubrimientos a base de zinc y los recubri-mientos de aleación propuestos por Arcelor.Existen seis tipos de recubrimientos metálicos:

2.3.1 Zincor®: acero electrocincado

Zincor® es un producto plano recubierto con una capa de zinc puro depositada sobre una o ambas caras. El electrocincado per-mite obtener una elevada pureza química así como un excelente control del espesor del recubrimiento en todas las direcciones. Gracias al comportamiento de sacrificio del zinc, la protección contra la corrosión persiste, incluso si se daña el recubrimiento. Se trata de la protección catódica. Además, la homogeneidad de este recubrimiento tiene un efecto positivo sobre la resistencia a la corrosión. Por su calidad superficial, Zincor® resulta un producto ideal para la fabricación de partes vistas. Por consiguiente, los pro-ductos electrocincados son también muy valorados por su exce-lente aspecto superficial tras la aplicación posterior de pintura.

El acero electrocincado se obtiene a través de un proceso de elec-trodeposición, también denominado electrogalvanizado. Este proceso permite aplicar un recubrimiento de elevada pureza con un espesor extremadamente regular, compuesto por una yuxta-posición de cristales de pequeño tamaño, con un gran poder de cubrición, no arborescentes. Esto confiere al acero electrocincado una adecuada soldabilidad.

Generalmente, sólo se comercializan recubrimientos de bajo es-pesor, lo que limita la resistencia a la corrosión de este producto si no se aplica un recubrimiento posterior (por lo tanto, Zincor® no es un producto recomendable para aplicaciones en exteriores).

El producto Zincor® se utiliza generalmente para aplicaciones en interiores (techos, tabiques, etc.), aparatos electrodomésticos y electrónicos (carcasas de aparatos electrónicos), mobiliario metá-lico, etc. En este tipo de aplicaciones, un recubrimiento de unas micras ofrece una buena protección contra la corrosión.

2.3.2 Acero galvanizado por inmersión en caliente

El acero galvanizado por inmersión en caliente está constituido por un sustrato de acero y un recubrimiento metálico de zinc apli-cado de forma continua a través de un proceso de galvanizado por inmersión en un baño de zinc fundido. Los productos galva-nizados por inmersión en caliente ofrecen una buena resistencia a la corrosión gracias a la protección catódica del zinc, así como buenas propiedades de conformación. El recubrimiento presenta un aspecto brillante.

El recubrimiento galvanizado está compuesto por tres capas:

• una capa intermetálica (Fe2Al5) de muy bajo espesor, situada en la interfase acero/recubrimiento (su espesor, de aproxima-damente 100 nm, es demasiado reducido para que resulte visible con microscopio óptico)

• la capa de zinc propiamente dicha

• una capa superior enriquecida en aluminio en su forma oxida-da, Al2O3 (de espesor extremadamente bajo, 50 nm)

10 µm

11


El acero galvanizado por inmersión en caliente se caracteriza por una amplia gama de espesores de recubrimiento y de dimensio-nes de sustrato. Esto permite dar respuesta a las necesidades de numerosos ámbitos de aplicación, tanto en interiores como en ex-teriores: perfiles estructurales para la construcción, paneles y es-tructuras de aparatos electrodomésticos, mobiliario metálico, etc.

2.3.3 Galfan: acero con recubrimiento de zinc/aluminio

Este recubrimiento aplicado por inmersión en caliente está compuesto por aproximadamente un 95% de zinc y un 5% de aluminio. Las dendritas de zinc están rodeadas por la estructura eutéctica de doble fase. En la interfase con el acero existe una capa intermetálica de FeAl3 de bajo espesor (< 100 nm). Esto ofrece una excelente flexibilidad que permite la fabricación de piezas com-plejas. Su resistencia a la corrosión es excelente: en promedio, dos veces superior a la de los productos galvanizados estándar.

2.3.4 Aluzinc®: acero con recubrimiento de aluminio/zinc

El producto Aluzinc® está constituido por un sustrato de acero recubierto en ambas caras con una aleación de aluminio/zinc aplicada por inmersión en caliente en una línea de producción continua. El recubrimiento está compuesto de aluminio (55%), zinc (43,4%) y silicio (1,6%).

Aluzinc® es un recubrimiento de doble fase: está formado por den-dritas con alto contenido de aluminio (80% en volumen) y zonas interdendríticas ricas en zinc (20% en volumen) que contienen partículas ricas en silicio. Presenta en la interfase con el acero una capa intermetálica de AlZnFeSi (con un espesor de 1 a 2 µm).

Esta excelente resistencia a la corrosión resulta muy valorada para diversas aplicaciones tales como puertas de garaje, sistemas de calefacción o de aire acondicionado, lavadoras, piscinas, etc.

10 µm

capa de zinc capa superior de óxido

acero

capa de Fe2Al5

Corte micrográfico de un recubrimiento galvanizado, en el que se puede apreciar su estructura

20 µm

estructura eutéctica laminar de Zn-Al

acero

capa intermetálica de FeAl3

Corte micrográfico de un recubrimiento Galfan, en el que se puede apreciar su estructura

20 µm

fase rica en Zn

acero

AlZnFeSi

fase rica en Al

Corte micrográfico de un recubrimiento Aluzinc®, en el que se puede apreciar su estructura

El producto Aluzinc® combina las ventajas de los dos componen-tes principales del recubrimiento: el efecto barrera del aluminio y la protección de sacrificio del zinc. Por consiguiente, la resistencia a la corrosión de la superficie es excelente. El aspecto metálico asociado al floreado fino de Aluzinc® resulta estéticamente muy atractivo. Este aspecto perdura en el tiempo, sin pérdida de brillo, gracias a la formación de una fina capa de óxidos de aluminio en la superficie. Este producto ofrece, asimismo, numerosas otras ven-tajas: buena resistencia a la corrosión a altas temperaturas, buena resistencia a la abrasión gracias a su dureza superficial y excelente reflectividad térmica y lumínica.

Por su excelente resistencia a la corrosión y otras propiedades, Aluzinc® es un producto muy valorado para aplicaciones de cons-trucción en exteriores, tales como cubiertas, recubrimiento de silos y chapas perfiladas. También se utiliza en la industria general y en el sector de los electrodomésticos. La resistencia eléctrica que ofrece su superficie resulta interesante para la fabricación de armarios eléctricos.

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2.3.5 Alusi®: acero con recubrimiento de aluminio/silicio

El producto Alusi® está constituido por un sustrato de acero recu-bierto por ambas caras con una aleación de aluminio/silicio, apli-cada por inmersión en caliente en un proceso continuo. Este re-cubrimiento está compuesto de aluminio (90%) y de silicio (10%). Gracias a esta composición, el producto Alusi® ofrece una exce-lente resistencia a la oxidación a altas temperaturas. La presencia de silicio permite su utilización a temperaturas de entre 650°C y 800°C (en función de la calidad). Al entrar en contacto con el oxí-geno, se autopasiva, formándose instantáneamente una capa de protección compuesta de óxidos de aluminio. Dado que esta capa protectora se renueva por sí misma al sufrir deterioro (por ejem-plo, rayado), este recubrimiento ofrece una excelente resistencia a la corrosión química.

La gama Alupur® se utiliza en numerosas aplicaciones en interio-res y exteriores. Entre las aplicaciones más frecuentes se pueden indicar: conductos soterrados, conductos de chimenea, carcasas de sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado, re-vestimiento de tuberías, depósitos, etc. Gracias a su resistencia a las altas temperaturas y a su buena resistencia frente a los produc-tos de combustión agresivos, Alupur® es una solución excelente para aplicaciones en centrales eléctricas y en las industrias quími-cas o del petróleo.

2.4 Masa o espesor del recubrimiento

En el caso del acero con recubrimiento metálico aplicado por in-mersión en caliente en proceso continuo, la masa nominal del re-cubrimiento metálico corresponde a la cantidad mínima total del recubrimiento aplicada en ambas caras, expresada en g/m2.El proceso de electrocincado permite un control más preciso del espesor del recubrimiento. En este caso, la cantidad de zinc se ex-presa en µm por cara.

La cantidad de recubrimiento metálico aplicado sobre el acero va-ría en función de los requisitos de protección contra la corrosión o de durabilidad. Los recubrimientos de bajo espesor se utilizan para entornos con condiciones de corrosión menos severas, tales como en aplicaciones en interiores. Los recubrimientos de mayor espesor, por ejemplo, un recubrimiento de zinc entre 350 y 900 g/m2, pueden ser necesarios para aplicaciones en exteriores, en ambientes muy corrosivos.

2.5 Aspecto superficial

La formación de cristales de zinc durante la solidificación del re-cubrimiento galvanizado por inmersión en caliente genera, adap-tando la composición del baño, el conocido efecto de estrella. Este efecto puede controlarse mediante la adición de determinados elementos en el baño de galvanizado. Arcelor propone un recubri-miento metálico sin plomo, respetuoso con el medio ambiente.

Gracias a su elevada resistencia a la temperatura, el producto Alusi® puede utilizarse como pantalla térmica. Determinadas cali-dades pueden ser esmaltadas.

Sus aplicaciones principales son: sistemas de tubos de escape, protecciones térmicas, sistemas de calefacción, calderas, freidoras, barbacoas, placas de horno, etc. En determinadas condiciones, el producto Alusi® es apto para el contacto con alimentos.

2.3.6 Alupur®: acero con recubrimiento de aluminio

El producto Alupur® está constituido por un sustrato de acero re-cubierto en ambas caras con aluminio puro. Se obtiene mediante la inmersión en un baño de aluminio sin adición de silicio u otros elementos de aleación, formándose una capa intermetálica de aluminio/hierro en la interfase de ambos metales.

Alupur® ofrece una muy buena resistencia a la corrosión en todos los medios (urbano, industrial y marino) y es un material resistente a la temperatura y a la intensa agresividad de los productos de combustión. Los aceros con recubrimiento Alupur® ofrecen una buena reflectividad térmica y lumínica. Este recubrimiento puede utilizarse a una temperatura máxima de 650°C. El aspecto de Alupur® puede alterarse con el envejecimiento del producto.

2 Productos

agujas de Al-Fe-Si

matriz de Al-Si10 µm

FeAl3 + Fe2 Al5

Corte micrográfico de un recubrimiento Alusi®, en el que se puede apreciar su estructura

20 µm

FeAl3 + Fe2 Al5

Al

acero

Corte micrográfico de un recubrimiento Alupur®, en el que se puede apreciar su estructura

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Es posible reducir o eliminar el efecto de estrella. Por lo tanto, exis-ten dos tipos de aspecto superficial disponibles:

N: Normal (estrella no controlada) M: Minimizado

2.6 Calidad superficial

Atendiendo a la calidad superficial de acabado, los productos se clasifican en función de si se toleran o no pequeñas irregula-ridades:

A: Calidad superficial estándarB: Calidad superficial mejoradaC: Calidad superficial superior

Las calidades B y C se obtienen mediante temperizado de la su-perficie con cilindros de laminación (Skinpass). Este tratamiento puede influir en el brillo de la superficie.

2.7 Tratamiento superficial

Los productos de acero con recubrimiento metálico pueden so-meterse a un tratamiento superficial para mejorar las prestaciones del recubrimiento metálico.

Pasivado químico (C)

Existen procesos de pasivación química que permiten mejorar significativamente la protección temporal contra la corrosión (prevención de la degradación superficial durante el transporte y almacenamiento).

Protección temporal ecológica o E-Passivation® (E)

Arcelor propone productos de pasivación carentes de cromato aplicados sobre productos de acero con recubrimiento de zinc (ZE, Z) y de aleaciones de aluminio (ZA, AZ, AS, AL).Las propiedades que ofrecen estas nuevas fórmulas carentes de cromato son idénticas a las de los productos de pasivación tradi-cionales que contienen cromato (VI).

Aceitado (O)

Pueden aplicarse aceites que cumplen las funciones de lubrica-ción y protección temporal contra la corrosión. El aceitado puede combinarse con un tratamiento de pasivación química.

Fosfatado (P)

El tratamiento de fosfatado puede combinarse con una pasivación química y/o un aceitado.

Recubrimiento orgánico de bajo espesor (S)

Además de los tratamientos superficiales indicados anteriormen-te, Arcelor suministra asimismo productos de acero con recubri-miento metálico y con un recubrimiento orgánico adicional de bajo espesor Easyfilm®.

Easyfilm® es un recubrimiento orgánico de bajo espesor trans-parente, compuesto por polímeros termoplásticos, aplicado sobre productos de acero con recubrimiento metálico.

El recubrimiento Easyfilm® permite:

• mejorar la protección contra la corrosión durante el almacenamiento y transporte

• obtener una resistencia al deterioro durante la manipulación• facilitar la conformación (sin utilizar lubricantes)• aplicación directa de pintura (sin pretratamiento)

El recubrimiento orgánico de bajo espesor no tiene prácticamen-te ningún efecto sobre el aspecto del recubrimiento metálico. La masa típica de un recubrimiento orgánico de bajo espesor es de aproximadamente 1 g/m2 (aproximadamente 1 µm de espesor) en cada cara.

La gama Easyfilm® incluye tres variantes (Easyfilm® S, X o E), cuyas ventajas varían en función del recubrimiento orgánico de bajo es-pesor utilizado.

Los recubrimientos Easyfilm® S y X contienen cromo hexavalente.

E-Passivation®


acero

Easyfilm®


acero

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Arcelor propone el producto Easyfilm® E, un recubrimiento orgá-nico de bajo espesor ecológico (sin cromato ni otros metales pe-sados), conforme a los requisitos de las directivas europeas más recientes en materia de eliminación de productos peligrosos:

• utilización de sistemas de pasivación sin cromato• adición de uno o varios inhibidores de corrosión orgánicos

u organometálicos sin cromo• utilización de nuevas resinas con prestaciones mejoradas para

mejorar la adherencia polímero/polímero durante el proceso de curado en horno de la pintura

2.8 Tolerancias dimensionales y de forma

Salvo si se especifican tolerancias más restrictivas en el pedido, las bobinas de acero con recubrimiento metálico se suministran según las tolerancias especificadas en las normas europeas más recientes relativas al espesor, planitud y ancho. Se pueden aplicar, asimismo, tolerancias específicas dimensionales y de planitud.

2 Productos

Procesos de fabricación

3.1 Recubrimientos por inmersión en caliente 16 3.1.1 Sección de entrada 16 3.1.2 Sección de proceso 16 3.1.3 Sección de salida 17

3.2 Electrocincado 17 3.2.1 Sección de entrada 17 3.2.2 Sección de proceso 17 3.2.3 Sección de salida 18

3

16


3 Procesos de fabricación

Los recubrimientos por inmersión en caliente se obtienen por un proceso en continuo, sumergiendo una banda de acero en un baño de metal fundido.Una línea de galvanizado de proceso continuo se compone de tres secciones principales: entrada, centro (recocido, aplicación del re-cubrimiento metálico, tratamientos superficiales) y salida.

