INDICE
Página
1. La industria del plástico. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . .3
2. Conformación de plásticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3
2.1. Moldeo por compresión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.2. Moldeo por transferencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.3. Extrusión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.4. Moldeo por inyección. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.5. Moldeo por extrusión y soplado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8
2.6. Moldeo por estirado y soplado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8
2.7. Moldeo centrífugo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.8. Moldeo por contacto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.9. Termoconformado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.9.1. Termoconformado por soplado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
2.9.2. Termoconformado al vacío . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
.2.9.3. Termoconformado por moldes adaptados . . . . . . . . . . .10
2.10. Colada. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.11. Calandrado. Laminado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10
2.12. Inmersión. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.13. Espumación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11
2.14. Plegado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12
3. Mecanizado de plásticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12
3.1. Torneado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13
3.2. Fresado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13
3.3. Taladrado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
3.4. Aserrado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
3.5. Cepillado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
3.6. Acabado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16
3.7. Cizallado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.8. Corte con hilo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
4. Unión de plásticos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
4.0 Unión mecánica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
4.1. Unión mediante adhesivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
4.1.1. Pretratamientos de superficie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
4.1.2. Clasificación de adhesivos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
4.2. Unión por calor y presión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
4.2.1. Pegado con barra caliente. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
4.2.2. Soldador continuo rotatorio de banda. . . . . . . . . . . . . . . . . 20
4.2.3. Soldador continuo de rueda rotatoria. . . . . . . . . . . . . . . . . 20
4.2.4. Soldadura dieléctrica o de alta frecuencia . . . . . . . . . . . . . .21
4.2.5. Soldadura por máquina electrónica de coser . . . . . . . . . . . .21
4.2.6. Soldadura con gas caliente. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22
4.2.7. Soldadura con útil caliente. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22
4.2.8. Soldadura por inducción. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
4.2.9. Soldadura por resistencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
4.2.10. Soldadura con hilo extruido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
4.2.11. Soldadura por fricción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24
1. LA INDUSTRIA DEL PLASTICO
Como en todo sector industrial, la fabricación de plásticos es un proceso complejo, tanto por el número y dificultad de las operaciones necesarias como por el entramado de relaciones humanas, sociales y ecológicas en el que se produce.
La indústria del plástico se divide en tres sectores:
1. Fabricación de polímeros a partir de materias primas, que pueden ser naturales (celulosa de las plantas), pero generalmente son productos químicos obtenidos del petróleo crudo, y, en mucho menor grado, de otras materias como el gas natural, el carbón y el alquitrán.
En este primer proceso se obtienen productos semiacabado (semiproductos), en forma de:
– granza, que son partículas pequeñas como bolas, lentejas, gránulos, polvo o escamas que se vertirán en tolvas o moldes para su transformación,
– “bloque”, que es polvo comprimido en forma cúbica, o
– formas mas compactas como placas, varillas, tubos, planchas, etc.
Podríamos incluir tambien en este sector, por la obtención de productos semielaboarados, el reciclado de plásticos
2. Transformación de los anteriores en productos acabados.Las indústrias transformadoras, antes de darles forma, suelen incorporar a los semiproductos sustancias de adición como cargas, plastificantes, estabilizantes, colorantes, lubricantes, etc., a fin de conferir a los productos acabados las cualidades requeridas.
A este segundo sector pertenecen los métodos de fabricación que desarrollaremos en este tema.
3. Suministro de la maquinaria necesaria para la fabricación y transformación de plásticos.
La importancia de esta indústria radica principalmente en el bajo coste de los productos obtenidos. Con plásticos se pueden producir muchas piezas exactamente iguales, con acabados superficiales excelentes y con gran rapidez.
La principal razón de su coste está en las bajas temperaturas de fusión de los plásticos: esta propiedad supone, además de un ahorro de energía, una reducción de los tiempos de fabricación gracias a los cortos períodos de enfriamiento necesarios.
2. CONFORMACION DE PLASTICOS
La conformación de un material consiste en darle una forma predefinida y estable, cuyo comportamiento sea adecuado a las aplicaciones a las cuales está destinado.Es muy fácil conformar polímeros, admitiendo los mismos procesos que los metales.
