UD1: Concepción, diseño y fabricación de una carrocería y propiedades de los materiales

Fichas de vocabulario técnico sobre el proceso de diseño y fabricación de carrocerías de automóviles, tecnologías avanzadas de unión, ensayos mecánicos y propiedades microestructurales de los materiales metálicos.

Análisis de mercado (Fase A)

Fase inicial en la que el departamento de marketing realiza estudios de mercado, evalúa la competencia de modelos similares y define el qué y para quién del vehículo eligiendo una idea final.

Fase de concepción (Fase B)

Fase que establece la definición estética exterior e interior mediante un pliego de condiciones técnicas (motorización, habitabilidad, proporciones y silueta) y el desarrollo de bocetos iniciales y modelos 3D.

MEF (Método de Elementos Finitos)

Herramienta computacional empleada en el diseño para evaluar el comportamiento estructural de la carrocería en servicio e impacto antes de construir prototipos físicos.

Estampación

Proceso general de conformado que somete una chapa plana a compresión entre matriz y punzón mediante prensa para transformarla en un cuerpo hueco mediante deformación plástica.

Estampación en caliente

Proceso de conformado realizado por encima de la temperatura de recristalización en aceros ultraresistentes, seguido de un enfriamiento rápido en troqueles para obtener piezas ligeras y resistentes.

Embutición

Tipo específico de estampación sin arranque de viruta que transforma una chapa plana en una pieza hueca tridimensional (vaso, cilindro o caja) mediante matriz, pisador y punzón.

Pisador

Elemento de la matriz de embutición que sujeta la chapa periféricamente para evitar el pandeo o abombamiento mientras el punzón empuja el material hacia la cavidad.

Tailored Blank

Elemento estructural constituido por dos o más formatos de acero que combina espesores y composiciones diferentes en una sola pieza para situar el material justo según los esfuerzos de cada zona.

TWB (Tailored Welded Blanks)

Formatos en los que se unen piezas de diferentes calidades y espesores mediante soldadura láser de alta potencia para formar un desarrollo único antes de su estampación.

TRB (Tailored Rolled Blanks)

Formatos laminados en los que se obtiene una chapa de espesor variable y continuo directamente durante el proceso de laminación de la bobina previa a la estampación.

Hidroconformado

Proceso de conformación plástica en frío que utiliza la presión de un fluido hidráulico en el interior de un tubo para expandirlo contra las paredes de una matriz cerrada.

Crash box

Componentes tubulares hidroconformados ubicados entre la traviesa y los largueros, diseñados para colapsar y absorber energía eficazmente mediante zonas de deformación programada.

Perfilado

Proceso continuo de conformado en frío donde una bobina de chapa atraviesa trenes de rodillos sucesivos que doblan el material progresivamente para obtener piezas rectas con un aprovechamiento del $80\,\%$.

Spring-back

Recuperación elástica o variación geométrica que experimenta una pieza metálica al cesar la fuerza de conformación, especialmente acusada en aceros de ultra alta resistencia.

Tecnología híbrida

Combinación en un mismo componente estructural de metal (acero o aluminio), que aporta resistencia y ductilidad, con plástico inyectado, que aporta rigidez geométrica y libertad de formas.

LWRT (Low Weight Reinforced Thermoplastics)

Termoplástico ligero reforzado con fibra de vidrio, un $30\,\%$ más ligero que los plásticos habituales, empleado en piezas exteriores de carrocería para aislamiento y protección contra impactos.

MIG (Metal Inert Gas)

Soldadura por arco eléctrico bajo gas inerte protector (argón, helio o mezclas) con electrodo consumible, empleada prioritariamente para aleaciones no ferrosas como el aluminio.

MAG (Metal Active Gas)

Soldadura por arco eléctrico bajo gas activo protector ($\text{CO}_2$ o mezclas con oxígeno) con electrodo consumible, adecuada para la unión de aceros y metales ferrosos.

Transferencia por cortocircuito

Modo de transferencia en MIG/MAG donde el alambre toca el baño de $40$ a $200\,\text{veces/s}$, trabajando a baja tensión ($15\text{--}20\,\text{V}$) y corriente ($50\text{--}150\,\text{A}$), idóneo para espesores finos.

Transferencia en spray

Modo de transferencia en MIG/MAG caracterizado por un arco continuo y luminoso donde el hilo proyecta finas gotas axiales a alta tensión ($25\text{--}40\,\text{V}$) e intensidad ($150\text{--}500\,\text{A}$) con gas argón.

Transferencia por arco pulsado

Variante de la transferencia spray que combina una corriente base de mantenimiento con picos pulsados periódicos para desprender gotas sin cortocircuito con bajo aporte térmico en espesores finos.

Soldadura por resistencia (RW)

Sistema de soldadura sin material de aporte basado en el efecto Joule, que genera calor al atravesar una alta corriente eléctrica a través de las chapas presionadas por dos electrodos.

Ciclo a-f-s-c de soldadura por resistencia

Secuencia temporal de ejecución de un punto: acercamiento (a), forja o paso de corriente/soldadura (f), forjado final con presión reforzada (s) y enfriamiento/apertura de electrodos (c).

MIG-Brazing

Soldadura heterogénea fuerte que utiliza hilo de base cobre fundido por capilaridad a baja temperatura ($\text{CuSi}$ a $1026\,^\circ\text{C}$ o $\text{CuAl}$ a $1046\,^\circ\text{C}$) sin llegar a fundir el acero base.

