Las puntas para punteadora se ven y se sienten igual en su mano, pero una vez utilizadas en el proceso de soldar es otra historia.

También conocidas como boquillas para punteadora, o electrodos para punteadora, casi todos los fabricantes de suministros de soldadura ofrecemos puntas de cobre para punteadoras. Sin embargo, si usted ha probado varias de ellas habrá notado fácilmente que no todas trabajan de igual manera.

No todas las puntas, boquillas o electrodos son iguales

No todas las puntas son creadas iguales. Las puntas de contacto deficientes o malas resultan en soldadura de mala calidad y grandes períodos de inactividad. Si usted tiene una punta que no está conduciendo el voltaje de manera correcta, experimentará alta resistencia, aumento de calor en la punta, mayor desgaste y problemas de calidad en la soldadura. ¿Cómo?, una punta de contacto que no conduce el voltaje como debiera de hacerlo, producirá más escoria y  micro arcos.

La mejor solución para este problema es considerar el uso de puntas de contacto de una calidad superior. Como se mencionó anteriormente, las puntas suelen ser fabricadas en cobre, sin embargo, se recomienda el uso de puntas fabricadas con Cobre – Cromo – Circonio, aleación perteneciente a la categoría de Cobre Clase 2, la cual puede hacer una gran diferencia en el desempeño, ciclo de vida y en la calidad de soldadura.

Selección de Material para fabricar Puntas de Contacto

Hay que prestar atención con la selección del fabricante de sus puntas de contacto, la correcta selección de los materiales es la mejor forma de ayudar a proteger y obtener una mayor vida útil de la misma.

Existen fabricantes que maquinan las puntas para punteadora en Cobre Electrolítico, o bien, en Cobre – Cromo, sin embargo, no cuentan con las propiedades necesarias para lograr una alta eficiencia. Incluso otros fabricantes utilizan Cobre – Berilio el cual no es recomendado debido a los gases liberados que comprometen la salud del soldador y que están relacionados al cáncer de pulmón.

Cómo alcanzar una mayor eficiencia

Existen otras formas de lograr mayor eficiencia utilizando materiales como Cobre Clase 3 para el maquinado de sus puntas de contacto o boquillas. También es usado Elkonite para el maquinado completo, o bien, mediante insertos de esté material en combinación con cuerpos de aleación de cobre cromo circonio. Es necesario evaluar de antemano si el proceso de soldadura a realizar justifica está inversión. En ocasiones el costo beneficio no lo justifica. Se recomienda usar aleación Cobre Clase 2 [Cobre – Cromo – Circonio] como su primer opción para ejecutar pruebas.

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Cobre Clase 1

La aleación de Cobre – Zirconio (RWMA 15000), es endurecida por deformación plástica, punto en el cual alcanza sus máximas propiedades mecánicas de dureza y eléctricas de conductividad. Se recomienda su uso en electrodos para soldar aleaciones de magnesio, aluminio, latones, bronces y materiales recubiertos, ya sea por proyección o costura.

Cobre Clase 2

Las aleaciones de esta clase, Cobre – Cromo (RWMA 18200) y la Cobre – Cromo – Zirconio (RWMA 18150), son tratables térmicamente. Es una aleación por excelencia usada en los electrodos para soldar por resistencia. Se recomienda ampliamente para la soldadura por proyección y costura de aceros de bajo y medio carbón así como latones y bronces de baja conductividad. La aleación Cobre – Cromo – Zirconio en aplicaciones específicas muestra menor adherencia y mayor resistencia a la deformación que la de Cobre – Cromo.

Cobre Clase 3

En este grupo podemos encontrar la aleación Cobre – Níquel – Berilio (RWMA 17510), y la aleación Cobre  Cromo  Níquel  Silicio (RWMA 18000) que es libre de Berilio. Debido a su alta dureza, se recomienda en electrodos para soldar materiales gruesos y aceros que conserven una alta resistencia a altas temperaturas, tales como aceros inoxidables y monel. Las aleaciones de este grupo se usan en la fabricación de porta electrodos, bujes y partes estructurales de los equipos de soldadura. Se trata de aleaciones de cobre tratables térmicamente que combinan una alta resistencia mecánica, con una aceptable conductividad eléctrica y térmica.

Cobre Clase 4

La aleación Cobre – Berilio (RWMA 17200). Es una aleación tratable térmicamente y se encuentra disponible en varios temples. Es ampliamente usada cuando se requiere alta resistencia y buena conductividad. Son aleaciones con contenido de Berilio extremadamente duras y con una conductividad menor que las de la clase 3. Se recomiendan para electrodos que estén sujetos a altas presiones, desgastes severos y en el que el calor generado no sea excesivo. Se usa en forma de insertos y su maquinado sólo es posible en estado recocido. Los usos más comunes son en conectores eléctricos o electrónicos, resortes, conductores de corriente, bujes, moldes de plástico y componentes que requieren resistencia a la corrosión.

Nota. Por cuestiones de salud hacia el operario no es recomendable el uso de materiales cuyas aleaciones contengan Berilio. Lo anterior debido a los peligros hacia la salud por la exposición de los gases con contenido de Berilio al efectuar la soldadura. Entre los peligros ante una exposición prolongada se incluye el cáncer de pulmón.

Cobre Electrolítico

El cobre 110 es un número de grado puro comercial de UNS y su nombre completo es C11000, también conocido como cobre electrolítico (ECP). Ofrece excelente conductividad eléctrica, conductividad térmica, resistencia a la corrosión y buena maleabilidad. Por lo general, el cobre 110 contiene 99.99% de cobre y libre de oxígeno, porque es probable que las trazas de oxígeno provoquen «fragilización por hidrógeno» y no deben procesarse (recocido, soldado, etc.) ni utilizarse en un entorno reductor cuando se calienta (Ej. temperatura > 370 ℃), pero a veces el contenido de oxígeno es menos estricto y puede ser o.o4% como máximo por acuerdo. El cobre C110 se trabaja en frío fácilmente y tiene límites de impurezas mucho más estrictos que otros grados.

Sin embargo, el cobre puro no puede servir para todos los usos, sobre todo para los que requieren gran resistencia mecánica, buena maquinabilidad, gran resistencia a las temperaturas elevadas, resistencia al desgaste, etc., cómo lo es el proceso de soldadura por puntos. En estos casos se debe recurrir a aleaciones, es decir, a combinaciones del cobre con otros metales como zinc, cromo, berilio, aluminio, níquel, hierro, etc.

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La máquina punteadora es ideal para elaborar puntos de soldadura sobre superficies metálicas de diferentes espesores y diámetros. Cuenta con un ajuste versátil del cabezal, el cual posee electrodos para soldadura de piezas en varias dimensiones y puntos de difícil acceso. También cuenta con un control de presión ajustable entre los electrodos.

Usos generales de la máquina punteadora:

• Malla electro soldada para construcción
• Jaulas para animales
• Cercas para cualquier terreno
• Rejas de acero
• Soldar lámina
• Parrillas
• Anaqueles
• Muebles
• Gabinetes
• Jaulas
• Castillos
• Mallas
• Alambre

Tipos de Punteadora

Punteadora de Pedal

Soldadora de brazo superior móvil y brazo inferior fijo, operada por medio de un pedal mecánico ajustable.

Aplicaciones:

• Láminas
• Parrillas
• Anaqueles
• Muebles
• Gabinetes
• Jaulas
• Castillos
• Mallas
• Alambre

Punteadora de Mesa (Manual o Neumática)

Las máquinas punteadoras de mesa tienen 2 brazos, uno superior y otro inferior. El borde inferior tiene ajuste de altura de forma vertical y se puede girar para acomodar figuras. También tiene cuernos universales para colocar los porta electrodos. Posee un transformador normalmente enfriado por agua, un filtro lubricador, manómetro y un regulador de presión.

Punteadora de Pinza (Colgante)

En el ámbito de las soldadoras móviles, se denominan como pinzas de soldadura, o soldadoras colgantes debido a su forma especial. Se les nombra así, debido a que el transformador y el control de mando se encuentran instalados en una estructura en la parte superior (techo). Del transformador sale un cable de corriente y una pistola punteadora que es la que realiza la unión de los materiales.

