Soldadura Plasticos

1. ¿QUÉ ES LA SOLDADURA PLÁSTICA?

1.1. PARÁMETROS

2. TÉCNICAS CONVENCIONALES DE SOLDADURA DE PLÁSTICOS

2.1. SOLDADURA CON GAS CALIENTE

2.1.1. Soldadura por puntos

2.1.2. Soldadura manual y a gran velocidad.

2.2. SOLDADURA POR INDUCCIÓN

2.3. SOLDADURA POR FRICCIÓN

3. NUEVAS TÉCNICAS DE SOLDADURA DE PLÁSTICOS

3.1. SOLDADURA DE PLÁSTICOS POR LASER

3.1.1. Soldadura cuasi simultánea o escáner

3.1.2. Soldadura de contorno

3.1.2.1. Soldadura radial

3.1.3. Soldadura Simultánea

3.1.4. Soldadura híbrida

3.2. SOLDADURA ULTRASONICA

3.3. SOLDADURA RF

4. INSPECCIÓN DE LA SOLDADURA

4.1. ENSAYOS DESTRUCTIVOS

4.1.1. Prueba de resistencia a la tracción

4.2. ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS

4.2.1. Inspección Visual

4.2.2. Prueba Spark-Coil

4.2.3. Radiografía

4.2.4. Prueba química

5. DEFECTOS

OBJETIVO GENERAL

• Estudiar los procesos de soldadura que permiten la unión de los materiales plásticos.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

• Conocer los procesos de soldadura convencionales y nuevos aplicados a la unión entre piezas plásticos.

• Investigar las pruebas necesarias para evaluar la calidad de la soldadura aplicada a los materiales plásticos.

INTRODUCCION

Los procesos de soldadura en su inicio fueron aplicados únicamente para la unión de materiales metálicos debido al auge de estos en la industria. Con la llegada de los nuevos materiales, entre ellos los polímeros se vio la necesidad de implementar métodos que permitan la unión entre piezas fabricadas entre estos materiales.

Los plásticos que pueden ser sometidos a este tipo de procesos son aquellos que a temperaturas relativamente altas se vuelven deformables o flexibles y se derriten cuando se calienta, es decir los termoplásticos; por el contrario los termoestables no son aptos para ser soldados mediante esta técnica, debido a que al ser sometidos al calor se queman.

1. ¿QUÉ ES LA SOLDADURA PLÁSTICA?

Se entiende por soldadura plástica a la unión indisoluble de materiales termoplásticos por medio de calor y presión. Todas las operaciones de soldadura se realizan en un estado plástico del material en las zonas límite de adherencia. Allí se unen y entrelazan las moléculas filiformes de las piezas adherentes superpuestas hasta formar una unión homogénea de materiales.

Básicamente, pueden soldarse entre sí sólo plásticos de la misma clase, es decir, por ejemplo polipropileno con polipropileno, y dentro de éstos sólo aquéllos con el mismo o similar (cercano) peso molecular e igual densidad.

Los plásticos que pueden ser soldados son: el polietileno (PE), el polipropileno (PP), el polibutileno (PB), el poliestireno (PS), el polimetilmetacrilato (PMMA), el policloruro de vinilo (PVC), el politereftalato de etileno (PET), el teflón (o politetrafluoretileno, PTFE) y el nylon (un tipo de poliamida).

1.1. PARÁMETROS

• Temperatura: La temperatura es necesaria para llevar el material a estado pastoso y provocar su unión, fundiéndolo. Cada material se funde a una determinada temperatura. Hay que tener en cuenta que los plásticos admiten sólo variaciones del orden de 20 a 30 ºC respecto de su temperatura de fusión.

Si la temperatura de soldadura es baja, la unión no se realizará correctamente, dando lugar a uniones de escasa resistencia. Por el contrario, si la temperatura es alta, se producirá una degradación del material, volviéndose frágil y quebradizo al enfriarse.

• Presión: Para que se produzca un contacto íntimo entre el material a unir en estado pastoso es necesario ejercer una presión manual sobre la varilla de aportación. Una soldadura sin presión da lugar a uniones de nula o escasa resistencia mecánica.

2. TÉCNICAS CONVENCIONALES DE SOLDEO DE PLÁSTICOS

Existen diferentes métodos que permiten la soldadura de plásticos, entre ellos están:

2.1 Soldadura con gas caliente

2.2 Soldadura por inducción

2.3 Soldadura por fricción

La principal diferencia entre estos procesos de soldadura está en la forma de la aplicación del calor a los materiales.

2.1. SOLDADURA CON GAS CALIENTE:

La soldadura mediante gas caliente no es más que la soldadura oxiacetilénica de los metales extrapolada a los termoplásticos.

Utiliza una pistola de diseño adecuado, provista de un sistema eléctrico de calentamiento. La pistola se alimenta con aire comprimido o con gas inerte (nitrógeno), que pasa a través de la unidad de calentamiento y sale, por una boquilla, hacia los bordes de las piezas a unir. Existe una gran variedad de boquillas diseñadas para realizar distintas operaciones de soldeo, los tipos fundamentales son:

• Redonda: para el soldeo en ángulo exterior.

• Plana: para algunas soldaduras a tope.

• Forma de V: para realizar uniones en ángulos.

También existen boquillas para soldar a gran velocidad. Estas boquillas disponen de una guía que sostiene el material de aporte y lo aplica con la presión necesaria. En algunos casos se utiliza boquillas especiales para puntear (ver figura1).

Figura 1. Tipos de boquilla en soldadura de plásticos

Fuente: Técnica y práctica de la soldadura. Joseph W. Giachino, William Weeks

Preparación de bordes: Los tipos de junta utilizados en la soldadura de plásticos son los mismos que en la soldadura de metales: a tope, a solape, en ángulo interior, en ángulo exterior y sobre cantos. La preparación de bordes, que dependen del tipo de junta y del espesor de las piezas, tiene la finalidad de facilitar la penetración y aumentar la superficie de unión. Como se observa en la figura 2. Se utilizan uves a 60°. Con separaciones de bordes que oscilan entre 0.5 y 2 mm.

Figura 2. Separación de bordes para soldadura de termoplásticos mediante gas caliente

Fuente: Técnica y práctica de la soldadura. Joseph W. Giachino, William Weeks

La soldadura de plásticos con gas caliente es similar a la que se aplica en la soldadura oxiacetilénica de metales. La pistola se sostiene con una mano y la varilla de aportación se va aplicando con la otra. No es necesario el empleo de gafas ni pantallas.

En general, se procede como sigue:

Seleccionar la boquilla adecuada y acoplarla a la pistola. Normalmente las pistolas para soldadura de plástico permiten alcanzar temperaturas que oscilan entre 200 y 500°C. El grado de calentamiento depende del espesor y de la naturaleza del material a soldar.

a) Ajustar la presión del gas de acuerdo con las recomendaciones del fabricante del equipo. Aunque la energía consumida en el calentamiento depende de la potencia del sistema de calefacción, la temperatura del gas a la salida de la boquilla viene determinada por la presión de alimentación. (Ver tabla 1)

Tabla 1. Presión de aire recomendable

El aire comprimido se recomienda para el soldeo del PVC y algunos otros tipos de plásticos. Sin embargo, en el soldeo de plásticos sensibles al oxígeno, como el polietileno y el polipropileno, se obtienen mejores resultados soldando con nitrógeno (ver tabla 2). Ambos gases deben controlase mediante reguladores adecuados, a fin de suministrarlos a la presión más conveniente. En algunas instalaciones el caudalimetro acoplado a la botella de nitrógeno va provisto de una derivación, acoplada a la fuente de aire comprimido, de forma que mediante el simple accionamiento de una llave puede cortarse el paso de nitrógeno y alimentar la pistola con aire. Este dispositivo permite economizar nitrógeno en las interrupciones de la operación de soldeo, utilizando el aire para conservar la temperatura en la zona de trabajo.

Tabla 2. Soldadura de plásticos (termoplásticos)

b) Seleccionar el material de aporte adecuado y cortar el extremo bajo un ángulo de 60°. Básicamente el plástico de la varilla de aporte debe tener la misma composición que el material base. La forma de la varilla puede ser redonda, plana o triangular. Estas últimas resultan particularmente recomendables para las uniones en V o en ángulo interior, pues permiten realizar la soldadura en una sola pasada. De esta forma se reduce el tiempo de soldeo y disminuye el riesgo de porosidad, la cual suele presentarse cuando se suelda en varias pasadas aportando con varilla redonda (ver figura 3).

Figura 3. La varilla triangular produce mejores soldaduras en menos tiempo.

Fuente: Técnica y práctica de la soldadura. Joseph W. Giachino,William Weeks

c) Aplicar la boquilla a una distancia de unos 5 a 12 mm de la zona de iniciación de la soldadura y calentar con un movimiento de abaniqueo. Situar la varilla en la perpendicular de la junta y sobre la zona de iniciación de forma que el calor de la pistola vaya calentando simultáneamente piezas y varilla. Cuando el material base y la varilla empiezan a ponerse

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