Soldadura por puntos parámetros

La soldadura por puntos por resistencia es un proceso de unión donde el calor se genera por la resistencia al paso de una corriente eléctrica a través de las piezas a unir, concentrada en un área pequeña mediante electrodos de cobre. Los parámetros fundamentales que determinan la calidad de la soldadura son la corriente de soldadura, el tiempo de aplicación, la fuerza ejercida por los electrodos, el espesor y tipo de material base, y la geometría de los electrodos. El control preciso de estos parámetros es indispensable para obtener una pepita (nugget) de tamaño adecuado y propiedades mecánicas satisfactorias, evitando defectos como salpicaduras, porosidad o falta de fusión.

Parámetros de proceso

Los parámetros típicos varían significativamente con el material y el espesor de las chapas. La siguiente tabla recoge valores orientativos para las combinaciones más comunes, incluyendo corriente, tiempo de soldadura y fuerza de electrodo. Se asume uso de electrodos de cobre refrigerados por agua y frecuencia de red de 50/60 Hz.

Material	Espesor de chapa	Corriente de soldadura	Tiempo de soldadura	Fuerza de electrodo	Diámetro del punto típico
Acero bajo carbono (DC01)	0,8 mm / 0.031 in	8 – 10 kA	0,14 – 0,20 s (8 – 12 ciclos a 60 Hz)	2000 – 2500 N / 450 – 562 lbf	4 – 5 mm / 0.157 – 0.197 in
Acero bajo carbono (DC01)	1,0 mm / 0.039 in	9 – 11 kA	0,18 – 0,24 s (11 – 14 ciclos a 60 Hz)	2200 – 2800 N / 495 – 630 lbf	5 – 6 mm / 0.197 – 0.236 in
Acero bajo carbono (DC01)	1,5 mm / 0.059 in	10 – 13 kA	0,26 – 0,34 s (16 – 20 ciclos a 60 Hz)	3000 – 4000 N / 674 – 899 lbf	6 – 7 mm / 0.236 – 0.276 in
Acero inoxidable AISI 304	0,8 mm / 0.031 in	6 – 8 kA	0,10 – 0,16 s (6 – 10 ciclos a 60 Hz)	2500 – 3000 N / 562 – 674 lbf	4 – 5 mm / 0.157 – 0.197 in
Acero inoxidable AISI 304	1,2 mm / 0.047 in	7 – 9 kA	0,14 – 0,20 s (8 – 12 ciclos a 60 Hz)	3500 – 4500 N / 787 – 1012 lbf	5 – 6 mm / 0.197 – 0.236 in
Aluminio AA 1050 (con limpieza de óxido)	1,0 mm / 0.039 in	18 – 22 kA	0,08 – 0,12 s (5 – 7 ciclos a 60 Hz)	3000 – 4000 N / 674 – 899 lbf	5 – 6 mm / 0.197 – 0.236 in

La resistencia eléctrica en la interfaz de las chapas, responsable del calor generado según la ley de Joule, depende además del material y su estado superficial. Para acero al carbono seco y limpio, la resistencia de contacto típica antes del colapso térmico está en el orden de 100 – 200 µΩ, mientras que para aluminio limpio puede ser inferior a 50 µΩ, lo que exige corrientes más altas para alcanzar la fusión.

Tolerancias típicas

Las tolerancias dimensionales de la soldadura por puntos afectan al posicionamiento, al diámetro del punto y a la penetración. El diámetro del punto de soldadura para chapas de 0.5 a 3 mm suele mantenerse dentro de una variación de ±0.5 mm / ±0.020 in respecto al valor nominal. La penetración de la pepita debe alcanzar entre el 30 % y el 70 % del espesor de cada chapa, con una dispersión admisible de ±10 %. En cuanto a la ubicación, la distancia mínima desde el centro del punto al borde de la chapa es de 2 veces el diámetro del punto; por ejemplo, para un punto de 5 mm / 0.197 in, la distancia al borde no debe ser inferior a 10 mm / 0.394 in. El espaciado entre puntos adyacentes no debe ser menor de 10 veces el espesor de la chapa más fina, lo que significa que para una chapa de 1 mm / 0.039 in la separación mínima es de 10 mm / 0.39 in.

Materiales aplicables

La soldadura por puntos es aplicable a una amplia gama de metales conductores. Los materiales más adecuados son:

• Acero de bajo carbono (contenido de carbono < 0,15 %). Es el material más favorable, ya que forma pepitas dúctiles y con baja tendencia al agrietamiento.
• Aceros inoxidables austeníticos (serie 300) y ferríticos. Son soldables con parámetros ligeramente reducidos en corriente respecto al acero al carbono, aunque los austeníticos requieren mayor fuerza de electrodo por su mayor resistencia eléctrica y menor conductividad térmica.
• Aluminio y sus aleaciones. Requieren potencias muy superiores (corrientes ≥ 18 kA), atmósfera y superficies libres de óxido, lo que suele exigir limpieza química o mecánica inmediata antes de la soldadura.
• Aceros recubiertos (cincados, cromados, niquelados). La soldabilidad depende del recubrimiento; los recubrimientos de níquel y cromo se sueldan relativamente bien, mientras que los de estaño y zinc requieren preparación especial para evitar la contaminación de los electrodos. Las chapas cincadas (galvanizadas) tienden a alear el cobre de los electrodos, reduciendo su vida útil.