Aplicaciones:

• Soldar lámina
• Anaqueles
• Muebles
• Gabinetes
• Castillos
• Alambre

Punteadora Múltiple

Las Punteadoras Múltiples tienen un mando neumático y un control electrónico. El disparo para hacer el punteo es de tipo cascada, es decir, que hace el punteo iniciando de un lado y terminando en el extremo contrario al que inició. Estás máquinas poseen pistones independientes ajustables al ancho. Así mismo, cuenta con múltiples porta electrodos inferiores y superiores.

Aplicaciones:

• Lámina
• Parrillas varios puntos a la vez
• Gabinetes
• Registros
• Anaqueles
• Muebles
• Tornillos
• Tapas
• Jaulas
• Castillos
• Tuercas y tornillos uso automotriz
• Mallas
• Alambre
• Anaqueles
  

Punteadora de Proyección (Prensa)

Las máquinas Punteadoras de Prensa facilitan el punteo por proyección de aluminio y metales no ferrosos, así como aleaciones exóticas de acero. Debido a su bajo peso y fricción, son ideales para trabajos donde se necesite velocidad, precisión y puntos repetitivos.

Punteadora de Costura

Estas máquinas punteadoras de costura tienen una operación que las caracteriza por ser suave. Los discos para costura funcionan como los electrodos a través de los cuales se hace pasar una corriente eléctrica, son de velocidad variable y las piezas a soldar son arrastradas por estos debido a su rotación dando lugar a puntos de soldadura equidistantes. Dichos puntos son originados por impulsos de corriente seguidos por pausas. Si los puntos soldados resultantes se solapan se obtiene una soldadura llamada continua.

Punteadora de Tope

Apriete de mordazas por medio de pistones neumáticos independientes. Carro transversal montado sobre una guía y accionado por medio de un pistón neumático.

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Tiempos

1. Tiempo de sostenido muy corto. Puede dar como resultado la expulsión del metal, electrodos quemados, malas soldaduras, trabajo marcado, y daños de los tubos de ignitron o SCR’s.

2. Tiempo de soldadura muy largo. Acortará la vida de los electrodos, causa mellas excesivas o rupturas internas que resultarán en fallas de la sueldas.

3. Tiempo de soldadura muy corto. Dará como resultado soldaduras de baja resistencia, asumiendo que todos los demás factores estén normales.

4. Tiempo de retención muy corto. Puede dar como resultado expulsión de las superficies, engrosamiento de los electrodos, rupturas internas en el botón de soldado y muchas veces en rupturas del metal.

Presión

5. Presión de Soldar muy baja. Puede resultar en expulsión del metal, daño en los electrodos (engrosamiento), acorta la vida de los electrodos, rupturas internas en el botón de soldadura y algunas veces excesivas muescas o mellas.

6. Presión de soldar muy alta. Puede resultar en resistencia muy baja o variable, requerimientos excesivos de corriente de soldar, engrosamiento de los electrodos y muescas excesivas.

Con todos los datos ajustados correctamente, ajuste la corriente de soldar para encontrar los estándares de calidad de soldar.

Generales

7. Superficie de contacto de los electrodos muy pequeña. Dará como resultado puntos muy pequeños, excesivo engrosamiento de los electrodos y muescas excesivas.

8. Una superficie de contacto muy grande. Dará como resultado soldaduras muy grandes (asumiendo que la corriente se ha fijado correctamente) y grietas internas.

9. Electrodos desalineados o que no concuerden. Resultará en la expulsión y desplazamiento del botón de soldadura y en un revestimiento acelerado de los electrodos.

10. Enfriamiento insuficiente. Dará como resultado el engrosamiento de los electrodos acortando su vida útil. Podría provocar una ruptura en la superficie y excesivas huellas.

11. El material sucio. Acortará la vida de los electrodos, marcando y quemando la superficie de trabajo.

12. La velocidad de acercamiento de los electrodos excesiva. Acelerará el revestimiento de los electrodos y dañará el equipo. En soldaduras de proyección, puede dañar la proyección, dando como resultado una soldadura de calidad muy pobre.

Todas estás reglas para hacer buenas soldaduras contribuirán a lograr la máxima eficiencia en el proceso a implementar.

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Los distintos tipos de soldadura por resistencia tienen en común la presencia de una o varias pinzas de soldadura, un transformador y un secuenciador, además de todas las conexiones eléctricas, mecánicas y de refrigeración.