A fin de mantener una velocidad constante en el horno de recoci-do y en el baño de metal fundido (esencial para la calidad de los productos galvanizados), se dispone de dos acumuladores o torres de lazos que separan las tres secciones. Se utilizan como depósi-tos intermedios de banda que permiten mantener la velocidad de proceso cuando se detiene la sección de entrada o de salida para soldar o cortar la banda.

3.1.1 Sección de entrada

Las bobinas de acero se colocan en una desbobinadora. Dado que se trata de un proceso continuo, se suelda la cabeza de la bobina a procesar a la cola de la bobina que está siendo procesada.Antes del recocido, es preciso eliminar de la superficie de la banda los aceites de laminación procedentes del proceso de laminación en frío. En caso contrario, no se lograría una perfecta adherencia del recubrimiento sobre el acero. La película de aceite se elimina en una cuba de desengrasado alcalino o se quema por acción de los quemadores de la sección de precalentamiento del horno de recocido.

3.1.2 Sección de proceso

Recocido

Debido a la reducción de espesor realizada en el proceso de la-minación en frío, el sustrato de acero, denominado “material full hard” presenta un sustancial endurecimiento.

El recocido es un tratamiento térmico del acero cuya finalidad es recuperar sus propiedades mecánicas. Durante este tratamiento

térmico, la microestructura obtenida tras el proceso de laminación se recristaliza.

La sección de recocido consta de tres partes:

• precalentamiento• mantenimiento• enfriamiento controlado

En la zona de mantenimiento se utiliza una atmósfera de nitrógeno-hidrógeno para evitar la oxidación del acero. Todos los quemadores son de tipo radiante, evitando el contacto directo de la llama con la superficie del acero.

Los ciclos de recocido se controlan con precisión para obtener las propiedades mecánicas finales deseadas.A la salida de la zona de enfriamiento, la banda se enfría hasta una temperatura próxima a la del metal de recubrimiento fundido.

Aplicación del recubrimiento metálico

La banda, tras alcanzar la temperatura requerida, se sumerge en un baño de metal fundido. A la salida del baño, la banda está recu-bierta con una capa de metal líquido de elevado espesor. Un sis-tema de boquillas de aire, situado por encima del baño, proyecta una cuchilla de aire (o nitrógeno) sobre la banda, ajustando así la cantidad de recubrimiento en función de los requisitos del clien-te. El peso del recubrimiento se controla y monitoriza de forma

3.1 Recubrimientos por inmersión en caliente

bobinado

sección de salida

postratamiento

torre de enfriamiento

hornoacumulador

desengrasado

desbobinado

sección de entradabaño de

galvanizado

Skinpass

acumulador

inspección

acero no recubierto

baño de metal fundido

acero recubierto

escurrido

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permanente mediante de un sistema de medición automático. A continuación, la bobina recubierta se enfría hasta la temperatura ambiente en la torre de enfriamiento.

Tratamientos superficiales

Se pueden aplicar, asimismo, tratamientos superficiales comple-mentarios. Estos tratamientos se aplican por aspersión o por in-mersión, seguido de un escurrido, o mediante aplicación directa con una máquina de aplicación por rodillos.Los postratamientos son pasivaciones superficiales o recubrimien-tos orgánicos de bajo espesor. En algunos casos, se aplican en la sección de salida.

3.1.3 Sección de salida

El diseño de la sección de salida se adapta en función del tipo de producto fabricado en la línea de galvanizado en caliente.Las líneas de galvanizado por inmersión en caliente de última generación incorporan una aplanadora bajo tensión y/o un tren cuarto de una sola caja (Skinpass). Estos equipos resultan indis-pensables para obtener un adecuado aspecto superficial y una adecuada planitud. La sección de salida también puede estar equipada con una rebordeadora que permite conseguir toleran-cias de ancho más estrictas.Los inspectores de calidad realizan la inspección superficial de ambas caras en una sala de control. Los recientes desarrollos tec-nológicos en el campo de sistemas de visión artificial permiten mejorar el control visual.

Según proceda, se puede aplicar un aceitado así como un mar-cado.

Finalmente, la bobina se enrolla respetando las tolerancias de peso especificadas por el cliente.

Además de las diferentes etapas del proceso descritas en este apartado, se llevan a cabo diversos controles y mediciones mante-niéndose un registro de sus resultados.

3.2 Electrocincado

Los recubrimientos electrocincados se aplican en un proceso con-tinuo, mediante el paso del sustrato de acero a través de un baño de electrodeposición.

Una línea de electrocincado comprende tres secciones: entrada, proceso (preparación superficial y recubrimiento) y salida.

A fin de mantener una velocidad constante en la sección de pre-paración superficial y recubrimiento (esencial para la calidad del recubrimiento de zinc) se dispone de dos acumuladores que sepa-ran las tres secciones. Estos acumuladores se utilizan como depó-sitos intermedios de banda que permiten mantener la velocidad de proceso cuando se detiene la sección de entrada o de salida para soldar o cortar la banda.

3.2.1 Sección de entrada

Las bobinas de acero se colocan en una desbobinadora. Dado que se trata de un proceso continuo, se suelda la cabeza de la bobina a procesar a la cola de la que está siendo procesada.Las bobinas proceden de un recocido en campana o de una línea de recocido continuo. En ambos casos, las bobinas recocidas ha-brán pasado por un proceso de Skinpass para suprimir el palier de fluencia que presentan la mayoría de los aceros tras el recocido.

3.2.2 Sección de proceso

Preparación superficial

Para evitar la oxidación del acero durante el almacenamiento, se ha aplicado sobre las bobinas de entrada un ligero aceitado. La pe-lícula de aceite se elimina mediante un desengrase alcalino. Tras pasar por las cubas de aclarado, se sumerge la banda en un baño de ácido clorhídrico (o sulfúrico) y se aclara de nuevo.

Celdas de electrodeposición

En una línea de recubrimiento electrolítico, la banda pasa suce-sivamente a través de varias celdas electrolíticas. En cada una de ellas, la corriente eléctrica se transmite desde un ánodo hasta un cátodo a través de una solución de zinc (el electrolito). El rodillo conductor se encuentra en contacto con la banda.

sección de salida

acumuladorpretratamientoacumulador

sección de entrada

postratamientoelectrólisis

18


Existen dos tipos de ánodos:

• solubles, constituidos por placas de zinc; se sustituyen cuando han sido consumidos

• insolubles, constituidos de plomo, aleación de plomo o titanio/platino

Los procesos en los que se utilizan ánodos insolubles requieren una alimentación continua de zinc a la solución de electrodepo-sición, que se realiza mediante productos químicos tales como el sulfato de zinc.

La solución de electrodeposición a base de cloruro de zinc se uti-liza con ánodos solubles. El electrolito a base de sulfato de zinc se puede utilizar con ánodos solubles o insolubles.

En las plantas de Arcelor se utilizan tres tipos de celdas de electro-deposición:

• celdas horizontales, en las que los ánodos se encuentran situados por encima y por debajo de la banda de acero

• celdas verticales, en las que la banda pasa entre dos ánodos en dos pasadas verticales, una descendente y otra ascen-dente; el rodillo conductor sirve asimismo de deflector y se encuentra sumergido en el fondo de la celda electrólisis

• celdas radiales, en las que la banda de acero rodea el rodillo conductor, entorno al cual se sitúan dos ánodos

Cada celda permite transferir a la banda una cierta cantidad de zinc, para alcanzar finalmente el espesor deseado en cada cara.

Sección de aclarado

A la salida de la sección de recubrimiento electrolítico, la banda pasa por varias etapas de aclarado, la última de las cuales se realiza con agua desionizada. Tras la etapa de aclarado final se realiza un secado con aire caliente.

Tratamientos superficiales

Se pueden aplicar, asimismo, tratamientos superficiales comple-mentarios. Estos tratamientos se aplican por aspersión y escurrido, aclarado, secado o mediante una máquina de aplicación por rodi-llos (también denominado “tratamiento sin aclarado”).

Los postratamientos son tratamientos de conversión superficial, tales como el fosfatado y/o la pasivación química, utilizados para preparar la superficie para la posterior aplicación de pintura (pin-tura líquida o en polvo).

En determinadas líneas de tratamiento se pueden aplicar recubri-mientos orgánicos de bajo espesor (Easyfilm®) con una máquina de aplicación por rodillos.

3 Procesos de fabricación

3.2.3 Sección de salida

Los inspectores de calidad realizan la inspección superficial de ambas caras en una sala de control. Según proceda, se puede apli-car un aceitado. La sección de salida también puede estar equi-pada con una rebordeadora que permite conseguir tolerancias de ancho estrictas.

4Durabilidad y protección

4.1 Mecanismos de protección contra la corrosión de los recubrimientos metálicos 20 4.1.1 Recubrimientos galvanizados (por inmersión en caliente y electrocincado) 21 4.1.2 Galfan 21 4.1.3 Aluzinc® 21 4.1.4 Alusi® 21 4.1.5 Alupur® 21 4.1.6 Conclusión 22

4.2 Ensayos acelerados 22

4.3 Contacto entre recubrimientos metálicos y otros materiales 22 4.3.1 Contacto con materiales metálicos 22 4.3.2 Contacto con materiales no metálicos 22

20


4 Durabilidad y protección

4.1 Mecanismos de protección contra la corrosión de los recubrimientos metálicos

La ventaja principal que ofrecen los productos de acero con re-cubrimiento metálico es la protección contra la corrosión que el recubrimiento metálico aporta al sustrato de acero.

Los recubrimientos metálicos, tales como el zinc, el aluminio y sus aleaciones son los más utilizados para proteger el acero contra la corrosión atmosférica.

A modo de recordatorio, la corrosión es un fenómeno electroquí-mico durante el cual se crea una pila constituida por un ánodo que se consume transmitiendo su materia a un cátodo. En la prácti-ca, se forman pilas en cuanto aparece en la superficie del acero una heterogeneidad que crea zonas anódicas y zonas catódicas, actuando el agua como electrolito. En estas pilas, cada vez que el acero se encuentre en posición anódica, se producirá su corrosión. Por el contrario, en la posición catódica se mantendrá intacto. El zinc y el aluminio, con potenciales electroquímicos más negativos que el hierro, se oxidarán de forma preferente, protegiendo la su-perficie de acero.

La pasivación de la superficie del recubrimiento también influye en su poder de sacrificio. El aluminio, al transformarse en alúmina, crea una barrera física no porosa (salvo en atmósferas salinas). De este modo, el recubrimiento podrá considerarse como inerte con respecto al sustrato de metal y perderá su capacidad de sacrificio.

Potenciales electroquímicos de los metales (medidos con respec-to al electrodo normal de hidrógeno, valores en voltios): véase el gráfico inferior.

En la práctica, el zinc y los demás recubrimientos de sacrificio pro-tegen al acero frente al entorno corrosivo gracias a los dos efectos siguientes:

• Efecto barrera: la presencia del recubrimiento aísla el acero del entorno corrosivo; además, los productos de corrosión

del recubrimiento que se forman crean una capa de protec-ción que frena la propagación de la corrosión y actúan como protección de las zonas no recubiertas. En el caso de los recu-brimientos metálicos con contenido de aluminio, se observa una pasivación de la superficie provocada por la formación de una capa superficial de alúmina. Esta capa adherente, dura y no porosa constituye una protección física e impide la propa-gación de la corrosión en el recubrimiento. Dependiendo de la acidez del medio circundante, esta pasivación será más o menos activa. Por ejemplo, en entornos rurales o industriales, esta capa de alúmina resulta muy estable, al contrario de lo que ocurre en soluciones salinas, en las que la capa de alúmi-na se disuelve permitiendo que el aluminio cumpla su función de recubrimiento de sacrificio.

• Protección catódica: en las zonas no recubiertas (arañazos, bordes de corte, agujeros, etc.) el acero expuesto se protege gracias a la disolución del recubrimiento en las zonas circun-dantes, dado que el material de recubrimiento tiene una mayor propensión a la corrosión que el acero. Este efecto se denomina protección de sacrificio.

Esta capacidad del recubrimiento para proteger el sustrato se li-mita a una distancia muy reducida (unas micras) pero se extiende a superficies mayores gracias a los productos de corrosión que se forman en la zona expuesta o en el borde de corte.

El poder de sacrificio de un recubrimiento depende de los produc-tos resultantes de su corrosión, que varían de un recubrimiento metálico a otro.

Carácter electropositivo creciente

Carácter electronegativo creciente

Protección catódica del hierro Protección mecánica y química

Creciente facilidad para la oxidación

cobre

níquel

plomo

estaño

hierro (-0,44)

cromo

zinc (-0,76)

manganeso

aluminio (-1,67)

Protección activa

zincarañazo

sales de zinc

acero acero

21


4.1.1 Recubrimientos galvanizados (por inmersión en caliente y electrocincado)

En el caso de los recubrimientos galvanizados, se forma primera-mente hidróxido de zinc. Dado que es un producto de baja conductividad, el hidróxido de zinc frena la propagación de la cor-rosión. No obstante, el hidróxido de zinc se deshidrata formando óxido de zinc. Este último, semiconductor, constituye una barrera menos efectiva, permitiendo que se reinicie la propagación de la corrosión.Aparte de los óxidos e hidróxidos de zinc, los productos más abun-dantes de la corrosión del zinc expuesto a la atmósfera (en entor-no urbano) son los carbonatos de zinc.

También se forman, en función del medio, hidrocloruros de zinc (en entorno marino) e hidroxisulfatos de zinc (en entorno indus-trial).

La porosidad de estos óxidos complejos, que influye en gran medi-da en la propagación de la corrosión, depende de su composición. Su estabilidad dependerá del pH del medio al que estén expues-tos; se observa que el rango de estabilidad más amplio y el mejor efecto barrera corresponde a los carbonatos de zinc, mientras que los cloruros y los sulfatos se disuelven en medios ácidos.

Nótese, sin embargo, que el espesor de los recubrimientos elec-trolíticos es inferior al de los recubrimientos galvanizados, lo que limita el efecto barrera así como la protección catódica y, por con-siguiente, la resistencia a la corrosión.

4.1.2 Galfan

La bibliografía muestra que la protección proporcionada por el recubrimiento Galfan es aproximadamente el doble de la obte-nida con un recubrimiento galvanizado, independientemente del entorno.Este comportamiento superior del producto sin recubrimiento posterior se debe principalmente a tres factores:

• se produce en primer lugar la corrosión del zinc presente en la superficie, lo que conlleva un aumento de la proporción de aluminio en el recubrimiento y un incremento de su pasividad

• los productos de corrosión que se forman son menos porosos que los óxidos e hidróxidos de zinc puro, lo que disminuye la velocidad de corrosión

• la microestructura eutéctica es menos reactiva que la del zinc, lo que también contribuye a reducir la velocidad de corrosión

Por estas razones, en una primera etapa de exposición, la velo-cidad de corrosión del recubrimiento Galfan es próxima a la del galvanizado en proceso continuo, pero disminuye a medida que se consume el recubrimiento. Además, la elevada cantidad de zinc

presente en el recubrimiento garantiza una protección catódica en caso de arañazos en el recubrimiento y en los bordes de corte no recubiertos.

