Viga Anticolisión del Automóvil

La viga anticolisión del automóvil es el componente de seguridad central dentro de los parachoques delantero y trasero, diseñado para absorber la energía del impacto y proteger la estructura del vehículo y la seguridad de los pasajeros. Las vigas anticolisión se fabrican principalmente mediante estampado, laminado o extrusión, combinados con procesos de soldadura o remachado. Los procesos de fundición (como la fundición en arena o la fundición a presión) se utilizan con menos frecuencia en la fabricación de vigas anticolisión, ya que estas requieren ser ligeras, de alta resistencia y con geometrías específicas. El estampado o la extrusión son más adecuados para estos requisitos.
 

Proceso de Fabricación de la Viga Anticolisión

El proceso de producción de la viga anticolisión incluye principalmente los siguientes pasos:

Selección de Materiales

• Acero de Alta Resistencia (HSS):
  • Materiales comunes: Acero al boro, acero de doble fase (acero DP, como DP600, DP800) o acero avanzado de alta resistencia (AHSS).
  • Ventajas: Alta resistencia (resistencia a la tracción de 600-1500 MPa), costo moderado, representa aproximadamente el 70% del mercado.
  • Aplicaciones: Modelos económicos y de gama media, como Volkswagen, Toyota.
• Aleación de Aluminio:
  • Materiales comunes: Aleación de aluminio 6061 o 7075.
  • Ventajas: Ligero (aproximadamente 30-40% más ligero que el acero), resistente a la corrosión.
  • Aplicaciones: Modelos de gama alta o vehículos eléctricos, como Tesla, Audi.
• Materiales Compuestos (poco común):
  • Como plástico reforzado con fibra de carbono (CFRP), utilizado en superdeportivos o vehículos modificados de alta gama, extremadamente ligero pero costoso.
• Espesor: El espesor de las vigas anticolisión de acero es generalmente de 1.5-3 mm, y de aleación de aluminio de 2-4 mm.

Diseño y Planificación

• Requisitos Funcionales:
  • Absorber la energía del impacto (impacto a baja velocidad <16 km/h, impacto a alta velocidad >40 km/h).
  • Cooperar con la carcasa del parachoques y la caja de absorción de energía (crash box) para dispersar la fuerza del impacto.
  • Cumplir con las regulaciones, como los estándares chinos C-NCAP, europeos Euro NCAP o estadounidenses IIHS.
• Diseño CAD:
  • Utilizar software (como CATIA, SolidWorks) para diseñar modelos 3D, optimizar la forma de la sección transversal (comúnmente en forma de U, caja o corrugada).
  • Análisis de elementos finitos (FEA) para simular el rendimiento del impacto, asegurando la absorción de energía y la rigidez estructural.
• Ligereza: Reducir el peso optimizando el espesor del material y la geometría (viga de acero de aproximadamente 5-10 kg, viga de aluminio de aproximadamente 3-6 kg).

Proceso de Conformado

• Estampado (Stamping):
  • Proceso: Colocar la lámina de acero o aluminio en un troquel de estampado, conformando una estructura en forma de U o caja mediante una prensa hidráulica o mecánica (presión de 1000-5000 toneladas).
  • Ventajas: Alta precisión (±0.1mm), adecuado para la producción en masa.
  • Aplicaciones: El proceso más común, representa más del 80% de la producción de vigas anticolisión.
• Laminado (Roll Forming):
  • Proceso: La banda de acero o aluminio se conforma gradualmente en una sección transversal específica a través de rodillos continuos.
  • Ventajas: Adecuado para vigas largas, alta tasa de utilización del material.
  • Aplicaciones: Vigas anticolisión para vehículos comerciales o camiones.
• Extrusión (Extrusion):
  • Proceso: La aleación de aluminio se extruye a través de una extrusora (2000-5000 toneladas) para formar una sección transversal compleja (como una estructura hueca).
  • Ventajas: Ligero, adecuado para geometrías complejas.
  • Aplicaciones: Modelos de gama alta o vehículos eléctricos.
• Conformado en Caliente (Hot Forming):
  • Proceso: El acero al boro se calienta a 900°C y luego se estampa, obteniendo una resistencia ultra alta después del enfriamiento.
  • Ventajas: Alta resistencia, peso ligero.
  • Aplicaciones: Modelos con altos requisitos de seguridad, como Volvo, BMW.

Procesamiento y Ensamblaje

• Corte y Ajuste:
  • Utilizar corte por láser o corte por plasma para recortar los bordes, asegurando la precisión dimensional.
  • Taladrar o punzonar agujeros para instalar pernos o cajas de absorción de energía.
• Soldadura/Conexión:
  • Soldadura MIG/TIG: Conectar la viga anticolisión con la caja de absorción de energía o el marco del vehículo.
  • Remachado o conexión con pernos: Utilizado para vigas de aleación de aluminio, reduciendo la deformación térmica.
  • Soldadura por puntos: Común para vigas de acero, alta eficiencia.
• Refuerzos: Agregar placas de acero o nervaduras en áreas de alta tensión para mejorar la resistencia al impacto.

Tratamiento de Superficie

• Galvanoplastia/Galvanizado en Caliente: Recubrir las vigas anticolisión de acero con una capa de zinc (espesor de 10-20 μm) para prevenir la corrosión.
• Anodizado: Tratamiento superficial para vigas de aleación de aluminio, mejorando la resistencia a la corrosión y la estética.
• Recubrimiento en Polvo: Algunas vigas anticolisión se recubren con una capa anticorrosiva, resistente a altas temperaturas y a la corrosión química.