• Instalación robotizada
• Pinza manual con transformador suspendido
• Máquina mono-punto
• Máquina automática multipunto

Instalación Robotizada

Es el tipo de instalación más popular hoy en día debido a la flexibilidad y rapidez que otorga el proceso. Las aplicaciones de los robots en procesos de soldadura por resistencia han estado desde siempre, muy ligadas al sector automotriz. Sin embargo, poco a poco también se han ido introduciendo en otros sectores como la línea blanca y el mobiliario metálico. Normalmente, las líneas se montan en serie pasando las piezas de una estación de trabajo a otra.

Elementos

El control electrónico o secuenciador. Es la parte electrónica que controla los parámetros del ciclo de soldadura, intensidad, tiempos y esfuerzo principalmente.

Están gobernados por un robot o un autómata PLC y generalmente son programables desde una botonera portátil (unidad de programación) o desde un PC a través de un software que sirve de interface y además realiza la función de control, diagnóstico y estadística.

El robot. Es el elemento que confiere la flexibilidad al proceso. A un mismo robot se le pueden programar distintas rutinas de trabajo para los distintos modelos que se suelen montar en las fábricas de automóviles y para la realización de distintas tareas como son soldadura por puntos, manipulación de piezas, encolado, soldadura arco, etc. El robot recibe las órdenes de un PLC que  controla las operaciones a realizar, seguridades, ordenes de operario, etc.

La pinza de soldadura. Es la parte terminal que realiza el punto de soldadura, transmite a través de sus brazos la intensidad y esfuerzo necesarios para soldar a instancias del secuenciador. La intensidad proviene del transformador de soldadura y el esfuerzo se obtiene cerrando los brazos sobre las chapas a soldar. Lo anterior gracias a la acción de un cilindro neumático o de un motor eléctrico según sea el caso.

Tablero de distribución de fluidos. Es la parte encargada de la distribución del agua para la refrigeración de los electrodos y el aire para cierre y apertura de los brazos de la pinza, así como para los aprietes de la garra de manipulación, si fuera el caso. La refrigeración es muy importante para garantizar un desgaste adecuado de los electrodos y una soldadura con una garantía de calidad mínima.

La fresadora de electrodos. Como ya se sabe, los electrodos se van deteriorando a medida que se van ejerciendo puntos de soldadura, de tal forma que el diámetro de la cara activa (cara de contacto electrodo-chapa) va aumentando. Aunque este aumento se ve compensado por un aumento de la intensidad de corriente, programado en el secuenciador, no se puede prolongar de forma indefinida. La solución es afilar los electrodos de cobre con cierta frecuencia, devolviéndolos a su diámetro original. Para este proceso se utiliza la fresadora de electrodos, que está compuesta por unas cuchillas que mediante un proceso de fresado afilan el electrodo. Para ello, un motor, neumático o eléctrico, hace girar la fresa a la vez que la pinza se cierra sobre ella.

Pinza manual con transformador suspendido

Las pinzas manuales de soldadura están cada vez más en desuso, en beneficio de las instalaciones automatizadas. Esto es debido sobre todo a la necesidad de aumentar en fiabilidad, mejorar la calidad de los procesos y los productos y reducir los costes.

Su uso está hoy en día prácticamente limitado a los retoques de defectos del proceso automático, funcionamientos en degradado para el caso de averías de los medios automáticos y casos muy puntuales de pequeñas piezas aisladas del flujo principal. En este tipo de instalación, el operario debe situar de forma manual la pinza en la posición donde debe realizarse el punto de soldadura y accionar el cierre de la pinza y soldadura con un pulsador.

Elementos

Los elementos que componen la instalación con similares al caso del robot en lo que a la soldadura se refiere: pinza, transformador, secuenciador, fluidos, etc.

El armario de soldadura, que suele ir suspendido de una estructura aérea, lleva integrado el transformador, panel de tiristores, secuenciador, panel de fluidos y un panel de mando con pulsadores de mando e indicadores luminosos.

Normalmente, en estas instalaciones, el afilado de los electrodos lo realiza el operario con una fresa manual

Máquina de soldadura automática multipunto

Al igual que en los casos anteriores, los componentes básicos no varían. La diferencia radica en que la máquina está compuesta por varias pinzas en una maqueta donde se coloca la pieza a soldar. En cada ciclo de soldadura, se cierran varias pinzas a la vez con lo cual se gana tiempo en el proceso. No tiene la flexibilidad de una instalación robotizada.

