Tecnologías
Soldadura del polímeros
La soldadura de los polímeros es un proceso fundamental en la industria moderna que permite unir diferentes tipos de plásticos y materiales poliméricos. Este método se ha vuelto cada vez más relevante debido a la creciente demanda de soluciones duraderas y eficientes en la fabricación de productos. A través de la soldadura, se pueden crear uniones fuertes y resistentes que son esenciales para garantizar la integridad estructural de los componentes en diversas aplicaciones, desde la automoción hasta la electrónica.
Existen varios métodos de soldadura de polímeros, cada uno con sus propias características y ventajas. Algunos de los más utilizados incluyen la soldadura por ultrasonido, que utiliza vibraciones de alta frecuencia para generar calor y fundir las superficies a unir; la soldadura por calor, que implica la aplicación de calor directo a los bordes de los materiales; y la soldadura por solvente, que utiliza un agente químico para disolver las superficies y permitir que se fusionen. La elección del método adecuado depende de factores como el tipo de polímero, el grosor de las piezas a unir y las condiciones de uso final del producto.
Además, la soldadura de polímeros no solo se limita a la unión de piezas, sino que también puede ser utilizada para reparar componentes dañados, lo que ofrece una opción sostenible y económica en comparación con el reemplazo total de los productos. Por lo tanto, entender y dominar las técnicas de soldadura de polímeros es esencial para los profesionales del sector, ya que contribuye a la innovación y mejora de procesos en la fabricación de artículos de plástico.
¿Qué materiales plásticos son soldables?
Los distintos materiales plásticos del mismo tipo se pueden unir mediante diversos métodos. La soldadura es un proceso de unión bastante común, especialmente cuando el pegado no proporciona una unión suficiente o duradera.Soldadura de materiales plásticos No se trata de una unión superficial, sino de una unión profunda de materiales. Sin embargo, esto solo ocurre con los llamados materiales termoplásticos (que se deforman con el calor). Los elastómeros y las resinas termoendurecibles no son soldables.
- Materiales termoplásticos: Estos materiales están compuestos principalmente por cadenas moleculares lineales que, al calentarse, se deslizan unas sobre otras, lo que hace que el material plástico sea moldeable y soldable.
- Elastómeros: Estos consisten en cadenas moleculares dispuestas en redes poco compactas que recuperan su estado original en cuanto se elimina el efecto del calor. Por lo tanto, la soldadura no puede provocar deformaciones.
- Resinas termoendurecibles: Estas consisten en cadenas moleculares dispuestas en redes densamente entrelazadas. El calor descompone su estructura, lo que imposibilita su fusión y soldadura.
Materiales termoplásticos
En principio, solo los materiales termoplásticos idénticos pueden soldarse de forma homogénea ( uniforme ). Con la excepción del PTFE, todos los materiales termoplásticos pueden soldarse. Sin embargo, existen diferencias específicas entre los distintos plásticos que son propias de cada material:
- ABS (acrilonitrilo butadieno estireno).
- Fácil de soldar con buenos resultados. La temperatura de soldadura oscila entre 270 y 310°C.
- El poliestireno (PS)
- es un material que también se puede soldar fácilmente con buenos resultados. La temperatura de soldadura oscila entre 270 y 310°C.
- El PP (polipropileno)
- requiere un control preciso de la temperatura y la duración del calentamiento, ya que tiende a quemarse muy rápidamente. La temperatura de soldadura oscila entre 230 y 280°C.
- El polietileno (PE)
- se soldará fácilmente con buenos resultados, pero no se puede pegar con adhesivos tradicionales. La temperatura de soldadura oscila entre 220 y 280°C.
- El PVC (cloruro de polivinilo)
- requiere un control preciso de la temperatura y el tiempo de calentamiento, ya que tiende a quemarse muy rápidamente, produciendo ácido clorhídrico. La temperatura de soldadura oscila entre 250 y 280°C.
