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Construcción con Acero Liviano: 7.1 Soldadura y Clinching

29/07/2013 | En el rubro de fijaciones existen diversas instancias:

A. Fijaciones de soleras y montantes para la confección de paneles
B. Fijaciones entre perfiles dentro del panel
C. Fijaciones entre paneles y estructura de entrepiso y techo en el momento del
montaje
D. Fijaciones de placas exteriores e interiores a la estructura
E. Fijaciones temporarias de los paneles a las fundaciones
F. Fijaciones definitivas de la estructura a la fundación (Anclajes)

De estas instancias, algunas podrán ser resueltas con distintos métodos, mientras que para otras, determinadas por su ubicación y/o tipología, las posibilidades de fijación son limitadas.
A continuación desarrollaremos los métodos más comunes de fijación, en especial el de tornillos siendo que es el más recomendable y el más utilizado.

Soldadura
El acero galvanizado puede unirse con soldadura de punto o soldadura continua.
Soldar perfiles galvanizados puede ser un método de unión económico, sobre todo si se realiza en un taller o fabrica de paneles. Aunque ambos tipos de soldadura volatilizan el recubrimiento de zinc sobre el acero, la soldadura de punto es un método mucho mas localizado que la continua, ya que esta quita el zinc de una zona relativamente amplia. Esta zona desprotegida por el proceso de soldadura deberá ser recubierta nuevamente con pinturas ricas en zinc, necesitándose para esta tarea mucha Supervisión y Mano de Obra.

Clinching
El Clinching o AutoRemachado es un método simple para unir dos o más chapas metálicas entre si, tales como soleras, montantes, etc. Es un proceso en donde las partes se unen por deformación plástica en frío. La unión se genera cuando la presión que ejerce el punzón dentro de la matriz alcanza un valor determinado, haciendo que una parte del material fluya lateralmente formando la traba de unión con la chapa de abajo.

La característica de este sistema es que el mismo metal a unir provee la unión sin generación de calor, ruido o agregado de otros componentes. Con este método se obtiene una unión de alta calidad en cuanto a su aspecto, resistencia y repetitividad.

El Clinching se utiliza desde hace varias décadas en la Industria Automotriz y de Electrodomésticos como un sustituto del engrafado, los tornillos, remaches, y la soldadura de punto.

En el año 1982 se introduce en el mercado una herramienta de mano desarrollada específicamente para el Steel Framing, habiendo evolucionado al día de hoy en distintos modelos para la fabricación de paneles, cabriadas, o montaje en obra. En Junio de 1998, y luego de intensos y numerosos ensayos realizados (corte, arrancamiento, etc.), el Comité de Evaluación del ICBO (International Conference of Building Officials) según el acta AC137 de este Organismo, dispuso aceptar formalmente el sistema de Clinching o AutoRemachado como método aprobado de uniones a realizarse en el Steel Framing.

Los ensayos efectuados al día de hoy indican que la capacidad estructural de este tipo de unión es proporcional al diámetro del clinch, la tensión de fluencia del acero, y el espesor de las chapas a unir. El modo típico de falla del clinchinges por desgarramiento de la chapa alrededor de la unión, habiéndose notado también que este sistema se comporta de manera excelente en situaciones de cargas cíclicas.

En las uniones de chapas con un espesor menor o igual a 0,89 mm la tensión de fluencia del acero es muy cercana a la resistencia estructural del clinch, y por lo tanto, comparable a otros tipos de uniones. Para espesores de chapa mayores, tales como 1,24 mm / 1,60 mm / etc., se deberá aumentar el tamaño de la punta del clinch de manera de poder alcanzar los valores de resistencia del atornillado.

Para quien utiliza actualmente tornillos autoperforantes, la norma es utilizar un clinch por cada tornillo en chapas de espesor hasta 1,24 mm y 4 clinchs por cada 3 tornillos para espesores mayores, siempre y cuando se este utilizando el modelo de herramienta liviano y portátil.