Máquina mono-punto

Son máquinas de operación manual. Generalmente son utilizadas para la soldadura de tornillos y/o tuercas por el método de soldadura por proyecciones. El principio de funcionamiento es el mismo que el resto de las instalaciones, con la diferencia en que suelen desarrollar potencias de soldadura más elevadas y esfuerzos mayores.

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Tomar en consideración los parámetros básicos en la soldadura por resistencia, te permitirá obtener una mejor soldadura, eficiencia en los procesos productivos y un mayor ahorro al cuidar que los electrodos no sufran un desgaste prematuro.

Tiempo de Presión

Es el intervalo de tiempo entre la aplicación inicial de la fuerza aplicada por el electrodo en el trabajo y la primera aplicación de la corriente. Nótese que esta es la definición del proceso. La definición del control, es el intervalo de tiempo entre la activación de la secuencia y el inicio de la corriente de soldar. El tiempo de presión es necesario para retardar la corriente hasta que la fuerza del electrodo haya alcanzado el nivel deseado.

Tiempo de Soldar

Es el tiempo durante el cual se aplica la corriente a la pieza de trabajo para hacer una soldadura correcta. Se mide en ciclos de línea de voltaje, como lo son todas las funciones de tiempo. Un ciclo es 1/60 de segundos en un sistema de 60Hz de potencia.

Tiempo de sostenido

Es el tiempo durante el cual la fuerza aplicada por el electrodo se mantiene en la pieza de trabajo después de que el último impulso de corriente concluye. Este tiempo es necesario para permitir que el botón de soldadura se solidifique antes de soltar las partes unidas.

Tiempo de Pausa

Es el tiempo durante el cual los electrodos están desconectados del trabajo. El término es aplicable solamente donde el ciclo de soldar es repetitivo.

Corriente de Soldar

Es la corriente en el circuito de soldar durante la acción de soldar. El monto de corriente está controlado por dos cosas, primero por la fijación del switch de tomacorrientes del transformador determina el monto máximo de corriente disponible. Segundo, por el porcentaje de corriente del control que determina el porcentaje de la corriente disponible para ser usada al soldar. La fijación de un bajo porcentaje de corriente, no es normalmente recomendada. Ajuste el switch de tomacorriente de manera que pueda obtenerse la corriente apropiada con el porcentaje de corriente fijado entre 70% y 90%.

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Una correcta aplicación de la soldadura debe considerar los siguientes puntos básicos:

• La magnitud de la corriente.
• El tiempo durante el cual fluye la corriente eléctrica.
• Presión en las partes a soldar. [Fuerza en los electrodos]

El valor óptimo de éstos parámetros varía dependiendo del metal a soldar y de su grosor. Para el acero bajo en carbón, usado comúnmente de 1/16″ de grosor, un valor típico de corriente sería de 10 mil amperes.  El tiempo promedio en cuestión sería de un cuarto de segundo y la fuerza en los electrodos sería de 600 libras.

Distintos programas de soldadura por resistencia están disponibles a través de la Sociedad Americana de Soldadura, la Asociación de Fabricantes de Soldadura de Resistencia. También la mayoría de los fabricantes de máquinas soldadoras cuentan con éstos programas.

La magnitud de la corriente

Un transformador es el dispositivo que normalmente es usado. Los transformadores nos sirven para aumentar o disminuir el voltaje. Sin embargo, la corriente también puede ser transformada de la misma manera. Éstos dispositivos constan de 2 bobinas de alambre llamadas primaria y secundaria, enrolladas en un núcleo de hierro. La energía se transfiere del primario al secundario por medio de las propiedades magnéticas del hierro. El factor por el cual la corriente o voltaje aumenta o disminuye es aproximadamente igual a la división entre el número de vueltas del alambre en las bobinas que forman los enrollados primario y secundario del transformador.

Tiempo de flujo de la corriente

El tiempo de duración en el que la corriente de soldadura fluye a través de las dos piezas de metal a ser soldadas es también importante. Sin embargo, el dispositivo que se usa para encender y apagar la corriente es una parte crítica del sistema. Un relay ó switch son operados manualmente y pueden ser considerados como dispositivos de conmutación, cualquiera de ellos será inadecuado dado que operan a una velocidad relativamente lenta. En el ejemplo anterior, la corriente debería ser conectada por tan sólo un cuarto de segundo. Es muy difícil conectar y desconectar un switch en ese tiempo, y aún más difícil es hacerlo consistentemente.