La velocidad de corrosión del recubrimiento Galfan se sitúa entre un tercio y la mitad de la del galvanizado. También presenta una resistencia mejorada en los bordes con respecto al galvanizado, gracias a una mejor protección catódica del acero por el recubri-miento.

4.1.3 Aluzinc®

Los diferentes ensayos de corrosión demuestran que el recubri-miento Aluzinc® presenta una excelente resistencia a la corrosión (aproximadamente dos veces superior a la del recubrimiento Galfan). Esto se debe a la elevada cantidad de aluminio presente en el recubrimiento, lo que disminuye su reactividad. Sin embar-go, la resistencia a la corrosión depende del tipo de exposición: en particular, no se recomienda la utilización de Aluzinc® en entornos altamente alcalinos (como, por ejemplo, en el interior de instala-ciones destinadas a la cría de ganado).

4.1.4 Alusi®

En la superficie del recubrimiento Alusi® se puede formar inme-diatamente una película de alúmina. La presencia de esta película impide la corrosión preferente del recubrimiento con respecto al acero. Por consiguiente, en una atmósfera rural o industrial, el re-cubrimiento no proporciona protección catódica.En cambio, en contacto con una solución salina, la capa de alú-mina no será estable y se disolverá, permitiendo que el aluminio actúe como recubrimiento de sacrificio.Este recubrimiento experimenta una corrosión con velocidad constante a lo largo del tiempo. Se produce una pasivación pro-gresiva del recubrimiento, provocada por sus productos de co-rrosión estables e impermeables y la propagación de la corrosión desde los bordes de corte se produce de forma lenta.Expuesto a un ciclo en el que se alternen los ambientes salinos y secos, el recubrimiento Alusi® se corroe de forma preferente al acero, formando productos de corrosión que cubren progresiva-mente los arañazos durante los ciclos secos. En este caso, se pro-tege el recubrimiento, protegiendo asimismo el sustrato de acero.

4.1.5 Alupur®

En el caso del recubrimiento Alupur®, el aluminio es un metal aún más oxidable que el zinc. Se forma alúmina (Al2O3) espontánea-mente en cuanto el aluminio entra en contacto con la atmósfera ambiente. La presencia de esta película continua de alúmina tiene un efecto de pasivación del aluminio, dado que aísla al metal del medio corrosivo. No obstante, en determinados medios (altamen-te ácidos o básicos, o en presencia de cloruros), esta película tiende a disolverse permitiendo una rápida propagación de la corrosión.

50 10 15 20 25 30 35 40

4000

3500

3000

2500

2000

1500

1000

500

22


Además, la película de óxido natural puede presentar zonas loca-lizadas de menor espesor, roturas o contaminación. Esto puede permitir el desarrollo de la corrosión en forma de picaduras.En presencia de solución salina, esta capa de alúmina no es esta-ble y se disuelve, permitiendo al aluminio actuar como recubri-miento de sacrificio.

4.1.6 Conclusión

El know-how de Arcelor en el campo de los recubrimientos me-tálicos, fruto de los ensayos desarrollados en entornos marinos, rurales e industriales severos, permite clasificar los diferentes re-cubrimientos: aluminizado, Aluzinc®, Galfan y galvanizado.

En conclusión, el concepto de protección y de corrosión de un re-cubrimiento metálico de sacrificio depende de la naturaleza del medio al que esté expuesto y de su composición. El tipo de entor-no al que la pieza se verá expuesta determinará el recubrimiento metálico más adecuado.

4.2 Ensayos acelerados

Existen múltiples ensayos acelerados que permiten evaluar las prestaciones de un recubrimiento metálico. El ensayo más fre-cuentemente utilizado en las especificaciones técnicas es el ensayo de niebla salina. Sin embargo, este ensayo sólo permite comparar la velocidad de disolución de los recubrimientos metá-licos y no refleja el comportamiento real de los mismos expuestos al medio natural en las condiciones de utilización. Por lo tanto, es preciso realizar ensayos acelerados complementarios, tales como los ensayos cíclicos, para determinar las especificaciones del re-cubrimiento idóneo en función de las condiciones de utilización (entorno urbano, industrial, marino, etc.):

• Ensayo de niebla salina (ISO 9227): este ensayo consiste en exponer una muestra a un ambiente salino para efectuar un seguimiento de la aparición y de la evolución del óxido blanco (para recubrimientos de zinc), del óxido negro (para recubri-mientos aluminizados) y del óxido rojo. Las muestras, con una inclinación de 15° con respecto a la vertical, se exponen de forma continua a una temperatura de 35°C en una atmósfera de niebla salina con una concentración de 5% NaCl y pH neu-tro tras la condensación. El resultado del ensayo corresponde al porcentaje de la superficie afectado por la corrosión.

• Ensayo en cámara de humedad (ensayo cíclico KTW) (DIN 50017): se trata de un ensayo cíclico de 24 horas de duración (8 horas a 40°C, seguidas de 16 horas a 20°C). La cámara climática, no ventilada, contiene una atmósfera continuamente saturada de humedad (HR = 100%). Se dispone de una reserva de agua que permite mantener una condensación permanente de vapor sobre las muestras

situadas en posición vertical. En este ensayo se monitorizan la aparición y la evolución de los productos de corrosión del recubrimiento metálico, así como el óxido rojo.

4.3 Contacto entre recubrimientos metálicos y otros materiales

4.3.1 Contacto con materiales metálicos

Todo contacto entre metales diferentes en medio húmedo forma una pila de corrosión. Se puede evitar este fenómeno intercalan-do un material aislante. En las uniones con pernos o remaches se utilizarán arandelas aislantes.

Por las razones descritas anteriormente, las uniones metálicas (pernos, tuercas, arandelas, tornillos, etc.) se realizarán con ma-teriales inoxidables o protegidos, por ejemplo, con recubrimiento electrocincado.

4.3.2 Contacto con materiales no metálicos

En función de la naturaleza de cada recubrimiento metálico, pue-den existir contraindicaciones para el uso de determinados pro-ductos en aplicaciones expuestas al contacto con materiales no metálicos, sólidos o líquidos (hormigón, escayola, agua marina, excrementos animales, etc.).Consulte nuestras fichas técnicas o póngase en contacto con nuestros equipos de asistencia técnica.

Resistencia en niebla salina de muestras planas

aparición de 5% de óxido rojo (horas)

espesor del recubrimiento (micras)

Aluminizado ~ 90 h/micra Aluzinc® ~ 100 h/micra Galfan ~ 25 h/micra Galvanizado ~ 10 h/micra

4 Durabilidad y protección

5Recomendaciones de uso

5.1 Recomendaciones generales 24

5.2 Recomendaciones para el transporte y almacenamiento 24 5.2.1 Protección 24 5.2.2 Recomendaciones para el transporte y almacenamiento 24

5.3 Recomendaciones para el desbobinado, corte longitudinal, corte en hojas y formatos, cizallado y recorte 24

5.4 Durabilidad de los bordes de corte 25

24


5 Recomendaciones de uso

5.1 Recomendaciones generales

Un buen proceso de utilización es aquel que permite que los pro-ductos de acero con recubrimiento metálico conserven todas sus propiedades. Para ello se requiere, básicamente, respetar las tole-rancias de conformación y evitar las agresiones superficiales, para evitar los fenómenos de corrosión.

5.2 Recomendaciones para el transporte y almacenamiento

5.2.1 Protección

Aunque parezca paradójico, es necesario proteger los productos de acero con recubrimiento metálico mediante un tratamiento adicional. Efectivamente, el recubrimiento metálico a base de zinc puede, en espacios cerrados con mala aireación, desarrollar un fe-nómeno de corrosión en el que se forma una capa de producto de corrosión comúnmente denominado “óxido blanco”. En idénti-cas condiciones, los recubrimientos metálicos a base de aluminio desarrollan productos de corrosión conocidos como “óxido negro”. Si las condiciones de almacenamiento son inadecuadas, pueden formarse productos de oxidación, por ejemplo, en el espacio com-prendido entre dos espiras de una bobina o entre dos chapas de un paquete.A fin de evitar estos fenómenos, se recomienda utilizar protec-ciones complementarias tales como el aceitado, la pasivación química, o incluso recubrimientos orgánicos de bajo espesor que garanticen una excelente protección temporal o permanente contra la corrosión. Los tratamientos de pasivación química aplicados en planta redu-cen el riesgo de oxidación del recubrimiento metálico. Su eficacia varía entre 3 y 6 meses, en función de las condiciones de transpor-te y almacenamiento.

5.2.2 Recomendaciones para el transporte y almacenamiento

Para el transporte y almacenamiento de productos de acero con recubrimiento metálico deben adoptarse una serie de precaucio-nes sencillas pero necesarias:

• las bobinas, hojas y formatos deben almacenarse en naves climatizadas para evitar la aparición de humedad

• debe evitarse, en particular, el almacenamiento próximo a puertas o ventanas para evitar grandes variaciones de tempe-ratura que puedan provocar la aparición de condensación

• se recomienda proteger las bobinas, hojas y formatos durante el transporte y en caso de almacenamiento al exterior (evítese el almacenamiento exterior si resulta posible)

• debe evitarse el almacenamiento de los productos en contac-to directo con el suelo

5.3 Recomendaciones para el desbobinado, corte longitudinal, corte en hojas y formatos, cizallado y recorte

El desbobinado debe realizarse con un accionamiento enclavado con la velocidad de la línea, para optimizar el flujo del material. En circunstancias extremas, en determinadas líneas, el sistema de accionamiento eliminará asimismo las variaciones de tensión así como los golpes o rozamientos entre espiras adyacentes.Para el corte longitudinal y otros procesos de corte, es fundamen-tal disponer de herramientas de corte correctamente ajustadas y afiladas para evitar la aparición de rebabas. Para evitar los problemas generados por las rebabas (aspecto es-tético, cortes durante la manipulación, etc.) es preciso analizar las operaciones de corte en fleje, corte en hojas y cizallado desde la fase de diseño. Para un adecuado control de la posición de las re-babas de corte, se deben aplicar las recomendaciones indicadas a continuación.Se recomienda utilizar preferentemente un montaje simétrico de las cuchillas de corte y rebordeo.

Montaje asimétrico de cuchillas de corte en fleje

eje inferior

eje superior

Las rebabas producidas con un montaje de cuchillas simétrico se orientan como se indica en el esquema siguiente.

cara vista

cara posterior

orientación de la rebaba

Orientación de las rebabas en una máquina de corte en fleje

Montaje simétrico de cuchillas de corte en fleje

eje inferior

eje superior

25


Las holguras y solapes recomendados para el corte en fleje se muestran en la siguiente figura:

Este aspecto es importante, dado que exige un apilado perfecta-mente vertical de las chapas.

Se debe evitar el corte con sierras de disco o herramientas simila-res, dado que generan virutas y rebabas.

Se pueden utilizar, asimismo, técnicas de corte con láser o por plasma. Las ventajas que ofrecen estas técnicas residen en su ex-celente precisión y en la ausencia de rebabas.

5.4 Durabilidad de los bordes de corte

El zinc proporciona una protección catódica del acero, en particu-lar en los bordes no recubiertos resultantes del proceso de corte.

La durabilidad de los bordes de corte está determinada por la re-lación entre el espesor de zinc y el espesor de la chapa. Las chapas de elevado espesor con bajo espesor de recubrimiento de zinc presentan una menor resistencia a la corrosión de los bordes de corte. Nótese, en cualquier caso, que los valores límite de espe-sor del sustrato, críticos con respecto a la corrosión de los bordes, deben establecerse para cada caso individual en función de las aplicaciones.

El método de corte utilizado influye en la durabilidad de los bordes.

El borde de corte obtenido en una operación de cizallado se caracteriza por:

• Una zona brillante de baja rugosidad (zona cizallada). En esta parte del canto se puede apreciar la presencia de zinc proce-dente del arrastre del recubrimiento superficial (“empaste” de zinc).

• Una zona mate (zona de fractura), donde se observa el efecto del desgarro. Esta zona presenta una elevada rugosidad y ausencia de zinc.

Se considera que la calidad del corte en fleje es adecuada cuando se cumplen las siguientes condiciones:

• la zona deformada es pequeña• la zona cizallada abarca aproximadamente un tercio

del espesor• la zona de fractura es limpia, con un ángulo inferior a 5 grados• existen escasas rebabas (o ninguna)

eje superior

cuchilla

chapa

cuchilla

holgura vertical (solape)

holgura horizontal (entre hierro)

eje inferior

Valores de holguras y solapes

chapa

Por el contrario, el corte de chapas en cizalla produce rebabas con orientaciones opuestas entre los extremos de la chapa.

zona deformada (deformación plástica)

zona cizallada

zona de fractura

escasa rebaba (o sin rebaba)holgura

horizontal

Morfología de los bordes de corte

6 a 8%

25 a 40%

50 a 60%

α = 5°

mordaza de apriete

banda desbobinada

cuchilla fija

cuchilla móvil

chapa cortada

Orientación de las rebabas en el cizallado

26


En un proceso industrial de corte óptimo, el borde presentará 1/3 de zona cizallada y 2/3 de zona de fractura.

Existen otros métodos de corte que favorecen la resistencia a la corrosión de los bordes cortados. El corte con láser permite obtener resultados equivalentes a los obtenidos con el cizallado en términos de durabilidad de los bor-des de corte.

El corte por plasma mejora la durabilidad de los bordes, debido a la formación de un óxido de hierro protector durante el proceso de corte.

Determinados métodos de corte reducen la durabilidad de los bordes. El corte con sierra deteriora la resistencia a la corrosión de los bordes. En este proceso, se elimina el zinc en los bordes de la zona de corte y se generan rebabas y una rugosidad elevada. El corte por chorro de agua también perjudica la resistencia a la corrosión de los bordes, debido a la formación de una superficie de corte extremadamente rugosa y carente de recubrimiento de zinc.

zona brillante con recubrimiento de zinc

zona mate sin zinc

Borde cizallado

5 Recomendaciones de uso

6Conformación


6.2 Plegado 28

6.3 Perfilado 30 6.3.1 Descripción 30 6.3.2 Funcionamiento del perfilado 30 6.3.3 Parámetros de perfilado 31 6.3.4 Normas básicas 31

6.4 Embutición 33 6.4.1 Propiedades mecánicas de los aceros 33 6.4.2 Diferentes modos de deformación 34 6.4.3 Curvas límites de conformación 34 6.4.4 Rozamiento y lubricación 35 6.4.5 Comportamiento de los aceros con recubrimiento metálico 36

28


6 Conformación

6.1 Introducción

Los procesos de conformación de productos de acero con recubri-miento metálico se pueden clasificar en tres grupos:

• procesos de plegado, curvado, repujado, entallado y agrafado, que constituyen la mayor parte de los procesos de transfor-mación de chapa fina (conformación de chapa fina, calderería ligera, carpintería metálica)

• procesos de perfilado continuo de bandas anchas o flejes• operaciones de conformación en prensa, principalmente em-

butición, utilizadas sobre todo en la industria del automóvil

En la mayoría de los casos, el cambio de utilización de chapa no recubierta a utilización de chapa recubierta se ha podido llevar a cabo sin modificaciones sustanciales de las condiciones de opera-ción en los diferentes métodos de conformación. Efectivamente, en los procesos más comunes, el comportamiento de las chapas con recubrimiento metálico difiere poco del de las chapas no re-cubiertas.

No obstante, para aprovechar al máximo las propiedades de estos productos, conviene tener en cuenta las particularidades asocia-das a la presencia de las capas superficiales de recubrimiento.En efecto, las propiedades superficiales resultan frecuentemente ventajosas por el efecto de lubricación que aportan los recubri-mientos, en especial en procesos con presiones reducidas o mo-deradas. En cambio, en los procesos con presiones más elevadas, existe el riesgo de pegaduras a las herramientas y de desprendi-miento del recubrimiento.

El límite de conformación de una chapa recubierta se puede de-terminar, según los tipos de proceso y del modo de deformación plástica que interviene, en función de uno de los siguientes me-canismos:

• agrietamiento o desprendimiento de la capa interfacial situada entre el recubrimiento y el acero (zona de menor ductilidad), en caso de plegado demasiado intenso o tras una combinación crítica de deformaciones con contracción y con expansión

• reducción excesiva del espesor de la capa de recubrimiento, con influencia de resistencia a la corrosión

• deterioro en los límites del sustrato de acero, tal como rotura, estricción o formación de pliegues

Por lo tanto, la idoneidad de un proceso de conformación de cha-pa de acero con recubrimiento metálico depende de una serie de elecciones: diseño de la pieza, calidad de la chapa, naturaleza del recubrimiento, y calidad de las herramientas utilizadas.

6.2 Plegado

En los procesos tradicionales de transformación de chapa, el ple-gado es la operación de deformación más intensa y, frecuente-mente, determina la calidad de acero seleccionada.Durante el proceso de plegado, el metal se curva sobre la herra-mienta. Considerando nulos el rozamiento y las tensiones ex-ternas, debería alcanzarse un equilibrio entre la elongación de las fibras exteriores y la compresión de las fibras interiores. Sin embargo, el rozamiento se opone a la compresión de estas últi-mas y la tensión aumenta la tendencia a la elongación. La fibra neutra se desplaza hacia la herramienta y se reduce el espesor de la chapa. Evidentemente, esta reducción de espesor provoca un debilitamiento y las tensiones aplicadas producirían rápidamente la rotura si la resistencia a la deformación del acero no aumentase debido al endurecimiento. Por lo tanto, en este caso, la propiedad más importante es la capacidad de consolidación, caracterizada por el coeficiente de endurecimiento n.

Se pueden utilizar diversas técnicas de plegado: plegado en V, plegado en máquina plegadora con tablero, plegado en máquina automática formadora de paneles o plegado en prensa para reali-zar un rebordeado.

Plegado en V Plegado en máquina plegadora con tablero

Plegado en una máquina formadora de paneles

29


El límite de plegado se puede expresar como el diámetro míni-mo (interior del pliegue) que se puede realizar sin cuarteado del recubrimiento, y sin aparición de grietas ni fisuras perceptibles. Naturalmente, este límite depende del espesor de la chapa y del espesor del recubrimiento, e incluso de la calidad metalúrgica del acero.

Zincor®: gracias a la excelente adherencia del recubrimiento sobre el sustrato, a su espesor muy reducido y a la ausencia de aleación intermetálica, el producto Zincor® ofrece excelentes propiedades de conformación. Con este producto, pueden realizarse pliegues a 180° como en las chapas sin recubrimiento.

Acero galvanizado: en términos generales, la aptitud al plegado de las chapas de acero galvanizado (recubrimiento de zinc puro) puede considerarse idéntica a la de los productos no recubiertos, para espesores inferiores a 3 mm y pesos de recubrimiento inferio-res o iguales a 275 g/m2.

Las siguientes fotografías muestran la diferencia de comporta-miento en plegado entre una chapa galvanizada sin plomo y una chapa galvanizada con plomo. Se observan claramente numero-sas fisuras en el producto con plomo. En cambio, con los recubri-mientos sin plomo, los pliegues, incluso muy intensos (180°), no suponen ningún problema.

En los procesos de plegado realizados en prensa se requiere una sujeción con una presión de apriete superior a la utilizada con cha-pas no recubiertas, para compensar su mayor deslizamiento.

Galfan: la capa intermetálica (FeAl3) es de menor espesor que la del galvanizado (Fe2Al5). La estructura laminar de la zona eutéctica y la capa intermetálica de bajo espesor confieren al recubrimiento una muy buena aptitud para la conformación.

Aluzinc®: presenta una buena conformabilidad; en procesos con plegados intensos, se puede producir un agrietamiento de la alea-ción interfacial, pero, en general, no se producen fisuras abiertas. Se recomienda mantener un diámetro de plegado mínimo equiva-lente al doble del espesor del acero.

Alusi®: la capacidad de plegado de los recubrimientos Alusi® es equivalente a la de los aceros galvanizados tradicionales. La pre-sencia de aleación interfacial no permite las deformaciones extre-mas sin riesgo de agrietamiento del recubrimiento.

Alupur®: el producto Alupur® tiene propiedades de conformación limitadas. Sus límites (plegado poco intenso) están ligados a la presencia de una capa de aleación interfacial (Fe2Al5) de alto es-pesor y frágil.

Espesor de chapa < 1,25 mm > 1,25 mm

Diámetro de plegado 6 x esp. 8 x esp.

Valores límite de plegado de Alupur®

Con plomo

Sin plomo

30


6.3 Perfilado

6.3.1 Descripción

El perfilado en frío es un proceso de conformación en continuo que permite obtener, a partir de chapas planas, en hojas cortadas o en bobinas, productos con una sección constante, denominados perfiles.

Estos perfiles pueden clasificarse en tres categorías principales:

• Perfiles anchos: se trata de productos con un ancho elevado (aproximadamente 600 a 1500 mm) que presentan múltiples ondas de forma equivalente o similar. A esta categoría pertenecen, en particular, los perfiles utilizados en cubiertas y recubrimiento de fachadas.

• Tubos: se trata de productos de sección cerrada fabricados mediante un proceso de perfilado con soldadura en continuo.

• Perfiles estrechos: se trata de productos de sección abierta o cerrada, sin soldadura, que no presentan una forma de onda repetida. Esta categoría comprende, entre otros, los perfiles de estructura, los conductos de cables, las bandas de carre-tera, etc.

6.3.2 Funcionamiento del perfilado

El perfilado puede considerarse como un proceso de plegado con-tinuo. Durante este proceso, la chapa se somete a un plegado plás-tico y progresivo en cada uno de los cabezales, hasta obtener los ángulos y la forma deseados. Cada conjunto de rodillos (superior e inferior) se denomina cabezal de perfilado.

La ventaja más importante que ofrece el perfilado en compara-ción con el plegado es su elevada cadencia de producción.

6 Conformación

Rodillos de perfilado

Funcionamiento del perfilado

Las diferentes formas que se confieren a la chapa de acero con re-cubrimiento metálico en cada uno de los cabezales o pasadas de perfilado constituyen la flor de perfilado. Se trata de una caracte-rística importante, dado que define el orden de realización de los pliegues así como los valores de plegado de los ángulos.

plegado perfilado

Perfilado y plegado

31


De forma más general, el perfilado de un producto en una máqui-na determinada se caracteriza esencialmente por:

• la flor de perfilado• el número de pasadas o cabezales utilizados (este valor está

determinado indirectamente por la flor de perfilado)• la distancia entre los cabezales de la máquina de perfilado• la posición del plano de perfilado, es decir, la posición vertical

de la chapa en la máquina de perfilado• la holgura entre rodillos• la lubricación

6.3.3 Parámetros de perfilado

El perfilado es un proceso muy flexible. Esta propiedad se refle-ja en las capacidades de producción, en las formas realizables – aunque se deba mantener una sección constante en el sentido longitudinal – así como en los siguientes aspectos:

• Espesores: los espesores pueden variar entre 0,15 y 12 mm.

• Anchos: dada la posibilidad de corte longitudinal de las bo-binas, no existe un valor de ancho mínimo. El valor de ancho máximo está determinado, en la práctica, por los formatos de bobina que se pueden fabricar; es decir, 2.060 mm según nuestro programa de fabricación actual.

• Longitudes: no existe un valor máximo de longitud para la fabricación de perfiles. La longitud máxima estará determina-da por las limitaciones relativas a la manipulación, transporte, etc. de los productos.

• Grados de acero: se pueden utilizar tanto grados de acero muy dúctiles, con reducido límite elástico (en torno a 150 MPa) como grados de elevada dureza con valores de límite elástico de 1.000 MPa o superiores. Si se dispone de la tecnología adecuada, se pueden fabricar perfiles de calidad con todos los grados de acero existentes.

• Tipo de producto utilizado como sustrato: el proceso de perfilado es relativamente insensible al tipo de producto uti-lizado como sustrato: laminado en caliente, laminado en frío, galvanizado, etc. No obstante, resulta totalmente desaconse-jable mezclar en una misma línea el perfilado de diferentes tipos de sustrato dado que se produce, inevitablemente, la acumulación de partículas en las instalaciones y se requiere

una gran atención para evitar que las partículas de un produc-to se depositen sobre el siguiente.

La limitación más importante del perfilado reside en el hecho de que el producto debe mantener una forma constante en sentido longitudinal – lo que no excluye los productos con forma curva.

6.3.4 Normas básicas

Para obtener productos de calidad a través del proceso de perfila-do, se deben tener en cuenta una serie de normas básicas, ligadas a los diferentes fenómenos que intervienen en el proceso.

Deformaciones transversales

Para obtener un perfil a partir de una chapa plana, es preciso generar pliegues y, por lo tanto, se requiere una plasticidad locali-zada de la chapa en sentido transversal. El nivel de estas defor-maciones plásticas e está determinado principalmente por la geometría que se desea obtener en el producto acabado. Puede utilizarse la siguiente fórmula para calcular una aproximación de las deformaciones plásticas:

ε = e

2R

Norma N° 1Para evitar la fisuración del recubrimiento y la corrosión del perfil durante su utilización futura, se debe seleccionar una geometría de perfil con el valor más bajo posible de la relación e/R: radios elevados con respecto al espesor del material.

Deformaciones longitudinales

La principal dificultad que presenta el perfilado reside en el ade-cuado control de las zonas de la chapa sometidas a torsión en la máquina de perfilado. Esta torsión es una característica intrínseca del proceso. No se trata de eliminarla – lo que resultaría totalmen-te imposible – sino de limitarla o incluso, en determinados casos,

Flor de perfilado

e

Deformación transversal

donde: e = espesor del material R = radio de plegado

ε

R ε

e

32


6 Conformación

asegurar su correcta distribución. Las deformaciones longitudina-les provocadas por la torsión de la chapa en la máquina deben permanecer en el dominio elástico del material. En caso contrario, se produce una plasticidad del material, lo que provoca una elon-gación irreversible localizada de la chapa en el sentido longitudi-nal y su torsión a la salida de la máquina.Por lo tanto, se debe cumplir en todo momento la siguiente condi-ción:

ε longitudinal ≤ Rp0,2

E

donde: Rp0,2 = límite elástico del material E = módulo de Young del material

Por esta razón, resulta preferible utilizar para el perfilado calidades de acero de alto límite elástico. Al aumentar el límite elástico del material, se amplía el dominio en el que las deformaciones longi-tudinales se mantendrán elásticas.

Por lo tanto, el conocimiento de estas deformaciones longitudi-nales resulta primordial. Desafortunadamente, no resultan fáciles de predecir, dado que para ello se debe conocer con precisión la forma que se conferirá a la chapa durante el proceso.

Sin embargo, se puede abordar esta cuestión mediante simula-ciones basadas en el método de elementos finitos, utilizando pro-gramas informáticos específicos. Para el desarrollo de prototipos y simulaciones, Arcelor dispone de programas informáticos de simulación que permiten definir la flor de perfilado más adecuada en función de las posibilidades de la línea de perfilado.

Norma N° 2No se debe superar el límite elástico del material en las defor-maciones longitudinales. Para ello, se debe adaptar la flor de perfilado, o incluso el diseño del perfil. Utilice un material con un límite elástico más elevado si resulta necesario.

Norma N° 3Para distribuir las deformaciones longitudinales sobre la ma-yor superficie posible, se deben utilizar rodillos con el mayor

diámetro posible y mantener una separación suficiente entre ambos cabezales (separación superior a 1,5 veces la longitud de deformación en el caso de la conformación de perfiles es-trechos).

Velocidad de la chapa y de las herramientas

En primer lugar, no se debe olvidar que el avance de la chapa se debe únicamente al rozamiento con las herramientas en el interior de la máquina de perfilado. Si el rozamiento fuera nulo, no se po-dría llevar a cabo el proceso de perfilado.

La primera dificultad reside en conseguir que la chapa mantenga una velocidad constante, o incluso ligeramente creciente, en toda la longitud de la máquina. Esto evita la formación de bucles o, al-ternativamente, esfuerzos de tracción excesivos.

La segunda dificultad consiste en obtener un rozamiento de la chapa sobre las herramientas sin que se produzca un deslizamien-to relativo entre ellas. Si, en un punto de la máquina de perfilado, una herramienta patina sobre la chapa, se produce en ese mo-mento un grave riesgo de marcado del producto.

Norma N° 4Se debe conferir a la chapa una velocidad constante, o incluso ligeramente creciente. Para ello, todos los rodillos motrices de-ben tener el mismo diámetro y los demás rodillos deben estar montados sobre rodamientos.

Norma N° 5Se debe compensar la velocidad diferencial en cada cabezal, utilizando rodamientos o una lubricación adecuada. Para el proceso de perfilado, Arcelor propone el producto Easyfilm® (sustrato de acero con recubrimiento metálico recubierto con un recubrimiento orgánico de bajo espesor). Este producto pre-senta ventajas demostradas en el proceso de perfilado, gracias a la lubricación homogénea que aporta.

La recuperación elástica

La recuperación elástica depende en gran medida de la geometría del perfil – en particular de las dimensiones de sus radios – así como de la naturaleza del material y, sobre todo, de su límite elás-tico.

