En metalistería , el clinchado o unión por prensado es un proceso de conformado de chapa metálica en masa cuyo objetivo es unir láminas metálicas delgadas sin componentes adicionales, utilizando herramientas especiales para formar plásticamente un enclavamiento entre dos o más láminas. El proceso se realiza generalmente a temperatura ambiente , pero en algunos casos especiales las láminas pueden precalentarse para mejorar la ductilidad del material y evitar así la formación de grietas durante el proceso. El clinchado se caracteriza por una serie de ventajas sobre las tecnologías competitivas: [1]
Debido a que el proceso implica fuerzas relativamente bajas (que van desde 5 a 50 kN dependiendo del material a unir, el tipo de herramientas y el espesor de la chapa), el clinchado generalmente implica máquinas de tamaño reducido (a menudo portátiles). Las herramientas generalmente consisten en un punzón y una matriz. Hasta ahora se han desarrollado diferentes herramientas, que pueden clasificarse en herramientas redondas y rectangulares. Las herramientas de clinchado redondas incluyen: matrices ranuradas fijas, matrices partidas (con 2-4 sectores móviles) y matrices planas. Estas herramientas producen uniones redondas que muestran comportamientos mecánicos casi idénticos en todas las direcciones del plano. Cuando se adoptan herramientas redondas, se debe garantizar la integridad de la chapa en la unión para preservar un buen comportamiento mecánico de las uniones.
Por otra parte, las uniones clinchadas rectangulares presentan comportamientos que dependen de la dirección de la carga y ambas láminas se cortan intencionalmente a lo largo de la "dirección larga" para producir el enclavamiento. La elección de las herramientas está muy influenciada por:
Además, la elección de las herramientas de clinchado afecta en gran medida a la fuerza de unión y a la energía absorbida de una conexión clinchada, además de la fuerza de unión. Las herramientas rectangulares, por ejemplo, requieren fuerzas de unión menores que las herramientas redondas debido al cizallamiento del material, mientras que entre las herramientas de clinchado redondas, las matrices partidas requieren la fuerza de unión mínima y el mayor enclavamiento. [1]
Una ventaja del clinchado es la capacidad de unir chapas de metal prepintadas que se utilizan comúnmente en la industria de los electrodomésticos sin dañar la superficie pintada. El clinchado es un medio importante para sujetar paneles de aluminio, como capós y tapas de maletero, en la industria automotriz, debido a la dificultad de la soldadura por puntos del aluminio. [1]
El clinchado se utiliza principalmente en las industrias automotriz , de electrodomésticos y electrónica , donde a menudo reemplaza la soldadura por puntos . El clinchado no requiere electricidad ni enfriamiento de los electrodos comúnmente asociados con la soldadura por puntos. Al ser un proceso de unión mecánico, el clinchado se puede utilizar para unir materiales que no muestran conductividad eléctrica, como polímeros [2] [3] o compuestos de plástico y metal. [1] Además, no requiere una preparación del sustrato como la limpieza previa de las superficies que se requiere para los procesos de soldadura. Este hecho contribuye a reducir los costos de unión y el impacto ambiental (ya que no se requiere limpieza química). El clinchado no genera chispas ni humos. La resistencia de una unión clinchada se puede probar de forma no destructiva utilizando un instrumento de medición simple para medir el espesor restante en la parte inferior de la unión, del diámetro del botón producido dependiendo del tipo de herramientas empleadas. La expectativa de vida de las herramientas de clinchado es de cientos de miles de ciclos, lo que lo convierte en un proceso económico. Las conexiones clinchadas realizadas en láminas de aluminio tienen una mayor vida útil por fatiga en comparación con la soldadura por puntos. [1] [4]
El clinchado no requiere una limpieza previa de las superficies, necesaria antes de aplicar los adhesivos. El clinchado es un proceso de unión casi instantáneo (el tiempo de unión necesario es inferior a un segundo), mientras que la unión adhesiva suele requerir mucho más tiempo, debido principalmente al curado de la unión (hasta varias horas). Las uniones clinchadas se ven menos afectadas por los agentes ambientales y el efecto del envejecimiento.
Dado que el clinchado se basa en la deformación plástica de las láminas, está limitado por la conformabilidad del material de la lámina (ductilidad). La ductilidad del metal aumenta con la temperatura, por lo que se han desarrollado procesos de clinchado asistidos por calor que amplían la "capacidad de unión" del clinchado. Al aumentar la temperatura de unión se reduce la tensión de fluencia del material, por lo que se requiere menos fuerza de unión. Se utilizan diferentes sistemas de calentamiento para calentar las láminas antes del clinchado:
El calentamiento prolongado puede aumentar el tamaño del grano o provocar cambios metalúrgicos en las aleaciones, lo que puede alterar el comportamiento mecánico del material en el sitio de unión. [5]
El clinchado se ha utilizado ampliamente para unir metales dúctiles, incluidos los siguientes:
Recientemente se ha extendido a otros metales, como:
También se ha extendido a materiales no metálicos, como:
