Análisis en profundidad

¿Qué es la soldadura por resistencia?

Por qué la soldadura por resistencia es un proceso esencial en la industria automotriz.

03 Oct 2022

Redacción InnovaciónDigital360

soldadura por resistencia

La soldadura es un proceso que sirve para unir dos materiales, generalmente metal o plástico. En particular, en la soldadura por resistencia, es la presión la que une a las dos piezas, que luego serán calentadas por una fuerte corriente eléctrica que fundirá los dos materiales en uno. 

En otras palabras, es un proceso de fabricación termoeléctrico que utiliza el calor y la presión como principales factores para lograr la soldadura. Los metales se calientan hasta alcanzar el punto de fusión.

Imagen de wikipedia. Tserc at German Wikipedia

¿Qué es la soldadura de resistencia?

La soldadura por resistencia es la unión de metales mediante la aplicación de presión y el paso de corriente durante un período de tiempo a través del área de metal que se va a unir. La ventaja clave de la soldadura por resistencia es que no se necesitan otros materiales para crear la unión, lo que hace que este proceso sea extremadamente rentable.

 Hay varias formas diferentes de soldadura por resistencia (p. ej., soldadura por puntos y costura, proyección, flash y recalcada) que se diferencian principalmente por los tipos y formas de los electrodos de soldadura que se utilizan para aplicar la presión y conducir la corriente. Los electrodos, generalmente fabricados con aleaciones a base de cobre debido a sus propiedades conductoras superiores, se enfrían con agua que fluye a través de las cavidades dentro del electrodo y otras herramientas conductoras de la máquina de soldadura por resistencia.

 Las máquinas de soldadura por resistencia están diseñadas y construidas para una amplia gama de aplicaciones automotrices, aeroespaciales e industriales. A través de la automatización, la acción de estas máquinas es altamente controlada y repetible, lo que permite a los fabricantes contratar personal de producción fácilmente.

La soldadura por resistencia se utiliza principalmente en las industrias eléctrica, automotriz y de la construcción

Ventajas de la soldadura por resistencia

  • Habilidad para soldar materiales de .010”-.125 de espesor
  • Alta velocidad de soldadura
  • automatizado
  • Los metales similares y diferentes son capaces de soldarse
  • Alta tasa de producción
  • Proceso respetuoso con el medio ambiente
  • Sin necesidad de metal de aporte, fundente ni gases de protección

Desventajas de la soldadura por resistencia

  • El equipo de soldadura por resistencia requiere mantenimiento, lo que aumenta el costo.
  • La potencia requerida para el proceso de soldadura es alta.
  • El costo inicial del equipo es alto.
  • Es difícil soldar piezas de trabajo de gran espesor debido a los altos requisitos de corriente.
  • El proceso de soldadura es menos eficiente para materiales de alta conductividad.

El calor, la presión y los electrodos

Como mencionamos, el calor y la presión son los dos factores más importantes a tener en cuenta, debido a que es necesario que los electrodos y las piezas a soldar estén en contacto para que se produzca una correcta soldadura una vez alcanzada la temperatura necesaria.

Los electrodos también tienen un rol importante en este proceso que mencionaremos más en profundidad cuando nos refiramos a la soldadura por resistencia por puntos.

Con el objetivo de comprender mejor cómo se lleva a cabo la soldadura por resistencia, debemos saber que la función esencial de los electrodos es ser aplicados en los extremos de los materiales que vayan a ser soldados. 

Para que el trabajo salga correctamente, los electrodos deben tener buena conductividad eléctrica y térmica, y deben ser capaces de soportar altas temperaturas y fuerzas. También debemos aclarar que existen varios tipos de electrodos, por lo que será necesario hacer una correcta elección de ellos para usar el tipo adecuado.

Fases del proceso

Ahora que ya hemos hecho una breve introducción acerca de qué es lo que se conoce como soldadura por resistencia, hablaremos más en profundidad del proceso y de sus pasos a seguir para lograr la unión de los materiales. 