Norma N° 6Para reducir la recuperación elástica, se debe diseñar un perfil con radios reducidos, fabricado con chapa de elevado espesor de acero de bajo límite elástico. Para evitar un conflicto con la norma N° 1, se puede, en determinados casos, superar el valor nominal del ángulo de pliegue que se desea obtener para con-trolar este fenómeno (utilizando un cabezal de “sobreconfor-mación”). Influencia del diámetro de los rodillos

después del cabezal

antes del cabezal

longitud de deformación

debajo del cabezal

33


Contradicciones en el proceso de perfilado

Un proceso de perfilado correcto debe cumplir las normas ante-riores.

Dado que en algunos casos estas normas resultan contradicto-rias, la elección técnica del diseño no siempre resulta fácil. En la siguiente tabla se recogen estas diferentes incompatibilidades:

Resistencia a la

corrosión

Control de la recuperación

elástica

Control de las deformaciones longitudinales

Control de la

velocidad

Aumento del radio de plegado

▲ ▼ = =

Aumento del espesor

▲ ▼ = =

Aumento del límite elástico

= ▲ ▼ =

▲ mejora ▼ disminución = sin influencia

En esta tabla aparecen las dos principales contradicciones que existen en el control del proceso de perfilado.

La primera contradicción está relacionada con la elección del límite elástico. El perfilado requiere, en su sentido longitudinal, un acero de alto límite elástico para evitar la aparición de deformaciones longitudinales plásticas. Por el contrario, en sentido transversal, requiere un reducido límite elástico para minimizar la recupera-ción elástica. En la práctica, resulta preferible dar prioridad a los requisitos relativos al sentido longitudinal y, por lo tanto, optar por una calidad relativamente “dura” y controlar la recuperación elásti-ca utilizando un cabezal de sobreconformación.

La segunda contradicción está relacionada con los radios de plega-do y el espesor de la chapa. Para obtener una adecuada resistencia a la corrosión del perfil en su aplicación futura, es recomendable utilizar radios elevados y espesores reducidos. En lo que respec-ta a la recuperación elástica, la situación es exactamente inversa. En la práctica, la elección depende de la aplicación futura del pro-ducto y de los recubrimientos empleados. Se debe utilizar una geometría de perfil con los radios más reducidos y un espesor más elevado posibles, dentro del rango permitido en función de la re-sistencia a la corrosión exigida. En este último caso, no se debe olvidar que el espesor del sustrato de acero es un parámetro de-terminante para la resistencia mecánica del perfil.

6.4 Embutición

La embutición es el proceso de conformación que permite apro-vechar al máximo la capacidad de deformación de la chapa. Para este proceso se han desarrollado los grados de acero denomina-dos aceros para embutición.La idoneidad de un proceso de embutición de una chapa de acero se basa en la optimización de los parámetros de fabricación y en un minucioso ajuste de los parámetros.Naturalmente, el primero de los múltiples parámetros que se pue-den ajustar es el material. A la hora de elegir el grado de acero se deben considerar, en primer lugar, las propiedades finales que necesita la pieza acabada para soportar los esfuerzos definidos en las especificaciones. A continuación, con respecto al proceso de conformación, la capacidad de deformación del acero (aspecto reológico) y sus propiedades superficiales relativas al contacto chapa-herramienta (aspecto tribológico) deben ser adecuadas para obtener la forma que se desea producir, con el aspecto final esperado, a un coste razonable.

6.4.1 Propiedades mecánicas de los aceros

Al analizar la conformación de chapas de acero, es preciso tener en cuenta que reaccionan de formas muy diferentes en función del modo de aplicación de los esfuerzos o de las deformaciones. El ensayo de tracción uniaxial permite determinar las propiedades mecánicas más utilizadas. Se trata de un ensayo sencillo que per-mite cuantificar simultáneamente numerosas propiedades mecá-nicas, como:

• límite elástico (Re): se trata del nivel de esfuerzo a partir del cual se produce una deformación plástica y, por lo tanto, permanente

• resistencia a la tracción o carga de rotura (Rm)• alargamiento a la rotura (A%)• coeficiente de anisotropía (r): este coeficiente expresa la

relación entre la deformación en el sentido transversal y la deformación en el sentido del espesor para una elonga-ción determinada (generalmente 20%); resulta útil para determinar la aptitud de la chapa para la deformación por contracción; el valor de este coeficiente varía en función de la orientación de la muestra extraída de la chapa

• coeficiente de endurecimiento (n): este coeficiente caracteriza la aptitud del acero para consolidarse durante la deformación plástica

Estas características representan sólo parcialmente el comporta-miento del acero frente a una combinación de esfuerzos sencilla: tracción uniaxial.

34


6.4.2 Diferentes modos de deformación

Dentro de la deformación, se pueden distinguir dos grandes cate-gorías: expansión y contracción.

• La expansión se caracteriza por el aumento de la superficie de la chapa y, por lo tanto (dado que el volumen se mantiene constante), por la reducción del espesor que, en condiciones extremas, provoca la rotura del acero. Este modo de deforma-ción se produce en la punta del troquel (véase la figura).

• La contracción es el resultado de un esfuerzo de compresión en la chapa, que puede provocar un aumento del espesor del acero o la formación de pliegues.

En el proceso de embutición, se producen ambos modos de defor-mación; el ajuste del proceso consistirá, por lo tanto, en encontrar el equilibrio óptimo entre la contracción (formación de pliegues) y la expansión (roturas o estricción).

6.4.3 Curvas límites de conformación

Se han establecido dos tipos de representaciones de estas varia-ciones de propiedades mecánicas:

• el gráfico de esfuerzos: son los criterios de plasticidad de Tresca, de Von Misès, de Hill, etc. los que permiten calcular las leyes que definen el comportamiento del metal en todos los modos de deformación, a partir de la tracción pura

• el gráfico de deformación, en el que se ha desarrollado un indicador fundamental: la curva límite de conformación (Forming Limit Curve – FLC)

Para una chapa de una determinada calidad y un determinado espesor, la FLC delimita, para el conjunto plano de los puntos re-presentativos de la deformación, una zona de seguridad para la embutición. Esta curva puede establecerse en función de diversos criterios de aceptación: estricción o rotura del acero, formación de pliegues, reducción excesiva del espesor del recubrimiento metá-lico, agrietamiento o desprendimiento del recubrimiento metáli-co, etc.

Para los procesos de embutición, esta curva permite:

• evaluar el margen de seguridad de la pieza embutida• localizar los puntos críticos de la pieza donde el material está

sometido a tensiones elevadas• analizar los factores relevantes: calidad del acero, diseño de

la pieza, lubricación, diseño de las herramientas (anillos de retención, radios, etc.)

En la figura siguiente se muestra un ejemplo de curva límite de conformación adaptada a los productos de acero recubiertos; en esta curva se tienen en cuenta criterios de deterioro del recubri-miento y el límite de estricción del sustrato de acero.La curva superior representa el límite de estricción del sustrato de acero.

expansión

tracción

tracción/contracción

Diferentes modos de deformación en una pieza de embutición

FLC del galvanizado sin plomo Z225 (grado S320GD+Z, espesor 0,7 mm)

deformación máxima e1 (%)

deformación mínima e2 (%)

límite de deterioro del recubrimiento

límite de estricción del acero

tipo A (formación de pequeñas grietas)

tipo B

éxito

cuarteado

tipo B

tipo A

cuarteado

ancho de grietas superficiales (µm)

50

40

30

20

10

0-20 -10 0 10 20 30

6 Conformación

e1=e2

e1=e2

1020

30

5

35


La curva inferior delimita la zona de deformación en la que no se produce deterioro del recubrimiento. En la zona comprendida en-tre ambas curvas se produce un deterioro del recubrimiento (for-mación de grietas reducidas o profundas, o incluso cuarteado).

6.4.4 Rozamiento y lubricación Rozamiento

Frecuentemente, el contacto acero-herramienta influye de forma significativa en la conformación de los productos planos debido a la disipación de energía que se produce a través del mismo. Esta disipación se inscribe en el fenómeno denominado rozamiento. Este rozamiento no sólo condiciona el estado superficial final sino también la fluencia local del material. Por lo tanto, en muchos casos, influye sobre la geometría del producto acabado o incluso sobre sus propiedades mecánicas.

El coeficiente de rozamiento µ es la relación entre la fuerza ne-cesaria para poner un objeto en movimiento sobre un plano y el peso de dicho objeto. En la embutición, el esfuerzo es ejercido por

Lubricación

En la embutición, la lubricación desempeña un papel muy impor-tante y una buena lubricación es con frecuencia la clave del éxito.

Existen tres regímenes de lubricación:

• el régimen hidrodinámico, caracterizado por la ausencia de contacto entre la chapa y la herramienta; la chapa se apoya sobre una película continua y relativamente espesa de aceite y el coeficiente de rozamiento es muy bajo

• el régimen crítico, donde la película de aceite es muy fina y, por lo tanto, se produce contacto entre los picos de rugosidad de la chapa y de la herramienta y el coeficiente de rozamiento es entonces muy elevado

• el régimen mixto, intermedio entre los dos modos anteriores. En algunas zonas la chapa está en contacto directo con la herramienta y en otras se apoya sobre una película de aceite. En consecuencia, el coeficiente de rozamiento es variable y está comprendido entre ambos extremos

el troquel y el “peso” por el apriete de la chapa en las mordazas. El coeficiente de rozamiento depende de la naturaleza de las dos superficies en contacto (tipo de material, rugosidad, etc.), de la temperatura, de la posible presencia de un tercer cuerpo, tal como aceite o partículas desprendidas del recubrimiento.

Las modificaciones que se pueden realizar en la herramienta son relativamente limitadas, dada la geometría final de la pieza. No obstante, se debe tener en cuenta que el estado superficial de las herramientas influye de forma muy importante. Efectivamente, es recomendable establecer como objetivo valores de rugosidad de las herramientas (en la dirección de Ra) muy reducidos, del orden de 0,2 a 0,3 µm.

Apriete

troquel mordaza

anillo de retención matriz

En la embutición, la lubricación suele ser de tipo mixto, o incluso de tipo crítico en algunas zonas. Por lo tanto el pulido de los radios y anillos de retención es un factor muy importante, por dos razones:

• las presiones de contacto son muy elevadas; por tanto, existe riesgo de deterioro de las superficies (rayado o desprendi-miento del recubrimiento, desgaste o daños de las herramien-tas)

• para obtener un régimen de lubricación mixto, es necesario inyectar aceite a presión en los valles de la rugosidad del recu-brimiento. Por lo tanto, es imprescindible utilizar herramientas que no presenten marcas de rayado

El régimen mixto es un modo de lubricación muy inestable y muy sensible a las modificaciones de los ajustes o al estado de las herramientas. Por lo tanto, se debe realizar un mantenimiento preventivo de las herramientas y efectuar un seguimiento de los parámetros de fabricación.

chapa

herramientadesplazamiento

régimen crítico

lubricante

régimen hidrodinámico

régimen mixto

La lubricación

36


La continua ampliación de la gama de productos recubiertos disponibles conlleva una heterogeneidad de comportamientos tribológicos bastante pronunciada. La propia naturaleza del recu-brimiento tiene, en efecto, una influencia muy significativa sobre el comportamiento tribológico del producto y, por lo tanto, sobre su aptitud para la conformación.Se ha demostrado a través de numerosos trabajos que la influen-cia de la rugosidad en las chapas de acero recubiertas es poco re-levante comparada con la de la lubricación.

Gripado

El gripado se produce como consecuencia de la acumulación de partículas del recubrimiento arrancadas de la chapa y deposita-das sobre la herramienta de embutición. Es el resultado de una anomalía (punto duro, rayas, forma agresiva de la herramienta, formación sistemática de pliegues en el mismo lugar, defecto de fundición o de recargue de la herramienta). Todas estas anomalías dan lugar a presiones locales muy fuertes y, por tanto, a un régi-men de lubricación crítico. En tales condiciones, la superficie de la herramienta se deteriora rápidamente, el coeficiente de rozamien-to aumenta y finalmente se produce la rotura de la pieza.Existen varias soluciones para evitar el gripado:

• efectuar un mantenimiento riguroso de las herramientas: pulido de los radios, limpieza regular

• utilizar herramientas con recubrimientos de elevada dureza: cromo, nitruro de titanio, carbonitruro de titanio

• utilizar chapas con rugosidades adecuadas: los valles profun-dos permiten atrapar los restos o partículas del recubrimiento

Aceitado

Los lubricantes constituyen otro aspecto que permite mejorar el proceso. El objetivo es mantener permanentemente una película de aceite entre la chapa y la herramienta. Por lo tanto, se debe dis-poner de lubricantes de altas prestaciones y asegurar una lubrica-ción homogénea y constante sobre los formatos, la mejor solución es “bañar los formatos” y proceder a la embutición inmediatamen-te a continuación.En la fase de diseño del proceso, resulta tan importante conocer la naturaleza del lubricante (tipo de aceite, peso específico y distri-bución) como conocer las características de la chapa.

Eliminación de la lubricación

En las bobinas o en las chapas recubiertas aceitadas, puede pro-ducirse espontáneamente la eliminación de la lubricación. Gene-ralmente se produce por zonas, lo que conduce inevitablemente a una heterogeneidad de las propiedades tribológicas y, por lo tan-to, a problemas de gripado o de rotura. Este fenómeno afecta de forma particular a los aceros recubiertos: depende de la duración y del modo de almacenamiento, de la naturaleza del aceite y de las características de la chapa (planitud, rugosidad, etc.). Un sistema para evitar la eliminación de la lubricación consiste en utilizar pe-lículas de lubricantes secos.

6.4.5 Comportamiento de los aceros con recubrimiento metálico

Los recubrimientos a base de zinc (Z, EZ, ZA) son recubrimientos “blandos”: permiten grandes deformaciones (dureza Vickers 50- 70 HV, frente a 100 HV para una chapa no recubierta).

La elección de los materiales para las herramientas así como los tratamientos superficiales de los mismos (aceros al cromo o cha-pados con cromo duro) son parámetros que influyen en los costes de inversión, de mantenimiento y en el ritmo de producción.

Arcelor dispone de una amplia experiencia en este campo, lo que le permite asesorar a sus clientes para desarrollar una solución óptima que ofrezca el mejor equilibrio entre los parámetros con-siderados. El diseño de las piezas y los rangos de embutición tienen una influencia considerable en la durabilidad en servicio de la pieza acabada. Arcelor dispone de programas de simulación que permi-ten definir el rango de conformación más adecuado. No dude en ponerse en contacto con nosotros para obtener más información.

zona plana valle

chapa

partículas atrapadas

herramienta

microsoldadurapartículas

desprendidas

defecto de la herramienta

que desprende las partículas de la chapa

lubricante transferencia

de las partículas desprendidas hacia el valle

partículas desprendidas

Gripado

6 Conformación

7Uniones

7.1 Pegado 38

7.2 Agrafado 39

7.3 Remachado 39

7.4 Engarce 40

7.5 Uniones con tornillos, grapas, pernos, etc. 41

7.6 Soldadura 41

38


7 Uniones

7.1 Pegado

La unión por pegado consiste en mantener unidas dos superficies por medio de un adhesivo. Este modo de unión se puede adaptar a todo tipo de material y permite, entre otros, unir materiales de diferentes naturalezas o espesores.

Para asegurar una buena adherencia y cohesión de las chapas, es preciso comprobar la compatibilidad entre el adhesivo y los recu-brimientos metálicos empleados. Se debe examinar este aspecto en detalle dado que cada combinación de recubrimiento metáli-co/tratamiento superficial/adhesivo tiene sus propias caracterís-ticas. En efecto, una estructura pegada es un sistema compuesto complejo cuya eficacia depende del adhesivo seleccionado, así como de la adecuada cohesión entre todas las capas que lo com-ponen. En general, para el pegado de los recubrimientos electrocincados y galvanizados, los adhesivos epoxy ofrecen mejores resultados que los acrílicos o de poliuretano. Tienen una mejor resistencia al envejecimiento y aparentemente se estabilizan al cabo de una semana. Nótese, sin embargo, que con los recubrimientos más ricos en alu-minio como el producto Galfan, se consiguen unos resultados de adherencia excelentes empleando adhesivos acrílicos y poliureta-nos, al contrario de lo que sucede con los adhesivos epoxy. En una serie de estudios realizados se observó que la adherencia obtenida con sustratos electrocincados era mejor que con los gal-vanizados. El acero galvanizado con tratamiento de Skinpass pre-senta una reactividad intermedia entre la del acero electrocincado y la del acero galvanizado sin Skinpass.Cada caso de unión mediante pegado es un caso específico. Para más información sobre este punto, consulte a los equipos técnicos de Arcelor.

Existen diferentes técnicas que permiten obtener una polimeriza-ción eficaz y rápida del adhesivo: por medios químicos (con un ca-talizador o activador) o por medios térmicos (por curado en horno, con prensas calefactoras, por inducción, infrarrojos, etc.).Para facilitar la manipulación de los componentes antes de que se haya completado la polimerización, se puede efectuar un agrafa-do o utilizar otros procesos de unión.

Desde el punto de vista mecánico, la rotura de la unión se puede producir en la unión pegada, en el recubrimiento metálico, o in-cluso en las diferentes interfases (acero/recubrimiento metálico/adhesivo). Además, la durabilidad de la estructura pegada varía dependiendo del medio al que se verá expuesta la pieza acabada.

Desde el punto de vista del diseño, las uniones con adhesivo se realizan generalmente mediante juntas con solape.

Los esfuerzos de cizallado y compresión son preferibles a los de pelado y separación, que deberán evitarse.

junta

con s

olape

cubre

junta

s

Modos de unión recomendados

La técnica de unión con adhesivos ofrece numerosas ventajas: dis-tribuye uniformemente los esfuerzos, debido a la unión continua que se crea. Al contrario de las uniones mecánicas, como los re-machados o atornillados, esta técnica ofrece ventajes estéticas y no conlleva ningún deterioro mecánico o térmico de los sustratos. Asimismo, protege los materiales metálicos contra la corrosión. Asegura igualmente una distribución uniforme de los esfuerzos y puede, potencialmente, contribuir a la amortiguación de las vibra-ciones.

Se deben destacar tres condicionantes para la aplicación: la ne-cesidad de mantener las piezas inmóviles durante el tiempo de secado del adhesivo, el hecho de que la unión realizada con esta técnica no se puede desmontar y el envejecimiento del adhesivo y su resistencia al fuego y a las temperaturas elevadas.

compresión cizallado tracción

separación pelado

Diferentes modos de esfuerzos

39


7.2 Agrafado

El agrafado es una técnica de unión discontinua, donde los puntos de unión se obtienen mediante el troquelado simultáneo de dos o más chapas por medio de un troquel y una matriz.

pecto estético de los puntos agrafados puede ser necesario aplicar localmente una lubricación con aceite evanescentes, al objeto de limitar el rozamiento entre el troquel, la matriz y la chapa.El propio recubrimiento metálico desempeña un papel de menor importancia en el proceso de agrafado. Tiene escasa influencia sobre los parámetros fuerza y selección de las herramientas. Sin embargo, en algunos casos se ha observado que las características mecánicas de un conjunto ensamblado de acero recubierto son solo ligeramente inferiores a las características mecánicas obteni-das con un acero similar sin recubrimiento metálico. Sin duda, esto se debe a la función de lubricación que aporta el recubrimiento, más maleable que el sustrato de acero.

7.3 Remachado

Existen diferentes técnicas de remachado:

• Remachado convencional, con perforación de las chapas antes de la introducción y deformación del remache.

Este proceso permite realizar una unión de materiales de dife-rentes naturalezas y también de materiales no soldables (recu-brimientos orgánicos). No requiere una perforación previa de la pieza ni la aportación de material adicional. En este proceso no se produce calentamiento y, por lo tanto, no se genera una zona térmicamente afectada. Adoptando ciertas precauciones, se conserva adecuadamente la resistencia a la corrosión de los recubrimientos; en efecto, se ha observado en diversos estudios que, incluso después de la unión, el recubrimiento permanecía sobre la totalidad de la superficie del punto agrafado aunque en ocasiones con un espesor más reduci-do.Se trata de un proceso limpio (sin humos ni escoria), poco ruidoso y de bajo consumo energético. Se puede automatizar con facilidad y se integra sin problema en líneas de perfilado u otras instalacio-nes de proceso.

Desde un punto de vista estético, el agrafado genera una cavidad y una protuberancia, lo que puede constituir una limitación para ciertas aplicaciones.Su resistencia mecánica frente a cargas estáticas es inferior a la de un punto de soldadura (entre un 30 y 70% de la resistencia de la soldadura por puntos). Por lo tanto, con el agrafado se requiere una mayor densidad de puntos. El agrafado requiere una gran exactitud de la perpendicularidad de la herramienta con respecto a la chapa y un posicionamiento preciso de la matriz respecto al troquel. En este proceso se deben respetar las siguientes limitaciones:

• el espesor de la chapa más fina no debe ser inferior a la mitad del espesor de la chapa más gruesa

• el espesor máximo total de la unión es de 6 mm• este espesor límite máximo disminuye si aumentan los valores

de las propiedades mecánicas del acero

La aptitud para el agrafado de una chapa está directamente re-lacionada con la calidad de acero utilizada. Para garantizar el as-

Punto agrafado

• Remachado ciego, para el cual sólo se necesita un lado accesible, dado que el cuerpo hueco del remache contiene un vástago central que asegura su deformación. Existen dife-rentes modelos: con rotura de cabeza o vástago, con vástago roscado, con cabeza expansiva, etc.

remache

• Remachado con remaches autoperforantes, que requiere una sola operación, dado que el propio remache taladra el agujero.

40


7 Uniones

Estos modos de unión por remachado permite realizar una unión de materiales de diferente naturaleza, así como de materiales no soldables (recubrimientos orgánicos).Esta técnica de unión requiere pocas precauciones especiales en relación con las chapas laminadas en frío, galvanizadas o electro-cincadas; sólo en aquellos casos en los que el metal del remache es distinto del metal de las piezas a unir, es necesario tener en cuenta la posibilidad de que se produzca corrosión galvánica. Con esta excepción, la naturaleza del recubrimiento metálico tiene escasa influencia en esta técnica de unión.

Conviene respetar las siguientes limitaciones:

• para los remaches autoperforantes, el espesor total máximo de la unión es de 6 mm

• este espesor máximo disminuye si aumentan los valores de las propiedades mecánicas del acero

• dichos límites no se aplican a otros tipos de remaches• esta técnica no es adecuada para chapas de reducido espesor

La unión mediante remaches autoperforantes presenta las mismas ventajas que el agrafado y ofrece una mayor resistencia mecánica, especialmente en aplicaciones sometidas a cargas estáticas.

Estos modos de unión por remachado conservan la resistencia a la corrosión de los recubrimientos. En efecto, la totalidad de la superficie exterior de la chapa remachada está todavía protegida por su recubrimiento. La parte recortada por el remache durante el proceso de remachado está protegida por la presencia del pro-pio remache que debe necesariamente asegurar la estanqueidad de la unión. Sin embargo, las uniones obtenidas no se pueden desmontar y son poco estéticos.

Se trata de un proceso poco ruidoso y de bajo consumo energéti-co. Estos procesos se prestan bien a la automatización, lo que los hace competitivos frente a otras técnicas de unión por fijación me-cánica. No obstante, presentan ciertas desventajas con respecto a otras técnicas de unión derivadas del coste de los remaches.

7.4 Engarce

El término engarce engloba todos los procedimientos de unión mecánica que se realizan mediante la deformación plástica de al menos uno de los componentes a ensamblar.Es una técnica adecuada para la unión de productos con recubri-miento metálico que soporten la deformación generada en los pliegues (véanse las características del recubrimiento metálico).

Esta técnica de unión se puede combinar fácilmente con el pe-gado. Permite obtener una junta estanca mediante la adición de masilla, pegamento o una junta. En la medida de lo posible, el engarce debe diseñarse de forma que los cantos no queden expuestos (por razones estéticas y pro-tección contra la corrosión).

Sin embargo, el engarce queda limitado a geometrías sencillas, lo que excluye su utilización en esquinas.La unión realizada no se puede desmontar. Desde un punto de vis-ta mecánico, presenta una baja resistencia al deslizamiento en el sentido del engarce y una reducida resistencia a la apertura.

Engarces simples y dobles

41


7.5 Uniones con tornillos, grapas, pernos, etc.

Estos métodos permiten ensamblar productos de diferente natu-raleza. Las uniones realizadas son fácilmente desmontables, pero son poco estéticos, incluso con la instalación de tapas que oculten el elemento de unión. Generan un coste considerable en piezas y mano de obra y re-sultan difícilmente automatizables. Por otra parte, este modo de unión es poco ruidoso y de bajo consumo energético.

7.6 Soldadura

Soldadura por puntos

Se trata de un proceso complejo, dado que combina aspectos eléc-tricos (paso de corriente), térmicos (dispersión de calorías), mecá-nicos (aplicación de elevados esfuerzos) y metalúrgicos. El objeto de este proceso es provocar, mediante el paso de una corriente eléctrica, el calentamiento y la fusión localizada de dos chapas.

El proceso puede describirse en el aspecto eléctrico como una sucesión de resistencias óhmicas cuyos valores relativos conduci-rán a un calentamiento local. El valor de la resistencia de contacto entre ambas chapas determinará la aptitud del conjunto soldado para desarrollar la perla de metal fundido, que constituye el origen del punto de soldadura.

Este proceso se puede aplicar perfectamente a todos los recubri-mientos metálicos. Sin embargo, en comparación con un acero no recubierto, la presencia de un recubrimiento metálico tiene dos efectos significativos: incrementa las intensidades (y/o el tiempo) necesarias para la soldadura y reduce la amplitud del campo de soldabilidad. La naturaleza del recubrimiento metálico (galvaniza-do, Galfan, Aluzinc®, aluminizado, electrocincado) tiene escasa in-fluencia sobre la formación de los puntos soldados, a condición de que los parámetros de soldadura (presión, intensidad, etc.) sean adecuados para el espesor y la naturaleza del recubrimiento me-tálico. El adecuado control de estos parámetros permite optimizar la vida útil de los electrodos.

Dada la elevada afinidad que existe entre el zinc y el cobre, la elevada temperatura que se alcanza en este proceso provocará la progresiva transformación de las cabezas de los electrodos en latón, un material con menor resistencia mecánica y mayor resis-tividad que la aleación de cobre. Este latón se elimina progresiva-mente en forma de anillos o por adherencia sobre la superficie de los puntos de soldadura, provocando un desgaste termoquímico de los electrodos. La naturaleza del recubrimiento metálico tiene una importancia fundamental en la degradación de los electrodos.

Dado que esta degradación de las cabezas de los electrodos es de naturaleza aleatoria, se recomienda utilizar un sistema de control con regulación de la corriente de soldadura. Si se realizan grandes series de producción, con varios centenares de soldaduras, tam-bién conviene compensar la pérdida de intensidad de la corriente en las cabezas de los electrodos incrementando la corriente de soldadura progresivamente en función del número de puntos soldados, así como limpiar regularmente las cabezas de los elec-trodos (acondicionamiento mediante muelas adecuadas para este trabajo).Un sistema optimizado de enfriamiento de los electrodos me-diante la circulación interior de agua a 20°C con un caudal de 4 a 6 l/ min mejorará su vida útil.El material más apropiado para los electrodos es la aleación Cu-Cr-Zr, clase 2 (NFA 82100).

presión aplicada

corriente activada

corriente desactivada

presión aplicada

sin presión

electrodopunto de soldaduracostura soldada

punta del electrodo

punto de soldadura

electrodo

indentaciónseparación entre

chapas

zona térmicamente afectada

electrodo

Soldadura por puntos

Diferentes técnicas mecánicas de unión (tornillos, grapas, pernos, etc.)

42


7 Uniones

Soldadura por roldana

En comparación con la soldadura por puntos, en este método los electrodos utilizados tienen la forma de roldanas giratorias de aleación Cu-Cr-Zr, clase 2 (NFA 82100).

Si la aplicación lo permite, los cordones se realizan de manera discontinua (Roll Spot) para limitar el calentamiento, tanto de las chapas como de los electrodos (figura c)).

Una variante del proceso consiste en utilizar un electrodo interme-dio de hilo de cobre consumible (patente Soudronic). Este método que requiere un dispositivo de guiado del hilo bastante preciso puede resultar rentable para grandes series de piezas pues una vez optimizados los parámetros de soldadura, permite garantizar de forma permanente una calidad interna excelente del metal fundido.

Esta técnica se puede utilizar con chapas de hasta 1,2 mm de espe-sor (por ejemplo, para depósitos de combustible).

e)punta de electrodo de extremo plano

chapa

pieza a ensamblar protuberancias

fuerza

fuerza

producto

puntos soldados

f)

g)puntos soldados

tuerca

h) puntos soldadosperno

i)

a)

c)puntos de soldadura

b)

d)

roldanas giratorias

roldanas giratoriassoldadura chapa

Soldadura por protuberancia

Para realizar soldaduras con este método, se debe preparar previa-mente una de las chapas a soldar creando una serie de protube-rancias por embutición o mecanizado con una forma controlada. La sección de paso de la corriente de soldadura está localizada en el punto de la proyección. La soldadura por protuberancia es una alternativa interesante en el caso de la fabricación de componen-tes de tamaño relativamente grande mediante la soldadura de chapa de bajo espesor, ya que el escaso volumen que ocupan las protuberancias reducirá la transferencia de calor al componente durante la operación de soldadura (por ejemplo: fijación de tuer-cas roscadas o pernos sobre chapa de carrocería, véanse las figuras g) y h)).