- El PMMA (polimetilmetacrilato)
- se conoce comúnmente como vidrio acrílico. Es fácilmente soldable y ofrece buenos resultados. La temperatura de soldadura oscila entre 120 y 180°C.
- El policarbonato (PC)
- es un material que se suelda fácilmente y ofrece buenos resultados. La temperatura de soldadura oscila entre 270 y 310°C.
Factores influyentes
Diversos factores externos pueden influir en la soldabilidad de los materiales plásticos:
Factores negativos
- Aditivos, como los retardantes de llama: Los aditivos protegen los plásticos de la descomposición por influencias externas, pero esto también significa que pueden dificultar el procesamiento del plástico mediante ultrasonidos.
- Humedad (especialmente en el caso de las poliamidas): Si el plástico tiene un alto nivel de humedad, esta puede evaporarse durante la soldadura, lo que provoca la formación de burbujas de gas en la zona de unión y, en consecuencia, cordones de soldadura porosos.
Factores positivos
- Fibras de vidrio: aumentan la rigidez, la viscosidad y la resistencia del material plástico y, en consecuencia, mejoran la conducción del sonido, especialmente en plásticos semicristalinos.
- Esferas de vidrio: aumentan la resistencia a la compresión del material plástico y, en consecuencia, mejoran la conducción del sonido, especialmente en plásticos semicristalinos.
Soldadura de materiales plásticos
Ya sean mandos a distancia para televisores, cartuchos de impresora o juguetes infantiles, muchos de nuestros objetos cotidianos están hechos de plástico. Para garantizar una conexión segura, sólida y (si es necesario) hermética entre las piezas, se utilizan procesos de sellado y unión por ultrasonidos.
Soldadura ultrasónica de materiales plásticos
La soldadura ultrasónica crea uniones resistentes entre dos o más materiales del mismo tipo y entre dos o más materiales de tipos diferentes. Es especialmente adecuada para soldar materiales termoplásticos.
Soldadura por infrarroja
Tambien llamada soldadura Infrared (IRW) es una técnica de soldadura térmica sin contacto capaz de producir soldaduras muy fuertes y herméticas en piezas termoplásticas. Es muy similar a la soldadura de placa caliente, pero sin contacto y utiliza como fuente de calor la luz infrarroja para fundir la interfaz de soldadura. Respecto a la placa caliente es más costoso y es difícil lograr soldaduras consistentes, particularmente en partes geométricamente complejas. El principios de su funcionamiento se basan en el calentamiento de objetos con ayuda de radiación infrarroja (ondas electromagnéticas de 2-8 µm). La radiación infrarroja es una radiación electromagnética que se transmite en forma luz negra o roja (la radiación infrarroja en el diapasón invisible ("luz negra") es seguro para la salud y permite al técnico supervisar el proceso de soldadura en vivo.). Los emisores de infrarrojos son tipicos bulbos de vidrio que generan la energía infrarroja. Los átomos oscilantes dentro de los conductores calentados dentro de cada emisor o "bombilla" emiten ondas electromagnéticas. Generalmente , los átomo producen diferentes frecuencias de oscilación (longitudes de onda) pero solo algunas de las cuales son aprovechadas para realizar el calentamiento de materiales plásticos. Las longitudes de onda infrarrojas más utilizadas para la soldadura de plástico son las de longitud de onda media (aproximadamente 2.0-2.5 µm) y longitud de onda corta (aproximadamente 1.0-1.2 µm). Durante la soldadura la mayor parte de la radiación infrarroja es absorbida dentro del material , una parte de la radiación infrarroja penetra a través del material y una pare se refleja en la superficie del material.