Primera fase: Posicionamiento

La primera fase de este método se conoce como posicionamiento. Básicamente, esta parte del proceso consiste en ejercer presión sobre los electrodos con el objetivo de unir los materiales que queremos soldar. Esto debemos hacerlo una vez que los elementos se encuentren bien sujetos. 

Segunda fase: Soldeo

En esta fase toma un rol importante el transformador, el cual genera la corriente eléctrica que luego pasa a los electrodos. 

En todo momento sigue la presión entre los mismos, con la particularidad de que en esta fase, dicha presión es más fuerte. 

Tercera Fase: Mantenimiento

Hemos llegado al tercer paso en la soldadura por resistencia, en el cual se corta la corriente eléctrica, pero continúa la presión. Esta última no solo se mantiene, sino que también se incrementa.

Será importante para el desarrollo del proceso, que exista resistencia de contacto y que sea lo más alta posible, ya que eso provocará también que el calor sea mayor. 

Cuarta Fase: Decadencia

La última parte del proceso por el cual se sueldan dos materiales por resistencia es la fase de decadencia. Consiste, básicamente, en reducir la presión, logrando que la resistencia de contacto disminuya poco a poco hasta que se enfríe y se pueda retirar la pieza ya soldada. 

Aspectos positivos de la soldadura por resistencia

Mencionaremos en este apartado algunas ventajas generales que nos ofrece este tipo de soldadura. 

Es posible lograr una alta productividad debido a la rapidez del proceso y a que no es necesario utilizar un material de relleno. Sobre estos puntos profundizaremos más adelante al hablar de las ventajas de la soldadura por puntos y de la soldadura por roldanas, los cuales son diferentes tipos de soldadura por resistencia. 

Otro punto a destacar es que se trata de un proceso sencillo y fácil de comprender pero a su vez es fiable, efectivo y permite trabajar con exactitud. 

Todas estas características hacen que diferentes industrias como la automotriz, la alimenticia, la de construcción, la farmacéutica, la de defensa y la aeroespacial la elijan para alguna parte de los procedimientos que llevan a cabo.

Se trata de un proceso seguro porque la duración de la corriente suele ser breve y se utiliza una baja tensión.

Considerando que en el futuro la mayoría de los procesos de la industria serán automatizados, es importante destacar que la soldadura por resistencia se adaptará con facilidad a este cambio debido a sus características. 

Se trata de un tipo de soldadura cuyo desarrollo no trae grandes problemas para el ambiente. Todo lo contrario, es considerado un método ecológico, ya que al no utilizar materiales de relleno, sus desechos son mínimos, por no decir nulos. 

Esta última ventaja que mencionamos puede parecer menos importante, pero no lo es. En la actualidad, las empresas buscan tener responsabilidad social, algo que las suele posicionar mejor en el mercado. Claro está que utilizar procesos que no contaminen el ambiente es una forma de generar conciencia y alcanzar esa imagen de responsabilidad que se busca. 

Por último, la soldadura por resistencia provee soldaduras sin errores y de alta calidad.

Tipos de soldadura por resistencia

Hay diferentes tipos de soldadura por resistencia que analizaremos a continuación. Cada uno de ellos tiene diferentes características que les permiten ser útiles para distintas industrias. Un ejemplo es la soldadura por puntos, la cual tiene un rol esencial en la fabricación de automóviles. 

Soldadura por puntos

Uno de los tipos de soldadura por resistencia es la soldadura por puntos. Este proceso, que es uno de los estilos de soldadura más antiguos, está basado en tres elementos claves; la presión, la intensidad y el tiempo. Se diferencia de la soldadura tradicional y a grandes rasgos se basa en el uso de la corriente eléctrica para fusionar láminas de metal.

El proceso consiste en calentar una de las partes a soldar mediante la corriente eléctrica entre dos electrodos, hasta llegar a un punto de temperatura cercano a la fusión. Posteriormente, los electrodos ejercen presión entre las partes, completando así una fase primaria de la soldadura. 