Para evitar un aplastamiento prematuro de la protuberancia se debe controlar estrictamente el esfuerzo aplicado sobre el elec-trodo. Generalmente se utilizan tiempos de soldadura más cortos, sobre todo para los espesores más finos.

43


Soldadura por láser

Este proceso exige un posicionamiento muy preciso de los bordes de las chapas.La principal ventaja que ofrece la soldadura por láser es su limita-da zona térmicamente afectada, que se reduce a unos milímetros alrededor del cordón. Por lo tanto, el deterioro del recubrimiento se limitará a una superficie reducida, en la que el recubrimiento cumplirá su función de protección de sacrificio.

La influencia del recubrimiento varía en gran medida en función de la configuración geométrica de la unión. El problema reside en el hecho de que durante el proceso de calentamiento por el láser, se vaporiza el recubrimiento metálico. Naturalmente, algunas con-figuraciones permiten la evacuación de estos gases hacia el exte-rior y el recubrimiento tiene entonces una influencia despreciable. La soldadura por transparencia sólo ofrece al gas la posibilidad de escapar a través del metal líquido en caso de aplicar una presión apretando las chapas entre sí. En estos casos la soldadura resulta porosa y de mala calidad. Existen varias posibilidades que permiten evitar esta dificultad:

• Eliminación previa del recubrimiento.• Mantenimiento de una separación entre las chapas a unir,

para permitir la evacuación del gas. Sin embargo, se debe controlar esta separación con una tolerancia muy estricta. Si la separación es inferior a 0,05 mm aparecerán poros. Por el contrario, si la separación es superior a 0,20 mm, el acero líquido se expande entre las chapas, mermando las características mecánicas de la soldadura.

• En determinados casos, la utilización de un láser con doble punto focal permite obtener buenos resultados.

Soldadura por arco eléctrico (en atmósfera de gas protector)

El principio de la soldadura por arco eléctrico consiste en aportar la energía mediante la formación de un arco de baja tensión entre un electrodo y la chapa. Entre los distintos procedimientos existentes (plasma, TIG, MAG), se recomienda utilizar el proceso MAG por ser el más productivo.En el caso del proceso MAG, el propio electrodo es fundible y sir-ve de metal de aportación. La utilización de una atmósfera pro-tectora de gas activo 100% CO2 o binario Argón+CO2 o ternario Argón+CO2+O2 permite evitar la corrosión del metal fundido.

Soldadura a tope por láser

Este proceso permite unir materiales de distinta naturaleza, sin límite de espesor.Para la soldadura de chapas de bajo espesor con el proceso MAG, la disposición más habitual es la superposición de las dos chapas a soldar. Se obtiene así una soldadura con solape.Este proceso de soldadura se caracteriza por una aportación de material, lo cual tendrá un efecto negativo sobre la estética de las

piezas ensambladas. El cordón de soldadura presenta general-mente un aspecto exterior poco adecuado. Por otra parte el recubrimiento metálico puede influir sobre la pre-sencia o ausencia de defectos internos o externos.Este último punto podrá mejorarse con el empleo de un metal de embutición adecuado.Hasta hace aproximadamente una década, en la soldadura de productos con recubrimiento metálico se utilizaba un metal de aportación en forma de alambre macizo G2 Si o G3 Si1 (EN 440) y una atmósfera protectora de gas Ar/CO2 de tipo M21 (EN 439). Esta combinación, que todavía se utiliza hoy en día, requiere una solda-dura con baja energía, lo que conlleva una velocidad de soldadura reducida. A pesar de ello, los vapores de zinc procedentes de la fu-sión del recubrimiento metálico tienen un efecto de perturbación sobre el baño de fusión y el arco eléctrico, provocando la aparición de poros abiertos o internos en el cordón de soldadura cuya can-

conductor de corriente

desplazamiento

boquilla

gas protector

arco

metal fundido soldado

metal soldado solidificado

alimentación de alambre y tubo de contacto

gas protector

electrodo fundible

metal base

con solape en ángulo en canal

en ángulo exterior

en ángulo interior

a tope

en cantos (sobre bordes)

Diferentes posiciones de soldadura

44


tidad y tamaño deberá definirse en las especificaciones. Se puede reducir el número de poros manteniendo una ligera separación entre las piezas a soldar al presentarlas para la soldadura. Esta combinación de metal de aportación y gas protector sólo puede utilizarse para la soldadura de productos con recubrimiento metá-lico a base de zinc destinados a aplicaciones en las que no sea im-prescindible que las soldaduras tengan una perfecta compacidad y para las cuales el aspecto externo no sea determinante.Desde entonces, se ha desarrollado un alambre con núcleo de fundente que no genera escoria, denominado SAFDUAL ZN (NF EN 758: T3 TZ V 1 H15), que generalmente se utiliza en com-binación con una atmósfera protectora de gas Ar/CO2 de tipo M21 (EN 439). Esta combinación permite obtener excelentes resultados en términos de compacidad y aspecto del cordón, a condición de que se respeten rigurosamente las recomendaciones de la ficha técnica del suministrador. Este alambre tiene un elevado conteni-do de aluminio cuya finalidad es formar una aleación con el zinc fundido procedente del recubrimiento. Dado que este proceso re-quiere una tensión de soldadura reducida, sólo es aplicable para chapas con un espesor inferior a 1 mm y debe utilizarse con una fuente de alimentación de escasa potencia (máximo 200 ampe-rios).La utilización de un alambre con núcleo de fundente de tipo E70 C GS según ASME SFA 5,18 permite soldar los aceros galvani-zados sin que se produzcan defectos externos o internos.Al igual que en todos los procesos en los que se utiliza alambre con núcleo de fundente, el desprendimiento de humos de solda-dura requiere un sistema de aspiración eficaz.

En los casos particulares en los que se establecen requisitos espe-cíficos en términos de propiedades mecánicas o de geometría, la única solución consiste en eliminar el recubrimiento en las zonas a soldar y proteger posteriormente las soldaduras y zonas afectadas con un recubrimiento metálico utilizando un medio de aplicación adecuado (proyección térmica, aspersión, brocha, etc.).Incluso en aquellos casos en los que no haya sido necesario elimi-nar previamente el recubrimiento en las zonas a soldar, será preci-so reconstituir la capa de zinc en ambas caras del cordón.

Los recubrimientos Alusi®, se sueldan normalmente con un alam-bre de metal de aportación macizo estándar.

Soldadura

Es una operación que consiste en unir piezas metálicas (que pue-den ser de distinta naturaleza) por medio de un metal de aporta-ción en estado líquido, cuya temperatura de fusión es inferior a la de las piezas a unir y que humecta el metal base sin que este últi-mo participe por fusión en la constitución de la unión soldada.

7 Uniones

Existen dos técnicas:

• soldadura blanda en el cual la temperatura de fusión del metal de aportación es inferior a 450°C

• soldadura fuerte en el cual la temperatura de fusión del metal de aportación es superior a 450°C e inferior a la tempera-tura de fusión del metal base

Generalmente, la aportación de energía se realiza mediante una llama oxiacetilénica.

Se debe ajustar el soplete para obtener una llama neutra.

Soldadura fuerte por arco

Para esta técnica, la unión se obtiene progresivamente mediante una técnica operativa análoga a la soldadura autógena por fusión. Se utiliza un metal de aportación con una temperatura de fusión comprendida entre 450°C y una temperatura inferior a la tempe-ratura de fusión del metal base.

La energía se aporta por medio de una llama oxiacetilénica y/o de un arco eléctrico en atmósfera protectora de gas inerte (argón).

A priori, todos los materiales son soldables por soldadura blanda y/o por soldadura fuerte, sin limitación del espesor.Dado que en este proceso el estado superficial es un parámetro esencial, la soldadura fuerte se debe realizar en piezas limpias.

Llama neutra

cono interior 3040-3000°C (5500-6000°F)

envoltura exterior

Llama oxidanteenvoltura exterior

(pequeña y estrecha)

cono interior (afinado)

Llama carburante (reductora)

acetileno

cono interior brillante

envoltura azul

2100°C (3800°F)

1260°C (2300°F)

45


Soldadura por presión ERW

Este procedimiento se utiliza para la fabricación de tubos de pe-queño diámetro. En este proceso se curva progresivamente un fle-je mediante rodillos de conformación y, a continuación, se efectúa un calentamiento por inducción o por conducción de los bordes del fleje que se han aproximando entre sí. Durante la operación de soldadura se realiza un recalcado mecánico y, finalmente, un cepillado del cordón de soldadura en el interior y el exterior del tubo soldado.

Existen dos procedimientos:

• high frequency resistance welding (HFRW) (soldadura por resistencia de alta frecuencia):

La corriente de alta frecuencia se aproxima a los dos bordes a soldar mediante dos contactos deslizantes situados aguas arriba del punto de recalcado de la soldadura.

El procedimiento por conducción presenta un buen rendi-miento eléctrico; se utiliza preferiblemente para la producción de tubos de elevado diámetro fabricados con chapa de gran espesor.

• high frequency induction welding (HFIW) (soldadura por inducción de alta frecuencia): La inducción de la corriente de alta frecuencia se realiza a través de un anillo inductor situado alrededor del tubo antes del punto de soldadura.

El procedimiento por inducción es el más frecuentemente utiliza-do para la fabricación de tubos de pequeño diámetro.

Si el material utilizado es un producto de acero con recubrimiento metálico, será preciso proteger de nuevo la zona soldada; el pro-

cedimiento utilizado para ello es la proyección térmica con llama o con arco eléctrico y se integra en la línea de fabricación de tubos.

En el caso de los recubrimientos metálicos, en el proceso HFRW se pueden producir micro arcos en los contactos deslizantes, provo-cando un deterioro del recubrimiento y de los propios contactos.

Soldadura de pernos

El perno es un elemento intermedio de unión; es un producto de sujeción.Asimismo, el perno proporciona su propio metal de aportación; por lo tanto, también es un producto de soldadura.

Independientemente de la técnica utilizada, la operación de sol-dadura de pernos comprende siempre dos fases diferenciadas:

• la fusión del perno• el forjado en el baño de fusión

Los procesos de soldadura de pernos se clasifican en dos grupos:

• soldadura por resistencia• soldadura por arco

De éstos, el más frecuentemente utilizado es el de arco eléctrico, que comprende cuatro procesos:

• AFF, soldadura a tope por arco eléctrico con anillos refractarios

• ATC, soldadura de arco eléctrico rápido sin gas protector• SIG, soldadura de pernos en atmósfera de gas inerte

(Stud Inert Gas)• ADC, soldadura de arco por descarga de condensadores

con gas protector

Soldadura a tope por arco eléctrico

Este método permite obtener juntas soldadas que cumplen los criterios de resistencia mecánica más estrictos y resulta adecuado para la mayoría de las aplicaciones en los ámbitos de construcción mecánica, estructuras metálicas, calderería, construcción ferrovia-ria, naval, etc.

Soldadura por arco eléctrico (ciclo corto)

Este proceso es adecuado para soldar pernos en aceros con o sin recubrimiento, con un espesor máximo de 3 mm. La soldadura penetra menos que en el caso de la soldadura a tope por arco eléctrico.

Esta técnica permite la soldadura de pernos roscados, lisos, con lengüeta y de otras formas, con diámetros de 3 a 10 mm.

línea de soldadura

punto de soldadura

rodillo de recalcado

abertura (5 a 7°) de soldadura

inductor

avance del tubo

impedancia

Soldadura ERW

46


Soldadura de arco por descarga de condensadores

Esta técnica permite la soldadura de pernos roscados, lisos, con casquillos, con lengüeta, tipo aguja y de otras formas, con diáme-tros de 2 a 10 mm.

Este proceso permite la soldadura de pernos con o sin una atmós-fera de protección de gas del baño de metal fundido.

La operación de soldadura y la alimentación de pernos puede rea-lizarse de modo manual o automático, salvo en el caso de solda-dura a tope (AFF).

Humos

La soldadura de aceros con recubrimientos metálicos o no metáli-cos genera humos de soldadura.Por este motivo, se debe disponer en el puesto de trabajo de las herramientas de extracción de humos necesarios y adecuados, por ejemplo: sopletes equipados con sistemas de aspiración, cam-panas extractoras, cámaras de soldadura herméticas, etc.

Reacondicionamiento

Generalmente, las operaciones clásicas de soldadura conllevan una degradación de las zonas que rodean la soldadura. Normal-mente, tras la soldadura, se aplica una nueva protección en las zonas soldadas.

Es importante proceder a una limpieza de la superficie inmediata-mente después de la soldadura, para eliminar los depósitos, óxi-dos y cuerpos extraños que se hayan podido depositar durante la soldadura.

Entre los diferentes métodos existentes, podemos citar:

• proyección de polvo de zinc o de aluminio a través de un arco o de una llama

• retoque con pintura rica en zinc• retoque con pintura anticorrosión

7 Uniones

8Aplicación de pintura


8.2 Pretratamiento 49 8.2.1 Introducción 49 8.2.2 Limpieza o desengrasado 49 8.2.3 Fosfatado 50 8.2.4 Pasivación química 51 8.2.5 Recubrimiento orgánico de bajo espesor 51

8.3 Pintura 52

48


8 Aplicación de pintura

8.1 Introducción

Se puede aplicar un recubrimiento de pintura sobre los productos de acero con recubrimiento metálico, con el fin de mejorar las si-guientes propiedades:

• resistencia a la corrosión• resistencia química, a los disolventes y a las manchas• adherencia• propiedades mecánicas: dureza, resistencia y flexibilidad• color y propiedades estéticas aspecto (brillante/mate y liso/texturado) opacidad: poder de recubrimiento• durabilidad• cumplimiento de las normas en materia de salud, seguridad

y medio ambiente

En los últimos diez años, se han mejorado sustancialmente los productos pintados, en particular en términos de durabilidad o mejora de las prestaciones, de los aspectos medioambientales y en la reducción de costes.

Para la aplicación de pintura sobre productos de acero con recu-brimiento metálico se deben cumplir fundamentalmente las si-guientes condiciones:

• la superficie a pintar debe de estar exenta de grasa, aceite, humedad o corrosión

• se debe aplicar un pretratamiento superficial para promover la adherencia de la pintura

• se deben aplicar capas sucesivas de pintura de acabado ade-cuadas para el medio al que esté expuesto el acero durante todo su ciclo de vida

En la figura a) se ilustra un proceso de aplicación posterior de pin-tura sobre un acero con recubrimiento metálico:

El pretratamiento del acero con recubrimiento metálico se efectúa siempre en varias etapas.

La limpieza de los recubrimientos metálicos con disolventes orgá-nicos o (generalmente) con soluciones alcalinas constituye la pri-mera etapa esencial de pretratamiento. Después de la limpieza, es necesario aplicar un tratamiento superficial con el fin de promover la adherencia de la pintura y mejorar la resistencia a la corrosión.Los productos de acero con recubrimiento metálico suministrados sin recubrimiento posterior pueden recibir un tratamiento previo por parte del usuario final, antes de la aplicación de la pintura, por medio de un pretratamiento por fosfatado, cromatado o un pre-tratamiento sin cromato.