Los métodos de conformación son distintos dependiendo de la materia prima de la cual se parte. Así consideramos dos tipos de conformación: para termoestables (incluiremos en este grupo a los elastómeros) y para termoplásticos.
CONFORMACION DE PLASTICOS TERMOESTABLES
Los polímeros termoestables o termoendurecibles presentan la propiedad de endurecer bajo determinadas condiciones de presión y calor. Si se mantienen estas condiciones el tiempo necesario (tiempo de curado) tendrá lugar la reacción química por la cual se estabiliza el plástico (degradación). Mediante esta reacción se pierde parte de las moléculas, y el resto de las moléculas permanecen entrelazadas incluso despues de que deje de actuar la presión. Ello explica que los plásticos termoestables no pueden ser reprocesados.
Existen pocas técnicas de conformado para termoestables.
CONFORMACION DE PLASTICOS TERMOPLASTICOS
Los polímeros termoplásticos o termoplastos se comportan de una forma plástica a elevadas temperaturas, y al enfriarse se solidifican con la forma deseada. Pueden ser conformados en caliente, enfriados y posteriormente ser recalentados de nuevo sin variar su comportamiento. Admiten pues conformados sucesivos.
Los métodos de conformación que se estudian a continuación (moldeo por compresión y por transferencia ) se adaptan más a los polímeros termoestables, y los restantes a los termoplásticos, aunque podrá haber excepciones.
2.1 MOLDEO POR COMPRESION
En el moldeo por compresión se vierte la materia prima (polvo, gránulos, etc.) en el molde, se cierra éste, y mediante calor y presión se deja fundir el plástico para que adopte la forma del objeto que se quiere obtener.
La materia prima puede ser en forma de “bloques”, mas manejables que el polvo. Se pueden precalentar en horno de alta frecuencia, lo cual reduce el “tiempo de un ciclo” en la máquina de moldear.
Los moldes constan de una cavidad o molde hembra y de un molde macho. Pueden estar los dos moldes unidos a sendas prensas (fig 1) o solamente actúa una prensa sobre el macho (fig 2). Ambos moldes se alinean mediante unas espigas de guía.
|
|
Las prensas suelen ser hidráulicas, y se pueden equipar con platos de calefacción que transmiten su calor a los moldes.
|
|
Las piezas moldeadas resultan de alta calidad, haciendo falta solamente quitar las rebabas.
APLICACIONES
Generalmente se aplica a los termoestables, pero tambien se emplea este conformado con materiales que se moldean en frío como son ciertas resinas (en este caso los moldes están fríos).Se utiliza raramente con materiales termoplásticos debido a los altos tiempos de calentamiento – hasta su estado plástico -, y de refrigeración – hasta la rigidez -.
Se aplica en piezas pequeñas como accesorios eléctricos (interruptores, enchufes, pulsadores, clavijas etc.), mangos de cazos y de cubiertos, tapones de botellas, o pomos de puertas, y otras mayores como asientos de inodoros.
2.2 MOLDEO POR TRANSFERENCIA
Se diferencia del moldeo por compresión en que la fase de fluidificación tiene lugar en una cámara exterior a la de moldeo. El material, en estado pastoso, se introduce en una cavidad desde donde , por medio de un pistón, es obligado a fluir hasta el interior del molde.
Las piezas así obtenidas tienen menos rebabas, mayor precisión y un curado mas homogéneo que en el moldeo por compresión, sobretodo en grandes piezas.
Los moldes pueden tener forma de racimo dando lugar cada uno a varias piezas.
|
|
APLICACIONES
Principalmente para termoestables, en la fabricación de grandes series, por ser un proceso rápido y económico.
2.3 EXTRUSION
Este método de conformación se emplea para obtener perfiles de determinada longitud o fabricación contínua. Si la forma contínua es tubular se llama macarrón o parisón.
El material termoplástico pasa a través de una máquina llamada extrusora que consta de las siguientes partes:
* Una tolva de alimentación, donde se vierte el polímero en forma de gránulos, polvo o similar;
* Un cilindro en el interior del cual se encuentra un husillo o tornillo sinfín, que en su movimiento de giro empuja la masa de plástico caliente hacia la boquilla;
* Una boquilla o hilera, que confiere al plástico la forma de perfil deseado.
* Una unidad de refrigeración a la salida de la hilera.