En caso de utilizarse equipos mas pesados (ej. suspendidos del techo de una fabrica), la regla de diseño es un clinch por tornillo. Los valores estructurales que se obtienen con la unión por clinching encajan cómodamente con los espesores de chapa que se utilizan en la construcción con Steel Framing.

Dado que los usuarios habituales de esta tecnología son grandes corporaciones, existe una cantidad importante de ensayos, configuración de equipos y procedimientos particulares de cada fabricante, a quienes es aconsejable solicitar asesoramiento para aplicaciones especificas.

Deberán tenerse en cuenta las siguientes características del sistema:

  • A mayor tamaño del clinch mayor es la capacidad estructural de la unión. Para obtener mayor tamaño del clinch se necesitan equipos de mayor tamaño, limitándose la capacidad de acceso de la herramienta al punto a ser unido. El equipo declinchingnecesita tener acceso de ambos lados de la unión. Esto significa que no es un proceso ciego, y que los perfiles cerrados y situaciones de acceso complicado requerirán cambios en el diseño.
  • Se pueden efectuar uniones entre 2 o mas materiales iguales o distintos con espesor total de elementos a unir entre 0,1 mm hasta 10 mm.
  • Es un método de unión ideal para el acero galvanizado o prepintado ya que no daña el recubrimiento. Luego de cientos de miles de clinchs es necesario cambiar el punzón y/o la matriz debido al desgaste en los mismos, producido entre otras razones por el zinc que se le adhiere y perjudica el encastre punzón / matriz.
  • No produce protuberancias como lo hacen las cabezas de los tornillos o remaches, obteniéndose un apoyo de la placa de yeso mas plano.
  • Se elimina la necesidad de comprar, almacenar y transportar tornillos, así como el riesgo de perforar lo que no corresponde.
  • No genera fatiga térmica en las piezas a unir, lo que constituye una característica muy importante en situaciones de fuego.
  • El control de calidad de la unión es no destructivo, simple y confiable, consistiendo en medir los diámetros de la impronta superior e inferior, y el espesor de los elementos unidos en el centro de la impronta.

Tipos de Clinching

Hay dos tipos básicos de clinchingsegún sea la forma de la impronta: redonda o rectangular. En ambos casos la función del equipo es usar al punzón para forzar el acero a través de las distintas capas, seguida de una expansión del material por debajo de la punta del punzón, de manera que no pueda volver.

En el clinch redondo y en algunos rectangulares, el punzón no desgarra el metal de manera que el área de acero en la zona de unión no disminuya, como ocurre con otro tipo de fijaciones. La energía requerida para accionar las herramientas de clinching puede ser eléctrica, hidráulica, o neumática, existiendo modelos de mano para aplicaciones de chapa fina.

  • Clinch rectangular: en la mayoría de los casos este clinch ejecuta un corte en la capa de acero inferior, seguido de una presión que produce el desplazamiento lateral y por lo tanto el mecanismo de trabado. La acción de corte del punzón en este tipo de union reduce la fuerza necesaria para ejecutar el proceso, permitiendo a los fabricantes producir herramientas de mano mas livianas. Con este tipo declinch se puede lograr una buena resistencia a la rotación relativa entre capas, por lo que es recomendable en situaciones donde se utilizara una única unión. Se debe tener especial cuidado con la orientación del rectángulo de la impronta ya que la mayor capacidad de resistencia al corte esta dada en forma perpendicular al lado largo del rectángulo.

 

  • Clinch redondo : como su nombre lo sugiere se caracteriza por tener una impronta redonda del lado del ingreso del punzón, y un botón redondo del lado opuesto. En este tipo de clinch la traba se produce en los 360ºde la circunferencia. Esta unión es impermeable al paso del agua y su performance ante cargas cíclicas, como los grandes vientos o sismos es excelente. Actualmente en el mercado hay herramientas de mano muy convenientes en tamaño y precio para el armado de paneles y cabriadas.