Con la soldadura infrarroja, la energía se introduce sin contacto como con la soldadura láser. La soldadura infrarroja representa una alternativa económica al láser. Las posibilidades de aplicación de esta tecnología para los plásticos termoplásticos son varios:
• Soldadura ligera transmitida
• Remaches y cierre de ventilación
• Calentamiento, plastificación para flexión, soldadura a tope
• Endurecimiento de adhesivos
Casi todos los termoplásticos comunes se pueden procesar sin problemas ; PE, PP, PA 66, PC, ABS-PC, PS PMMA, ABS-PMMA, ABS-SAN, PBT, PBT-PC
Descripción de la ingeniería de soldadura infrarroja
Las lámparas halógenas de alto rendimiento en combinación con reflectores elipsoides pueden representar un bajo costo solución para muchas aplicaciones en la técnica de conexión plástica. La radiación infrarroja de una fuente de la luz infrarroja, enfocada en el reflector formado elípticamente, se enfoca en el foco opuesto (trabajo área) Por la temperatura muy alta el plástico se derrite extremadamente rápido. La energía puede traer directamente y al mismo tiempo, para soldar juntas a tope, remaches o venteos en las piezas de unión o similares la luz transmitida a través de la primera unión al segundo material absorbente. El procedimiento es adecuado para la soldadura termoplástica con una parte de unión termoplástica absorbente, permeable a la radiación IR. La radiación infrarroja de una fuente de luz infrarroja en el foco de un reflector formado elípticamente, se enfoca en el foco opuesto (área de trabajo). La radiación infrarroja puede pasar a través del componente transparente y es absorbida por la parte oscura, que se derrite la entrada de calor. Las partes están soldadas entre sí. En aplicaciones que requieren una densidad de potencia muy alta en combinación con diámetros de chorro pequeños, la radiación IR puede ser producida por sistemas láser IR. La lámpara IR se caracteriza en relación con los sistemas láser por una pequeña inversión. Estaciones infrarrojas son mucho más aptas (en comparación con estaciones de soldadura de otros tipos) para trabajar con elementos de plástico (cables flex y conectores). Proporciona una mayor libertad de conformación, por ejemplo con piezas con zonas de soldadura curvas y paredes interiores. El procedimiento suministra soldaduras fuertes, herméticas al aire con un borde sólido y homogéneo y con una calidad muy buena de expulsión. Gracias a su eficiencia las estaciones de soldadura infrarroja están desplazando otros equipos similares y adquieren mucha popularidad en centros de servicio y talleres que se especializan en reparación de teléfonos celulares, consolas de video-juegos, ordenadores portátiles, tabletas y otros equipos digitales. En este momento los productores hacen hincapié en fabricación precisamente de este tipo de estaciones de soldadura.
Las ventajas de la soldadura infrarroja
- Trayendo la energía sin contacto
- Sin cargas mecánicas de la unidad de construcción
- Buena economía por pequeñas inversiones y costos operativos
- Pequeña complejidad de la planta
- Tecnología simple y duradera
- Menores requisitos de seguridad que el método de soldadura láser
Adecuado para
La mayor parte de materiales termoplásticos ; PE, PP, PA 66, PC, ABS-PC, PS PMMA, ABS-PMMA, ABS-SAN, PBT, PBT-PC pueden pegarse con soldadura de laser pero es necesario que un termoplástico sea transparente al laser (no absorbente del infrarrojo) y uno termoplástico sea opaco absorbente del infrarrojo, el cual se calienta y funde para generar la soldadura. Las velocidades de soldadura dependen de la absorción de polímero. Es compatible con la mayoría de los termoplásticos, la soldadura por infrarrojos es idónea especialmente para temperaturas de manufacturación superior y usable con materias plásticas semicristalinas tales como polietileno y polipropileno. La fuente de calor de infrarrojos se puede controlar con precisión, cosa que es importante cuando las piezas son sensibles al calor.
Aplicaciones de la soldadura por infrarroja
Solo apto para plásticos permeables a IR su eficacia permite realizar un gran número de aplicaciones de soldadora por láser en las siguientes industrias: Automoción, Electrónica y células solares, TI y multimedia, Industria médica, Industria aeroespacial y Tecnología de la Defensa. Tarjetas de circuitos flexibles, TAB y enchufes múltiples en tarjetas de circuitos impresos.