Se puede aplicar, asimismo, un tratamiento previo directamente sobre la bobina. Arcelor suministra sus productos de acero con recubrimiento metálico con una amplia gama de tratamientos superficiales: acero (electro)galvanizado prefosfatado, con recu-brimiento de pasivación (tratamiento con o sin cromato) o con recubrimiento de imprimación previa con un recubrimiento orgá-nico de bajo espesor (Easyfilm®).

Nota: frecuentemente se aplican sobre los productos de acero con recubrimiento metálico tratamientos con productos de pasivación (con o sin cromato) como protección temporal contra la corrosión (prevención de la aparición de óxido blanco o negro durante el almacenamiento y transporte). Sin embargo, en condiciones de corrosión intensas, se recomienda aplicar un pretratamiento espe-cífico en lugar de utilizar una superficie de pasivación metálica.

Para los productos de acero con recubrimiento metálico some-tidos a un pretratamiento o sobre los que se haya aplicado una imprimación previa, el proceso de aplicación posterior de pintura puede limitarse a las operaciones indicadas en la figura b).

limpieza alcalina

aclarado secado tratamiento superficial

aclarado secado pintura curado en horno

limpieza alcalina ligera

aclarado secado pintura curado en horno

a)

b)

49


El usuario final puede aplicar un recubrimiento de pintura sobre el acero con recubrimiento metálico pretratado.

Los sistemas de pintura pueden comprender varios recubrimien-tos o capas, cada uno de ellos con sus propias características (de-terminados términos se prestan frecuentemente a confusión):

• imprimación: mejora la adherencia, proporciona una resisten-cia a la corrosión y permite resistir a los impactos mecánicos

• preparación aislante o capa intermedia: previene la migración de las sustancias de un recubrimiento a otro, o del sustrato hacia las capas exteriores

• capa superior de acabado: decorativa (color, aspecto), resis-tente al envejecimiento (UV) y al rayado

• capa transparente (barniz): capa exterior de barniz transpa-rente, con buena resistencia al rayado, a la corrosión y/o a las agresiones químicas

En la siguiente figura se ilustra la aptitud a la pintura de los pro-ductos de acero con recubrimiento metálico.

pintura líquida: a base de agua o disolventes

pretatamiento de pasivación

sustratos metálicos: Z, ZE, AZ, ZA, AS, AL

Easyfilm® fosfatado

polvo

8.2 Pretratamiento

8.2.1 Introducción

En los procesos convencionales de aplicación posterior de pintura, las piezas a pintar se someten previamente a un pretratamiento. En la sección de pretratamiento se realiza la limpieza de la superfi-cie metálica y la aplicación de un tratamiento superficial con el fin de preparar la pieza para la aplicación de pintura. Este tratamiento puede aplicarse por aspersión o por inmersión.Se debe aplicar un pretratamiento apropiado para mejorar la ad-herencia de la pintura y la resistencia a la corrosión.En la figura siguiente se ilustra los diferentes sistemas de pretrata-miento disponibles para los recubrimientos metálicos.

recubrimientos metálicos Z, ZE, AZ, ZA, AS, AL

fosfatado pasivaciónrecubrimiento

orgánico de bajo espesor

8.2.2 Limpieza o desengrasado

La preparación de los productos de acero para etapas posterio-res de proceso, tales como pretratamiento, galvanizado, pintura o esmaltado, requiere primeramente una minuciosa limpieza y desengrasado.Los hidrocarburos clorados resultan muy eficaces para eliminar los aceites y la grasa; sin embargo, existen normas medioambienta-les que limitan estrictamente el uso de este tipo de disolventes. El tratamiento con soluciones alcalinas es también un medio efi-caz para eliminar aceites, grasa, óxidos, pigmentos y las restos de pulido o afilado y mejora la humectabilidad o la reactividad de la superficie.

Los criterios de selección varían en función del tipo y de la cantidad de contaminantes, del tamaño y forma de las piezas a limpiar, de los requisitos de calidad de las piezas pintadas, del tipo de siste-ma de recubrimiento previsto (tratamiento de conversión + capa de recubrimiento orgánico), de los equipos utilizados y de otros factores de la instalación (secuencia de trabajo, condiciones de al-macenamiento, etc.). Los productos de limpieza alcalinos pueden utilizarse en procesos de inmersión y de pulverización, y pueden aplicarse a diferentes temperaturas. En la tabla siguiente se indi-can las condiciones de limpieza de los recubrimientos metálicos:

Sustrato pH Componentes Temp. (°C) Duración (s)

Z, ZE, ZA, AZ, AS, AL

7 - 11 Fosfatos, carbonatos, boratos, agentes complejantes, agentes tensoactivos

50 - 60 120 - 240

50


Si procede, los ingenieros de Arcelor pueden asesorarle recomen-dándole el proceso de limpieza o desengrasado más eficaz para cada una de las etapas de fabricación.

8.2.3 Fosfatado

El fosfatado de los productos de acero con recubrimiento metáli-co es el tratamiento más frecuentemente utilizado; proporciona buenas propiedades de protección y una excelente adherencia de la pintura. En la mayoría de los casos, el fosfatado de productos de acero con recubrimiento metálico se efectúa en dos etapas:

• activación ácida de la superficie con el fin de obtener una adecuada reactividad de la superficie

• formación de la capa de conversión por precipitación de cristales de fosfato

Este resultado se puede obtener por aspersión o por inmersión.

Existen diferentes tipos de fosfato en función de las aplicaciones y de los rendimientos requeridos. Se deben distinguir los cationes metálicos de uno o varios elementos (Fe, Zn, Ni, Mn, etc.). En el caso del zinc (Z, ZE) o de los aceros aluminizados (ZA, AZ, AS, AL), el fosfatado con zinc o el fosfatado tricatiónico es el sistema de fosfatado más utilizado para obtener una buena adherencia de la pintura y una buena resistencia a la corrosión. Con los sistemas de fosfatado a base de zinc (fosfatado con zinc o fosfatado tricatióni-co con cationes de Zn, Mn, Ni) se obtienen capas cristalinas de fos-fatos y un peso de recubrimiento comprendido entre 1 y 7 g/m2.

En las siguientes imágenes se muestra la diferencia entre el acero sin tratamiento y el acero galvanizado fosfatado.


La presencia de una capa de fosfatos mejora la adherencia y la re-sistencia a la corrosión por las siguientes razones:

• la naturaleza no conductora de los cristales de fosfato crea una capa de barrera que aporta una buena protección frente a la corrosión

• las cavidades entre los cristales proporcionan un punto de anclaje para la capa de pintura, aumentando así su adherencia

• después de la aplicación de pintura, la capa de fosfatos desempeña un importante papel de inhibidor de la corrosión: preserva la interfase metal/polímero captando los iones agre-sivos tales como los hidróxidos, regulando el pH y retardando la exfoliación de la pintura

La tabla siguiente recoge las características de una capa de con-versión de fosfatos sobre el acero con recubrimiento metálico:

Fosfatado con zinc o tricatiónico

Peso del recubrimiento (g/m2) 1 - 7

Morfología Cristalina

Activación Fosfato de titanio

Sustratos Z, ZE, AZ, ZA, AS, AL

Finalidad principal Protección temporal contra la corrosión, mejor aptitud para la conformación, capa base para la pintura de productos expuestos a ambientes altamente corrosivos

Método de aplicación Aspersión e inmersión

Temp. (°C) 40 - 60

pH 3 - 3,4

Duración del fosfatado 1 - 5 minutos

Entre la superficie metálica y el baño de fosfatado se producen distintas reacciones químicas. Se identifican diferentes procesos: oxidación del sustrato metálico (ataque ácido), reducción de H+ y otros oxidantes en el baño de fosfatado, precipitación de los cris-tales de fosfato, cementación de los iones de metales pesados (Ni, Cu) y germinación de los cristales.

En la tabla siguiente se recogen las etapas de la secuencia de fos-fatado:

Aplicación Secuencia de proceso estándar

Electrodomésticos e industria general Limpieza, aclarado con agua, secado, fosfatado (activación y fosfatado con zinc), aclarado con agua y secado

Acero galvanizado fosfatado

Acero galvanizado sin tratamiento

51


8.2.4 Pasivación química

Cromatado

El cromatado es un proceso utilizado para crear una capa de con-versión de cromatos. Se puede utilizar como tratamiento de pasi-vación o como postratamiento tras el fosfatado. En ambos casos, puede utilizarse como tratamiento previo a la aplicación de pintu-ra. El cromatado se puede aplicar por aspersión o por inmersión. Los cromatos proporcionan tanto una excelente adherencia de la pintura como una notable resistencia a la corrosión en productos sin pintura. Sin embargo, la Unión Europea estableció reciente-mente nuevas normas (W.E.E.E. y R.o.H.S.)1 que limitan el uso de cromo hexavalente en la industria general. Sigue permitida la uti-lización de cromo trivalente.

En la mayoría de los casos, se debe efectuar una adecuada secuencia de aclarado después de los tratamientos de conversión superficial, con el fin de eliminar los elementos que no hayan reaccionado y los depósitos de sal procedentes de las capas de conversión o resultan-tes de los aclarados de las superficies metálicas.

Otras soluciones sin cromo hexavalente

Existen sistemas de tratamiento disponibles exentos de Cr+6 o de metales pesados, conformes a las normas europeas en materia de seguridad y medio ambiente.

Arcelor ofrece productos de pasivación ecológicos, sin Cr+6, para los aceros con recubrimiento de zinc (ZE, Z) y los aceros con recu-brimientos aluminizados (ZA, AZ, AS, AL).Las propiedades de estas nuevas formulaciones sin cromo son idénticas a las de los productos de pasivación tradicionales con Cr+6.

8.2.5 Recubrimiento orgánico de bajo espesor

Arcelor ofrece asimismo productos de acero con recubrimien-to metálico y con un recubrimiento orgánico de bajo espesor: Easyfilm®. Easyfilm® es un recubrimiento orgánico de bajo espesor compuesto por polímeros termoplásticos, aplicado en ambas ca-ras del acero con recubrimiento metálico. El valor añadido esencial de este producto reside en la aplicación directa de pintura, pues se eliminan así todas las etapas de tratamiento relativas a la prepa-ración y conversión superficial previas a la aplicación de pintura (véase el capítulo 2.7, página 13).

1 disolución del metal 2 aumento local del pH 3 precipitación 4 crecimiento de los cristales

Fosfatado

Zn+2

Mn+2

Ni+2

HPO4-2

Zn+2 PO4-3

Zn Ni

Ni+2

H2H+

NO3-

1

2

34

Difu

sión

1 W.E.E.E.: Waste of Electrical and Electronic Equipment R.o.H.S.: Restriction of the use of certain Hazardous Substances

52


8.3 Pintura

La aplicación de pintura sobre una amplia gama de superficies es una técnica extendida en todo el mundo. Cumple la función de protección del sustrato, decoración, aportación de propiedades funcionales, información, etc. Las pinturas pueden ser líquidas o en polvo y están generalmente constituidas por los siguientes elementos:

• Resina: la resina actúa como ligante de las partículas de pigmentación y las mantiene en la superficie formando una película homogénea. Aporta asimismo propiedades de barre-ra y proporciona las propiedades de protección y las propieda-des mecánicas de la película de pintura final. Las propiedades deseadas y la naturaleza del sustrato determinan la elección de la resina.

• Pigmentos: los pigmentos desempeñan generalmente un papel de protección y de decoración. Se componen de sólidos insolubles finamente fragmentados, cuyas partículas tienen un tamaño de aproximadamente 0,2 a 20 µm de diámetro; pueden ser de naturaleza mineral u orgánica.

• Aditivos: las pinturas pueden incorporar diferentes aditivos que permiten obtener distintas propiedades. Entre ellas, se pueden destacar la prevención de la fijación de los pigmentos (agentes antifijación) y de la formación de piel (agentes anti-piel) en el bote y la reducción de los defectos de la película de pintura como la segregación, el agrietamiento y los poros (antiespumantes, dispersantes, anticorrosión, estabilizadores de luz, absorbentes de UV, etc.).

• Elementos de carga: se trata, generalmente, de materiales no orgánicos, frecuentemente polvos blancos cuyos índices de refracción son inferiores a 1,7. Estos productos son más económicos que los pigmentos y sirven para modificar deter-minadas propiedades de las pinturas.

En pinturas líquidas:

• Disolventes o diluyentes: se utilizan disolventes o agua para disolver la resina a aplicar y para reducir la viscosidad de la pintura al objeto de facilitar su aplicación. Numerosos recu-brimientos contienen todavía disolventes orgánicos (pintura a base de disolventes); sin embargo, aumenta el uso de recu-brimientos al agua (con codisolventes) debido a la legislación internacional en materia de medio ambiente.

La composición exacta varía en función de diferentes factores ta-les como el sustrato, el método de aplicación, el ambiente de utili-zación y la función que debe desempeñar el recubrimiento.


En la siguiente figura se ilustran las tecnologías de pintura exis-tentes, aplicables sobre productos de acero con recubrimiento metálico (pretratados).

superficie metálica pretratada

pintura líquida

pintura en polvo

a base de agua a base de disolventes

Pueden utilizarse distintas técnicas y composiciones de pintura, en función de los requisitos del usuario final.

9Conclusión

Los recubrimientos metálicos ofrecen una amplia gama de posibilidades de fa-bricación con ventajas excepcionales en términos económicos, tecnológicos y medioambientales.

Existe con seguridad un producto de acero con recubrimiento metálico que sa-tisfaga sus necesidades. Arcelor proporciona la asistencia técnica necesaria para asesorar a sus clientes en la elección del producto de acero con recubrimiento metálico más rentable y que ofrece las mejores prestaciones.

Los esfuerzos de la organización de I+D de Arcelor se centran en el servicio al cliente y, en este contexto, los equipos de desarrollo de Steel Solutions and Design (denominados SSD) tienen como misión principal desarrollar soluciones de acero innovadoras destinadas al mercado de la industria general.

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Referencias

• Portada: fotógrafa Ilona Wellmann• Págs. 9, 23, 53: Aeropuerto de Basilea-Mulhouse (FR),

arquitecto Denis Dietschy, del gabinete Dietschy-Rey-Lesage- Weinmann en Mulhouse, fotógrafo: Vic Fischbach de la agencia Imedia (LU)

• Págs. 15, 19: fotógrafo Tom D’Haenens

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Se ha prestado especial atención a la exactitud de la informa-ción contenida en este documento. No obstante, ni Arcelor FCS Commercial, ni ninguna otra compañía del Grupo Arcelor pueden ser consideradas responsables por posibles errores.

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