Estrategias efectivas de prevención de corrosión para diseño de vehículos ligeros

Aligerar vehículos significa asegurar que se utilicen los materiales más ligeros adecuados para cada función en la fabricación de vehículos. Mediante el aligerado, los fabricantes buscan crear vehículos con mejor manejo y eficiencia de combustible que sus homólogos más pesados.

Algunos de los materiales utilizados presentan desafíos en la prevención de la corrosión, por lo que debe implementarse una estrategia de prevención de corrosión al perseguir el aligerado en la industria automotriz.

Estrategia para la reducción de peso del material

Se utiliza acero de alta resistencia para componentes estructurales del subsuelo con el fin de reducir el peso del automóvil. Al optar por un acero de alta resistencia de calibre más fino en lugar de un acero de menor resistencia y mayor grosor, los valores de rigidez pueden verse comprometidos.

El uso de acero de alta resistencia más fino ayuda a los diseñadores a lograr la reducción de peso requerida. Sin embargo, la corrosión se convierte en una preocupación, ya que una pieza de acero más fina puede fallar estructuralmente. El acero más fino puede verse afectado por la corrosión más rápido, alcanzando el grosor crítico en el que podrían producirse tales fallos, en comparación con un acero más grueso. Por tanto, se necesitan medidas adicionales para controlar la corrosión cuando se intenta lograr la reducción de peso utilizando acero de calibre más fino.

Cuatro factores principales son responsables de la resistencia global a la corrosión: material, diseño, proceso de fabricación y post-recubrimiento.

Tipos de corrosión:

Cuatro tipos de corrosión son importantes en el caso de componentes estructurales del subsuelo: por grietas, picaduras, galvánica y cosmética. (Lea también: Los 8 tipos más comunes de corrosión en metales.)

Corrosión por grietas se asocia normalmente con pequeños volúmenes de solución estancada o electrolito que queda atrapado en grietas de juntas o en depósitos superficiales y costras.

Corrosión por picaduras es un ataque localizado, generalmente causado por cloruros al formarse picaduras, que resulta en una superficie rugosa. La corrosión por grietas y picaduras puede llevar a la perforación del acero y fallos funcionales prematuros.

Corrosión galvánica ocurre cuando metales disímiles están en contacto entre sí. Por ejemplo, un componente de aluminio en contacto con uno de acero puede corroerse, o sacrificarse, para proteger el componente de acero.

La corrosión que se inicia en una superficie visible de un vehículo, generalmente en puntos afilados o arañazos en un post-recubrimiento, se llama corrosión cosmética. En la mayoría de los casos, la corrosión cosmética es estética; sin embargo, puede conducir posteriormente a daños más graves, incluida la perforación.

Grados de acero

Existen varios grados de acero disponibles para componentes estructurales automotrices.

• Aceros bajos en carbono, conformables, tienen límites elásticos hasta 260 MPa.
• Aceros resistentes a abolladuras tienen límites elásticos hasta 280 MPa.
• Aceros de alta resistencia tienen límites elásticos hasta 830 MPa.
• Aceros de ultra alta resistencia tienen resistencias a la tracción hasta 1500 MPa.

La mayoría de estos tipos de acero pueden suministrarse con un recubrimiento metálico, como zinc, hierro-zinc o aluminio, para una protección mejorada contra la corrosión.

Recubrimientos

Los componentes estructurales del subsuelo normalmente se recubren para proporcionar una primera línea de defensa contra la corrosión. Los recubrimientos comúnmente utilizados incluyen conversión, cera de fusión en caldo, electroforesis, metálicos, orgánicos, autodeposición y polvo. Los recubrimientos de conversión fosfato se emplean para mejorar la adherencia de la pintura, mejorando indirectamente la resistencia a la corrosión.

Recubrimientos como una base epoxi seguida de una capa superior epoxi se usan a menudo en vehículos comerciales.

Los recubrimientos en polvo de epoxi, poliéster e híbridos son comunes para componentes del subsuelo. El inconveniente de los recubrimientos en polvo es que no pueden usarse en secciones interiores debido a problemas de acceso.

En el caso de llantas, se requiere una capa superior acrílica sobre el recubrimiento epoxi para una mejor resistencia a la intemperie, que de otro modo podría resultar en marcas blancas calcáreas en el recubrimiento y pérdida posterior de parte de su resistencia a la corrosión. (Lea también: Cómo los recubrimientos metálicos protegen los metales de la corrosión.)

Procesos de fabricación y consideraciones de diseño

El subsuelo de un vehículo se fabrica ensamblando muchos componentes. Los procesos utilizados para fabricar los componentes y los métodos usados para unirlos juegan un papel significativo en la resistencia a la corrosión del subsuelo. Al diseñar piezas y uniones, es de suma importancia asegurar que los recubrimientos accedan a las piezas y uniones individuales. Normalmente se proporcionan aberturas en las piezas para acceso del recubrimiento y drenaje. Las aberturas deben ubicarse estratégicamente para no comprometer la integridad estructural.

Normalmente, el recubrimiento electroforético usado para el subsuelo carece de la capacidad de depositar recubrimiento en una sección larga y cerrada. Un enfoque para superar este problema es tener orificios a lo largo de la sección. El recubrimiento logrado dentro de la sección depende de la ubicación, tamaño y frecuencia de los orificios. Del mismo modo, se requieren orificios para que la entrada de cera de fusión en caldo o polvo sea posible en una sección cerrada.

Pruebas de corrosión

Las pruebas de corrosión deben simular las condiciones de servicio en campo lo más fielmente posible y pueden dividirse en dos grandes clases: pruebas de laboratorio aceleradas y pruebas de campo. Las pruebas de laboratorio pueden implicar la prueba de pequeños especímenes de cupón o la prueba de un componente completamente ensamblado. Las pruebas de campo pueden incluir la prueba de especímenes adheridos a vehículos sometidos a una longitud específica de servicio en campo. (Lea también: Evaluación de corrosión: 8 tipos de pruebas que ayudan a los ingenieros.)

Conclusión

El aligerado de vehículos puede utilizar varias técnicas. Cuando se logra usando acero más ligero, abre la puerta a posibles problemas de corrosión. Planificando la posibilidad, conociendo los tipos de acero y corrosión, usando los recubrimientos adecuados en los lugares correctos y asegurando pruebas adecuadas, los fabricantes pueden prevenir que los problemas de corrosión afecten a sus vehículos.