El rol de los electrodos

Los electrodos juegan un rol esencial en este proceso. Se utilizan sus puntas en uno o en los dos materiales a soldar, para lograr que se calienten y se unan. Por ellos debe pasar la corriente eléctrica de un metal a otro y además tienen el rol de presionar para realizar los puntos de soldadura.

Están divididos según sus características en dos categorías; por un lado, los electrodos especiales que sirven para soldar materiales como el hierro fundido, el acero inoxidable y el aluminio, y por el otro los electrodos comunes que sirven para trabajos de soldadura menos complejos. Estos últimos son más masivos.

Hay dos tipos de soldadura por resistencia por puntos cuya explicación nos ayudará a una mejor comprensión del proceso. Una de ellas es la soldadura por puntos unilateral, y la otra la soldadura por puntos bilateral.

Soldadura por puntos unilateral

Este tipo de soldadura es usada cuando no existe la posibilidad de aplicar los electrodos en los dos lados de la fusión. En estos casos será necesario que exista una alta conductividad térmica y eléctrica que eleve las temperaturas por encima de los 400 grados.

Soldadura por puntos bilateral

Por otro lado, tenemos la soldadura por puntos bilateral, en la que sí es posible aplicar los electrodos en las dos partes que se vayan a fusionar. Esto provoca que las dos piezas ejerzan una gran fuerza, y que la soldadura quede completa.

Soldadura por puntos en la industria automotriz

Este tipo de soldadura por resistencia tiene lugar en la industria automotriz y es mayormente usado para la fabricación de autopartes. 

En un automóvil, se necesita hacer una gran cantidad de soldaduras, por lo cual estamos ante un método clave en el proceso de fabricación automotriz. Particularmente la soldadura por puntos puede unir varios materiales diferentes y además lograr piezas resistentes.

La soldadura por puntos es usada por ejemplo para la fabricación de algunas partes esenciales de un automóvil como los marcos de las puertas, el guardabarros, las campanas y las puertas.

Otra razón que une a este tipo de soldadura por resistencia con la fabricación de autopartes es su facilidad para unir materiales más livianos. 

En los autos que se han fabricado en los últimos años se busca reducir en mayor medida su peso para que sean lo más veloces posible. Mientras más liviano sea el auto, más aceleración tendrá, más fácil será frenarlo, y por supuesto, más cómodo será conducirlo.

Y es en este sentido donde la soldadura por puntos juega un rol fundamental, ya que mientras más livianos sean los materiales usados, más efectivo será el proceso y las piezas obtenidas serán mejores.

Ventajas de la soldadura por puntos

Estamos ante una forma de soldar que ofrece una gran cantidad de ventajas que veremos a continuación. Este método para soldar por resistencia existe hace una gran cantidad de años, siendo de esta forma uno de los estilos de soldadura más antiguos. Además de tal característica, también es uno de los métodos más efectivos. 

Esto es por varias razones; una de ellas es su bajo costo, ya que no es necesario usar otro metal o un material de relleno, lo cual implicaría un gasto. Porque como explicamos antes, las piezas se unen por el calor aplicado a sus partes, y luego por la presión ejercida sobre ellas que generan la fusión. Estos procesos, en los cuales no hay necesidad de usar otro material, se denominan autógenos. 

Por otra parte, otra característica que contribuye a que sea un proceso de bajo costo, es que no es necesario contratar personal especializado, ya que es bastante sencillo de llevar a cabo. Por ende, la mano de obra es más barata que en otros casos

En comparación a otros tipos de soldadura, es un proceso rápido y efectivo, debido a que la velocidad con la que se sueldan las piezas provoca que haya mayor producción en un menor espacio de tiempo. 

En el caso de las láminas de aluminio es el único proceso que puede lograr la soldadura sin que se queme el material. Otra ventaja clave de la soldadura por puntos es que el material no se puede deformar.

Soldadura por roldanas

La soldadura por roldanas es otro tipo de soldadura por resistencia, bastante similar a la soldadura por puntos, ya que también serán los electrodos los que faciliten la unión de los materiales. También se la conoce como soldadura de costura.