Remaches sólidos

Elementos de unión mecánica con cuerpo cilíndrico de alma llena y cabeza preformada, cuya segunda cabeza se conforma por recalcado plástico requiriendo acceso por ambas caras.

Remaches ciegos

Elementos de fijación tubular dotados de un mandril o vástago interior con muesca de rotura calibrada que permite realizar la unión con acceso por un único lado de la pieza.

Remaches autoperforantes

Remaches que perforan y unen chapas (principalmente de aluminio) en una sola operación mecánica mediante un conjunto de punzón y matriz sin necesidad de taladro previo.

Clinchado

Técnica de conformación local en frío que une chapas solapadas mediante punzón y matriz creando un botón de enclavamiento geométrico sin remaches, calor ni taladrado previo.

Bajo-corte (en clinchado)

Interpenetración o enganche mecánico horizontal que adquiere la chapa superior dentro de la cavidad ensanchada de la chapa inferior, factor clave de la resistencia de la unión.

Engatillado

Unión en frío realizada mediante el plegado sucesivo de los bordes perimetrales de una chapa sobre otra (de $0{,}5$ a $0{,}9\,\text{mm}$), típica del ensamblado de paneles exteriores de puertas.

Elasticidad

Propiedad mecánica por la cual un material sometido a una carga se deforma proporcionalmente a esta y recupera completamente su forma original al cesar el esfuerzo.

Plasticidad

Capacidad de un material de adquirir deformaciones permanentes y continuadas sin llegar a la rotura ni recuperar su geometría inicial una vez retirada la carga.

Maleabilidad

Propiedad de los metales que les permite deformarse plásticamente para extenderse y conformar láminas delgadas mediante esfuerzos de compresión.

Ductilidad

Propiedad mecánica que capacita a un material para estirarse longitudinalmente y transformarse en alambres o hilos finos sometido a esfuerzos de tracción.

Dureza

Resistencia u oposición intrínseca que presenta un cuerpo a ser penetrado, rayado o abrasionado en su superficie por otro elemento más duro.

Fatiga mecánica

Fenómeno de degradación progresiva y rotura repentina de un componente metálico sometido a esfuerzos cíclicos variables de valor inferior a su resistencia nominal a la rotura.

Tenacidad

Capacidad de un material de absorber trabajo y deformarse plásticamente bajo tensiones o golpes bruscos continuados antes de experimentar la fractura.

Fragilidad

Cualidad de los materiales que rompen bruscamente sin apenas experimentar deformación plástica previa al superar su límite de resistencia.

Resiliencia

Medida de la energía absorbida por unidad de volumen por un cuerpo ante un choque o impacto dinámico antes de alcanzar la fractura.

Estricción

Reducción localizada y pronunciada de la sección transversal de una probeta de tracción antes de su ruptura, correspondiente al tramo final del endurecimiento por deformación.

Ensayo Brinell

Método de dureza estático que comprime una bola esférica de acero o carburo ($1$, $2{,}5$, $5$ o $10\,\text{mm}$) con cargas de hasta $3000\,\text{kgf}$ calculando la dureza por el área del casquete impreso.

Ensayo Vickers

Método de dureza que emplea como penetrador una pirámide de diamante de base cuadrada con ángulo entre caras de $136^\circ$, midiendo el valor medio de las diagonales de la huella.

Ensayo Rockwell

Método directo y rápido de medición de dureza que calcula directamente la profundidad neta de penetración tras aplicar una precarga de $10\,\text{kp}$ seguida de una sobrecarga normalizada.

Ensayo Leeb (HL)

Método dinámico y portátil de dureza que calcula el valor a partir de la pérdida de energía y velocidad de rebote de un cuerpo percutor tras chocar contra la superficie ensayada en $2\,\text{segundos}$.

Péndulo Charpy

Dispositivo oscilante provisto de una maza que golpea por flexión una probeta normalizada entallada para cuantificar su resiliencia y observar la transición de fractura dúctil a frágil.

Ensayo Erichsen

Ensayo tecnológico de conformabilidad que evalúa la aptitud de las chapas para la embutición midiendo el avance en milímetros de un punzón esférico hasta la aparición de la primera fisura.

Estructura BCC

Estructura cristalina cúbica centrada en el cuerpo constituida por un átomo en cada uno de los ocho vértices del cubo y un átomo central (presente en el $\text{Fe}$, $\text{Ti}$, $\text{V}$, $\text{Cr}$).

Estructura FCC

Estructura cristalina cúbica centrada en las caras conformada por átomos situados en los vértices del cubo y en el centro geométrico de cada una de sus seis caras (ej. $\text{Cu}$, $\text{Al}$, $\text{Au}$).

Dislocación

Defecto lineal o unidimensional de la red cristalina en torno a átomos desalineados cuyo desplazamiento coordinado permite el deslizamiento atómico y la deformación plástica.

Acritud

Aumento significativo de la dureza y resistencia mecánica de un metal acompañado de una disminución de la ductilidad producido por la multiplicación de dislocaciones durante la deformación en frío.

Recristalización

Fenómeno térmico en el que se nuclean y crecen nuevos granos equiaxiales libres de tensiones que sustituyen la estructura deformada, restaurando la ductilidad original del metal.

Sinterización

Proceso de fabricación que prensa polvo metálico en moldes para obtener una preforma en verde y posteriormente la calienta por debajo del punto de fusión para consolidar las partículas.

Trefilado

Proceso de conformado en frío consistente en hacer pasar alambre por orificios decrecientes (hileras) mediante esfuerzos continuos de tracción para aumentar su longitud y reducir su diámetro.