Los materiales disímiles no son soldables por puntos en condiciones normales debido a las diferencias de punto de fusión, conductividad térmica y resistencia eléctrica.

Ventajas

El proceso de soldadura por puntos ofrece ventajas significativas en producción de grandes series: no utiliza material de aporte ni gas de protección, con lo que los costes operativos son bajos. El tiempo de soldadura es extremadamente corto, entre 0.01 s y 0.63 s, lo que permite ciclos de trabajo muy rápidos. La energía se concentra exclusivamente en el punto de unión, minimizando la distorsión térmica y el consumo energético global. Es fácilmente automatizable y robotizable, siendo el método predominante en la fabricación de carrocerías de automóvil. Además, se pueden soldar múltiples espesores simultáneamente, siempre que la relación de espesores no supere 3:1.

Limitaciones

La principal limitación es que solo es aplicable a uniones por solape, no a topes ni configuraciones en ángulo. El acceso de los electrodos a la zona de soldadura debe ser posible desde ambos lados de las chapas, lo que restringe geometrías complejas o piezas con cavidades cerradas. El espesor máximo práctico en acero es de aproximadamente 3 mm / 0.118 in, y aunque existen máquinas capaces de soldar hasta 32 mm, las corrientes requeridas y las deformaciones las hacen poco viables para uso general. La soldadura produce indentaciones superficiales y endurecimiento local, lo que puede comprometer el acabado estético y el comportamiento a fatiga. Los electrodos de cobre sufren desgaste progresivo y deben ser reemplazados o refrentados periódicamente, especialmente al soldar materiales recubiertos.

Guía de selección de parámetros

La selección de los parámetros de soldadura sigue una secuencia que parte del material y espesor de las chapas:

1. Determinar el diámetro del punto objetivo, normalmente entre 3 mm / 0.118 in y 12.5 mm / 0.50 in, en función del espesor más fino (aproximadamente 5 veces el espesor de la chapa más delgada).
2. Establecer la corriente de soldadura según tablas específicas del material. Como regla general, para acero al carbono se requieren entre 8 y 13 kA para espesores de 0.8 a 1.5 mm. Para acero inoxidable austenítico, reducir la corriente entre un 15 % y un 25 % respecto al acero al carbono del mismo espesor.
3. Fijar el tiempo de soldadura que asegure la fusión completa sin sobrecalentamiento. Los tiempos oscilan entre 0.08 s y 0.63 s, siendo más breves para espesores finos y materiales de baja resistividad.
4. Ajustar la fuerza del electrodo para garantizar un contacto eléctrico uniforme y contener el metal fundido. Valores típicos van de 1500 N a 5000 N (337 a 1124 lbf), incrementándose con el espesor y la resistividad del material.
5. Seleccionar el material y geometría del electrodo, generalmente cobre-cromo o cobre-berilio con diámetro de cara de 4 a 8 mm, dependiendo del tamaño de punto deseado y del tipo de material (punta esférica para aluminio, plana o troncocónica para acero).

Durante la puesta a punto, se suelda una muestra y se verifica la pepita mediante ensayo de desgarro o macrografía, ajustando corriente, tiempo y fuerza si es necesario.

Preguntas frecuentes (FAQ)

¿Qué espesores se pueden soldar por puntos?

La soldadura por puntos se aplica típicamente a chapas de 0,5 mm a 3 mm (0.020 a 0.118 in) de espesor, aunque existen máquinas capaces de soldar hasta 32 mm (1.25 in) con potencias especiales.

¿Qué corriente se necesita para soldar acero de 1 mm?

La corriente recomendada para acero bajo carbono de 1 mm (0.039 in) de espesor está entre 9 kA y 11 kA, con tiempos de soldadura de 0.18 a 0.24 segundos.

¿Cuál es el diámetro típico de un punto de soldadura?

El diámetro del punto varía entre 3 mm y 12.5 mm (0.118 a 0.5 in); para chapas de 1 mm (0.039 in) se obtienen puntos de 5 a 6 mm (0.197 a 0.236 in).

¿Cuánto dura un ciclo de soldadura por puntos?

Un ciclo completo, incluyendo apriete, soldadura y mantenimiento, dura entre 150 ms y 800 ms, con la fase de paso de corriente limitada a 10–630 ms (0.01–0.63 s).

¿Qué fuerza ejercen los electrodos durante la soldadura?

La fuerza de electrodo varía entre 1500 N y 5000 N (337 a 1124 lbf) para espesores de chapa de 0.5 a 3 mm, siendo mayor en materiales de alta resistencia eléctrica como los aceros inoxidables.

¿Cuál es la distancia mínima entre puntos de soldadura?

El espaciado mínimo entre centros de puntos adyacentes debe ser de 10 veces el espesor de la chapa más fina; así, en chapa de 1 mm (0.039 in), la separación es de al menos 10 mm (0.39 in).

Fuentes consultadas

• engineeringtoolbox.com: https://www.engineeringtoolbox.com/welding-temperatures-d_2186.html
• efunda.com: https://www.efunda.com/processes/metal_processing/welding.cfm
• manufacturingguide.com: https://www.manufacturingguide.com/en/motstandsbultsvetsning