Cómo funciona

La soldadura por roldanas se basa en unir metales mediante una seguidilla de soldaduras obtenidas mediante la rotación de electrodos, que en este caso tienen la particularidad de ser circulares.

Básicamente, los electrodos funcionan como ruedas giratorias que además de ser utilizados para que conduzcan la corriente eléctrica, al girar, presionan y arrastran a los materiales que se precisa unir.

Generalmente, los electrodos son de aleación de cobre y unen los materiales a través de una fuerza constante a una velocidad controlada. 

Transformador

Un elemento clave para llevar a cabo este tipo de soldaduras por resistencia es el transformador, el cual tiene la función de proveer la energía necesaria.

De manera similar a como ocurría con la soldadura por puntos, en este caso, la pieza con la que estemos trabajando se calienta por medio de la corriente eléctrica hasta alcanzar su punto de fusión. Luego, las partes que han quedado semi fundidas se presionan entre sí y se da lugar a un solo material soldado. 

En este proceso será necesaria la utilización de agua para refrigerar los electrodos, ya que se genera muchísimo calor. 

Una ventaja de la soldadura por resistencia por roldanas es que el nuevo material al soldado por el calor y la presión ejercida, suele ser más resistente que los dos materiales que lo forman. Por ende, se consigue una soldadura de alta duración.

Utilización de la soldadura por roldanas

Veremos a continuación para que se utilice este tipo de soldadura por resistencia y cuáles son los principales materiales que se suelen soldar. 

En la actualidad, con ella se fabrican envases para conservar alimentos, además de ser el proceso de soldadura más utilizado para fabricar envases de tres piezas. También con este método, se fabrican los tubos de acero rectangulares o con forma redonda.

También tiene aplicaciones referidas a la fabricación de tuberías y mangueras, debido a la estética de lograr un trabajo de soldadura por roldanas. Por otro lado, también suele ser utilizada para piezas que requieran de exactitud milimétrica como algunas partes de marcapasos, bombas de insulina, radares, entre otros.  

Debemos mencionar también una utilización que tiene que ver con una característica que veremos en profundidad más adelante, pero que hace especial a este tipo de soldadura.

Estamos hablando de la posibilidad de lograr soldaduras que no permiten la entrada de aire ni de líquidos externos, por ende participa en la fabricación de recipientes que almacenen líquidos que deben permanecer herméticos, como por ejemplo los tanques de combustible. 

Algunos otros productos soldados que se obtienen son los recipientes a presión, componentes nucleares, tanques para almacenar cerveza, radiadores, contenedores, carcasa de batería y recubrimiento de motores.

Los aceros que contienen una baja cantidad de carbono y las aleaciones de aluminio son los metales que suelen ser más usados para la soldadura por roldanas. Esto es porque los aceros con medio y alto contenido de carbono al ser usados con este proceso proveen una soldadura frágil. 

Aspectos importantes sobre la soldadura por resistencia por roldanas

Será importante para la realización de este proceso de unión de materiales, la presión que ejerzan las roldanas, la calidad de la soldadura y la velocidad.

Controlar la presión que ejercen las roldanas será esencial. Esta presión tiene como principales objetivos, que exista contacto entre las partes a soldar durante todo el proceso, lograr que la corriente eléctrica pase por donde se juntan las dos superficies, impedir que entre aire a la zona que está siendo soldada. Este último punto en particular será importante para evitar las imperfecciones. 

También será necesaria la presión para que se deformen los cristales del metal que estemos soldando, para que no se formen poros en la zona de soldadura, y para que la roldana pueda hacer su movimiento de rotación con naturalidad. 

Controlar la velocidad será también un desafío necesario durante el momento que esté llevando a cabo este tipo de soldadura por resistencia. Si esto no sucede y la velocidad supera los límites adecuados, en algún punto la presión cedería antes de lo querido del punto de contacto entre los dos materiales donde se aplica la soldadura, y se generarían grietas.

Hoy existen máquinas especializadas para controlar la velocidad de la soldadura. Por otro lado, hay que poner el foco en que la velocidad no sea demasiado baja, porque allí también se presentan problemas.   

Además, generalmente se suelen hacer controles de calidad para ir evaluando diferentes muestras soldadas. Los factores importantes a la hora de pensar en la calidad de la soldadura son el material, como están alineados los electrodos y la calidad del prensado

Ventajas de la soldadura por roldanas

Ya nos hemos encargado de describir cómo funciona la soldadura por resistencia por roldanas, y hemos mencionado sus aplicaciones y aspectos característicos de mayor importancia. Es momento ahora de hablar acerca de cuáles son los aspectos positivos de este método, que hace que para determinados trabajos sea preferible usarlo. 

El primer aspecto al que nos referiremos es la velocidad con la que se puede trabajar con este tipo de soldadura. A comparación de otros tipos, es posible trabajar con una velocidad alta, lo que influye en la productividad. Es un método de alta eficiencia con el que se pueden lograr piezas de mucha calidad y profundidad.

Por otro lado, algo que ya hemos mencionado al hablar de otro tipo de soldadura por resistencia como lo es la soldadura por puntos, para unir dos materiales con este proceso no se necesitan materiales de relleno. Esto último hace que el costo sea considerablemente más bajo. Además de que el mantenimiento de los equipos es relativamente económico. 

Una ventaja no menos importante es el uso eficiente de la energía, lo cual provoca que el proceso no contamine tanto a comparación de otros trabajos. En concordancia con este punto, es menester mencionar también que el riesgo de la exposición a gases tóxicos al trabajar con este tipo de soldaduras es más reducido. 

Una característica que la hace muy particular, es que permite soldar aleaciones de aluminio, siendo uno de los pocos tipos de soldadura que lo hacen posible. Por otro lado, también es posible soldar materiales conductores de electricidad.

La soldadura de costura, además de ser altamente eficiente, permite realizar soldaduras herméticas. Esto significa que cierran perfectamente y no dejan que pase el aire ni líquido. Esta característica es especialmente favorable para aquellas estructuras de metal que deben evitar las filtraciones. 

Desventajas de la soldadura por roldanas

Habiendo mencionado las ventajas, corresponde también nombrar algunas desventajas de este proceso. 

Un aspecto a tener en cuenta es la imposibilidad de soldar materiales que superen un determinado grosor. Esto implica una limitación considerable. Además, solo es posible realizar soldaduras en línea recta o uniformemente curvadas. 

Por último, si bien dijimos que el mantenimiento de los equipos es económico, la inversión inicial que hay que realizar para comprarlos es bastante alta porque se trata de equipos caros. 

Otros tipos de soldadura

Ya hemos hablado en detalle de dos tipos de soldadura por resistencia; la soldadura por puntos, y la soldadura por roldanas. Cabe mencionar que existen también otros tipos de soldadura por resistencia que iremos enumerando a continuación.

La soldadura por resaltes o proyecciones, que es más eficaz a la hora de soldar piezas gruesas, la soldadura a tope, considerada uno de los tipos de soldadura cuyo proceso es más complicado de llevar a cabo, la soldadura de hilo aislado y la soldadura por chispa. 

Finalmente, la soldadura por chispa es utilizada en empresas que cuentan con una elevada producción, y un aspecto a tener en cuenta acerca de este tipo de soldadura por resistencia es que los equipos que se utilizan para llevarlo a cabo son de gran tamaño y tienen un precio elevado

Materiales se pueden soldar con soldadura de resistencia

Metal baseSoldabilidad
Aluminiossoldable
Magnesiosoldable
Inconelsoldable
Níquelsoldable
alpacasoldable
Monelsoldable
Metales preciosossoldable
Acero bajo en carbonosoldable
Acero de baja aleaciónsoldable
Carbono alto y medioposible, no popular
Aleaciones de aceroposible, no popular
Acero inoxidablesoldable

Por Gonzalo Castillo

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