No obstante, se pueden usar algunos dispositivos electrónicos que no tengan partes móviles, hay dos de estos dispositivos disponibles. El tubo de ignitrón, un rectificador controlado utilizado desde 1930, y el rectificador controlado de silicio (SCR), que es más moderno. Éstos dispositivos operan al aplicarles una pequeña señal eléctrica lo que les permite conducir una gran cantidad de corriente en una pequeña fracción de segundo. Removiendo la señal eléctrica se desconectan nuevamente interrumpiendo el flujo de corriente.

La rapidez en la conmutación de abierto a cerrado es posible porque no hay partes mecánicas en movimiento. Los tubos de ignitrón operan con el principio de ionización del vapor de mercurio, mientras los rectificadores controlados de silicio operan en el principio de los semi conductores de estado sólido similar a los transistores.

Presión en las partes a soldar [Fuerza en los electrodos]

Es la fuerza necesaria para asegurar un buen contacto eléctrico entre las partes que van a ser soldadas, y para mantener las partes fijas hasta que el metal derretido que forma la junta sólida tenga tiempo de solidificarse. Dependiendo del tamaño y tipo de máquina soldadora, se usan varios métodos de desarrollo de los electrodos, pero el más común es el uso de aire comprimido.

En un cilindro con un pistón. El cilindro va rígidamente unido al marco de la máquina soldadora y el pistón movible va conectado al electrodo superior. Se introduce el aire comprimido en el cilindro desarrollando una fuerza en el pistón que empuja hacia abajo el electrodo contra el metal a ser fundido. La cantidad de fuerza a aplicar dependerá del área del pistón y de la presión del aire comprimido. En el ejemplo previo, donde 600 libras de fuerza del electrodo se requerían, un pistón de diámetro de cinco pulgadas necesitaría una presión de aire de 30 libras por pulgada cuadrada.

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La soldadura por resistencia o presión, como también es conocida, es un proceso de soldadura donde no existe una incorporación de metales adicionales, es decir, es autógena. En este proceso, las piezas de metal que van a ser unidas son presionadas por los electrodos colocados en la máquina soldadora de manera que hagan un buen contacto eléctrico.

Descripción

Se considera como un proceso de fabricación termoeléctrico, que se realiza por el calentamiento que experimentan los metales hasta alcanzar la temperatura de fusión debido a su resistencia al flujo de la corriente eléctrica. Debido al paso de está última a través de ellos, el calor generado provoca que comience un derretimiento en el punto donde están en contacto. El metal fundido de las dos piezas fluye, y estás por consiguiente se unen. Finalmente, cuando la corriente se apaga y el metal fundido se solidifica, se forma una conexión metálica sólida entre las dos piezas.

El término «Soldadura de Resistencia» se deriva del de la propiedad eléctrica de la resistencia del metal a ser soldado. Esta resistencia provoca el calor que se genera cuando la corriente fluye a través de él.

Ventajas

La sencillez del proceso es su principal ventaja, puesto que no requiere de una preparación especial de los materiales a unir.

La robustez del proceso, ya que es capaz de absorber tolerancias considerables en variables perturba-doras tales como exceso de gaps, suciedad en los materiales, atmósferas contaminadas, etc. En otras técnicas de soldadura, estás variables tendrían una influencia negativa determinante.

Alta velocidad de proceso, con tiempos de soldadura muy cortos y elevadas velocidades de paso de unos puntos a otros. Existe una gran flexibilidad y adaptabilidad al poder integrar las pinzas de soldadura en instalaciones robotizadas, capaces de ejecutar rutinas de trabajo muy diversas.

Usos

La soldadura por resistencia, y en particular la soldadura por puntos, está especialmente indicada para el sector automotriz, y particularmente para la soldadura de las carrocerías debido a los reducidos espesores de las láminas empleadas en las mismas. Otra aplicación también importante de la soldadura por resistencia, aunque no por puntos, es en la unión de varillas para formar mallas (por ejemplo las típicas vallas de cierre de obras).

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