Ahora el acero al cromo ferrítico y el martensítico se pueden unir con faclidad, incluso cuando están endurecidos

Unión fiable de aceros al cromo de resistencia ultra alta mediante tecnología láser

Martin Dahmen, ingeniero, y Dirk Petring, doctor en el departamento de Macro Joining and Cutting Group en el Fraunhofer Institut28/11/2014
Increíblemente ligero y resistente a los impactos, pero a menudo imposible de soldar: así es el acero al cromo de resistencia ultra alta que hasta ahora, no se podía unir de forma fiable con láser debido a su alto contenido de carbono.

En el marco del proyecto de investigación Secomal, el Instituto Fraunhofer de Tecnología Láser ILT de Aquisgrán, Alemania, ha determinado los parámetros y ventanas de proceso para la soldadura láser de tres aceros al cromo de resistencia ultra alta: ferrítico puro, ferrítico-martensítico y martensítico puro con un contenido de carbono entre 0,02 y 0,46% en masa. Endurecidos, alcanzan una resistencia a la tracción hasta 2 GPa con una extensión a la fractura del 10%. Su resistencia inherente a la corrosión hace que estos aceros resulten ideales para la fabricación de vehículos.

Ahora, los materiales con el menor y mayor contenido de carbono —el acero al cromo ferrítico y el martensítico, respectivamente— se pueden unir con faclidad, incluso cuando están endurecidos. Según señala el ingeniero Martin Dahmen, investigador del Fraunhofer ILT: “Sólo el acero inoxidable martensítico de grado 1.4021, con un contenido medio de carbono del 0,21%, plantea dificultades”. Según la publicación, se recomienda precalentar el acero martensítico antes de soldarlo y después templarlo –es decir, calentar localmente la zona de soldadura– para mejorar la dureza en la zona afectada por el calor.

Los aceros endurecidos pueden templarse hasta 450 °C sin que ello provoque pérdida de calidad. En principio, todos los tipos de haces láser son adecuados para soldar materiales; ahora bien, puesteo que el láser debe producir bordes de costuras paralelos, Dahmen recomienda utilizar únicamente fuentes de haces brillantes y láseres de CO2.

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Microestructura de soldadura en 1.4034. Foto: Fraunhofer ILT, Aquisgrán, Alemania.

¿Qué diferencia hay entre la soldadura con láser y la soldadura con gas activo de metal (MAG)? “Mediante un tratamiento térmico apropiado, el acero al cromo endurecido puede unirse sin dificultad, a excepción del 1.4021”, afirma el investigador del ILT. “Por otro lado, la soldadura MAG es problemática debido a la entrada de alta energía resultante en las zonas de unión, incluso con un tratamiento térmico adecuado”.

El Fraunhofer ILT presentará los beneficios en la práctica de la soldadura láser con su demostración de un pilar B de acero de resistencia ultra alta soldado al faldón lateral de un vehículo. “Queremos demostrar que la soldadura láser de materiales de resistencia ultra alta es una alternativa viable a los aceros al boromanganeso”, señala Dahmen.

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Imagen 2: Fraunhofer ILT ha demostrado que la soldadura por láser se puede utilizar de forma fiable en aceros al cromo martensíticos endurecidos por presión.

Proyecto de investigación conjunta Secomal

El objetivo de este proyecto de investigación es estudiar de qué manera se pueden utilizar las soldaduras láser y MAG para soldar por fusión aceros inoxidables de resistencia ultra alta con estructura martensítica. Secomal es un proyecto de investigación en colaboración del Fraunhofer ILT y el Laboratorio de Materiales y Tecnología de Unión (LWF) de la Universidad de Paderborn, el Instituto Fraunhofer de Durabilidad Estructural y Fiabilidad de Sistemas LBF y el fabricante siderúrgico Outokumpu Nirosta. Está financiado por el Ministerio Federal Alemán de Asuntos Económicos y Energía (BMWi), la Federación Alemana de Asociaciones de Investigación Industrial Otto von Guericke e.V. (AiF), y la Asociación para la Investigación de Aplicaciones del Acero (Fosta).

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