* Una bobinadora, cuando la fabricación es contínua, que enrrolla el producto terminado.
|
|
El grado de plasticidad necesario se obtiene de dos formas:
* calefactando el cilindro y la boquilla mediante termopares, y
* como consecuencia del calor desarrollado por el rozamiento del plástico con el husillo, al girar éste. Este calor de fricción se puede incrementar de distintas formas:
– utilizando husillos cuyo núcleo es de diámetro creciente hacia la boquilla, de manera que el espacio que queda entre el husillo y la pared del cilindro va disminuyendo y se ejerce sobre la masa mayor presión , o bien
– utilizando tornillos en los cuales se disminuye el paso de rosca hacia la boquilla, o bien
– combinando dos o mas husillos en paralelo.
Debido al paso de la masa plástica a presión y temperatura elevadas, la superficie interna de los cilindros debe ser altamente resistente a la corrosión y a la abrasión. Normalmente es de acero nitrurado o al cromo.
Se suele acoplar entre el tornillo y la boquilla un “strainer” o placa perforada que homogeneiza el flujo de la masa. Esta misma placa puede actuar de plato cortador para separar las piezas terminadas de la máquina.
Un caso particular de extrusora es el de las prensas helicoidales de pistón o émbolo, en las cuales la parte frontal del husillo tiene forma de pistón. El husillo gira, y cuando la masa plástica llega al pistón se detiene el giro y mediante un movimiento axial impulsa el material fuera del cilindro.
APLICACIONES
Aparte de los perfiles, tubos, varillas, etc. obtenidos según la forma de la boquilla, destacan algunos casos particulares de aplicación de la extrusión:
– Filmes de polietileno de baja densidad (PEBD): el material sale de una hilera en forma circular y es soplado en su interior por medio de aire comprimido, formándose una gran burbuja. A continuación el material casi enfriado pasa por un tren de laminado y otro de calandrado para conseguir el espesor deseado.
– Recubrimiento de cables eléctricos: el cable desnudo pasa por la boquilla calibrada que deja adherido el plástico aislante.
|
|
– Tubos: se utiliza la extrusión para tubos de hasta 500 mm de diámetro.
– Hilado de plásticos en filamentos y fibras: las hileras son placas o tubos con orificios finísimos que obtienen hebras de los polímeros. Este tipo de boquilla se llama hilador.
|
|
2.4 MOLDEO POR INYECCION
Consiste en inyectar a presión material termoplástico fundido, a través de una boquilla, al interior de un molde frío, donde se solidifica.
La máquina consta de dos partes:
– una extrusora en la cual el husillo, además de girar, tiene un desplazamiento axial accionado por un sistema hidráulico o neumático, y
– una unidad de moldeo que abre y cierra un molde.
(Fig x): El tornillo gira y al mismo tiempo se desplaza hacia atrás hasta que una cantidad determinada de plástico está en la posición A. Entonces es empujado hacia delante por un ariete hidráulico, que fuerza la masa fundida a entrar en el molde.
El molde consta de dos o más partes que encajan. Se suele hacer circular agua fría por el interior del molde para reducir el tiempo de enfriamiento de la pieza moldeada. Trancurrido el tiempo de enfriamiento necesario se abre el molde y se saca la pieza.
El moldeo por inyección es el proceso de transformación que requiere las temperaturas y presiones mas elevadas. Sin embargo presenta las siguientes ventajas:
– proporciona piezas muy precisas,
– hay un alto aprovechamiento del material por su exactitud en la dosificación,
– el ritmo de producción es muy alto,
|
|
– produce una gran variedad de formas complejas que de otra forma sólo podrían fabricarse con procesos caros de fabricación a máquina.
APLICACIONES
Se obtienen artículos de alta calidad, con formas complicadas, que han de estar sometidos a tolerancias dimensionales estrictas.
La variedad de productos es enorme: útiles de cocina (cuencos, tarros, cubiertos, cubos de basura), carcasas de electrodomésticos (secadores, aspiradoras, batidoras), juguetes, productos para la indústria automovilística como intermitentes, muebles de jardín, etc.
2.5 MOLDEO POR EXTRUSION Y SOPLADO
En este proceso una extrusora coloca la materia prima, en forma de tubo o macarrón de longitud determinada, que se aprisiona entre dos semiomoldes.
Una vez cerrado el molde, la parte inferior del tubo queda estrangulada, mientras que por la parte superior se insufla aire a presión para que la película de plástico se adapte a las paredes del molde.
Se enfría al tomar contacto con el metal refrigerado (molde). Las rebabas que quedan se cortan y se expulsan automaticamente al abrir el molde.
|
|
APLICACIONES
Se utiliza para fabricar cuerpos huecos como botellas, regaderas, balones, bidones, etc.
2.6 MOLDEO POR ESTIRADO Y SOPLADO
Este moldeo se diferencia del anterior en que no parte de un macarrón sino de una preforma obtenida por inyección (por ejemplo una botella en pequeño) . La preforma es estirada (la botella pequeña se alarga, con un diámetro pequeño) y posteriormente soplada (forma final con el diámetro normal).
APLICACIONES
Se utiliza sobretodo para botellas de refrescos gaseosos y de aceite.
2.7 MOLDEO CENTRIFUGO
Es un método de fabricación de cuerpos huecos de espesor muy homogéneo..
Consiste en introducir una cierta cantidad de polímero en estado fluido en un molde que gira por su eje de simetría a alta velocidad, dentro de un horno caliente. La masa será suficiente para conseguir en el objeto el espesor deseado. La fuerza centrífuga hace que el material sea distibuido uniformemente sobre las paredes del molde, sin que se formen orientaciones ni tensiones residuales. A continuación se enfría y se extrae del molde.
APLICACIONES
Este método se emplea para la fabricación de objetos que tienen la forma de sólidos de revolución huecos y para tubos de gran diámetro y no muy largos.
Resulta un proceso económico por cuanto el molde no sufre la abrasión de otros métodos.
2.8 MOLDEO POR CONTACTO
Se emplea para la fabricación de piezas de tamaño medio y grande, huecos, que no requieran tolerancias de espesor muy limitadas.
Consiste en recubrir un molde de madera, metal ligero, u otro material, que reproduce la forma de la pieza a fabricar. El molde se impregna de una capa de material desencofrante y a continuación se van aplicando sucesivas capas de plástico.
APLICACIONES
Por este método se producen piezas grandes que no pueden ser moldeadas, como las piscinas prefabricadas, de resina de poliéster ligada con fibra de vídrio (composite).
Una variedad es el moldeo por proyección, que consiste en aplicar el plástico (generalmente poliéster) proyectándolo sobre el molde. Se usa este método para contruir embarcaciones armadas con fibra de vídrio (se proyecta sobre un tejido de vídrio que cubre el molde).
2.9 TERMOCONFORMADO O TERMOCONFORMACION
En este método las piezas se fabrican a partir de productos semielaborados como filmes, láminas o planchas rígidas, mediante deformación en caliente.
Los principales tipos de conformado se hacen por soplado (a presión), al vacío, y mediante moldes adaptados:
2.9.1 CONFORMADO POR SOPLADO
En primer lugar se ha de calentar las planchas hasta su punto de reblandecimiento, y llevar el material caliente sobre los contornos de un molde hembra. A continuación se inyecta aire comprimido y precalentado, hasta adaptar el plástico al molde.
El molde, que tambien está caliente, tiene orificios para permitir la salida de aire atrapado debajo de la plancha.
|
|
2.9.2 CONFORMADO AL VACIO
Se coloca la plancha termoplástica bien sujeta mediante una brida a la caja del molde. Sobre el conjunto se dirige el calor radiante de unos elementos de calefacción (rayos infrarrojos, resistencias o aire caliente) hasta que la plancha se hace blanda y deformable.
Se hace el vacío en la cavidad cerrada del molde y la plancha es comprimida por la presión atmosférica contra los contornos del molde en el espacio en el cual se ha hecho el vacío. Se deja enfriar hasta que se solidifica con la forma del molde y se retira de éste.
El conformado por vacío es una técnica muy económica ya que el molde solo debe soportar la presión atmosférica, por lo cual su construcción no debe ser tan resistente como la de los moldes usados en otros métodos.
La maquinaria puede ser sencilla (un calentador, una bomba de vacío con un depósito y válvulas), pero generalmente son automatizadas y están equipadas con sistemas de vacío y sistemas de presión.
Puede darse la combinación de termoconformado aplicando vacío y presión a la vez.
|
|
2.9.3 CONFORMADO MEDIANTE MOLDES ADAPTADOS
La hoja, previamente recalentada, es aprisionada entre los moldes calientes (positivo y negativo) , adaptando su forma a la de éstos.
APLICACIONES DEL TERMOCONFORMADO.
Es el procedimiento más utilizado para la fabricación de piezas moldeadas de gran superficie y de paredes delgadas.
Es empleado para cubetas frigoríficas, macetas, botes de yogur, bandejas, envases de huevos, embalajes de las cajas de bombones, y en general envases que reproducen la forma de los objetos que van a contener. Las láminas más delgadas suelen conformarse al vacío y las de más espesor con moldes adaptados.
2.10 COLADA
Es un procedimiento muy poco utilizado para conformar polímeros.
Consiste en verter la materia prima en estado fluido dentro de un molde, donde se enfría y solidifica .
|
|
APLICACIONES
Se utiliza para obtener piezas macizas y de diseño sencillo.
Es útil para fabricar pocas piezas o cuando se emplean moldes de materiales baratos de poca duración, como los de escayola o madera. No es adecuado para las grandes series debido a su lentitud.
2.11 CALANDRADO
La materia prima caliente es laminada entre varios rodillos hasta formar una lámina contínua.
La máquina que lo realiza se llama calandria y consta de tres o más cilindros que proporcionan una lámina bruta. Esta primera lámina se refina y ajusta a continuación en otra serie de cilindros de calibración, enfriamiento, corte y recogida. El último rodillo proporciona el acabado superficial a la lámina: brillante, mate o difuminado.
Las precisiones requeridas de aplicación de presión y de refrigeración son muy grande ya que cualquier irregularidad puede producir variaciones inaceptables en el espesor del film.
|
|
APLICACIONES
Este proceso permite fabricar planchas de PVC, carpetas, portadocumentos, toldos, láminas para la agricultura, revestimientos de suelos,hules impermeables, etc.
|
|
Un caso particular de aplicación de calandrado es el laminado, que consiste en recubrir, con un film de plástico,una lámina de otro material.
2.12 INMERSION
Esta técnica consiste en hacer pasar el objeto que se va a plastificar por un baño de solución plástica.
APLICACIONES
Se usa para plastificar tejidos, papeles y cartulinas, así como para fabricar guantes o gorros, para lo cual se sumerge un molde en el baño.
2.13 ESPUMACION O ESPUMADO
El proceso consiste en introducir aire u otro gas en el interior de la masa de plástico de manera que se formen burbujas permanentes.
Se consigue por agitación, por insuflado, o añadiendo un agente espumante. Las burbujas se fijan a la masa cuando ésta se solidifica, disminuyendo su densidad y peso.
Los productos obtenidos mediante este método han adquirido gran importancia en los últimos años, pues es un proceso económico y que se puede aplicar, cada vez más, a casi todos los plásticos.
APLICACIONES
Fabricación de esponjas, bolas, gomaespuma, envases para alimentos, embalaje protector (“poliexpán”, que es poliestireno expandido), placas aislantes térmicas en constucción, cascos de ciclismo y de patinaje, etc.
2.14 PLEGADO DE PLASTICOS
La máquina que dobla chapas de plástico es muy sencilla. Básicamente consta de una caja atravesada por un filamento que se calienta . Se coloca la chapa haciendo coincidir la línea de doblez sobre el filamento. Se conecta la máquina y cuando el plástico está blando se dobla hasta la posición deseada.
Antes de doblar es recomendable darle la vuelta al plástico con frecuencia para asegurar un calentamiento uniforme en ambas caras y para evitar quemaduras.
APLICACIONES
Fabicación, a prtir de láminas alargadas, de objetos sencillos de escritorio, carpetas, etc.
3. MECANIZADO DE PLASTICOS
Los procesos de conformado proporcionan piezas prácticamente acabadas, necesitando sólo un ligero desbarbado (generalmente evitable si los moldes utilizados están bien diseñados y mantenidos).Pero en ocasiones es preciso eliminar cierta cantidad de material de un objeto obtenido por conformado, unir piezas sencillas fabricadas por otro método para lograr el producto deseado, e incluso formar piezas de relativamente grandes dimensiones.
El mecanizado es el conjunto de técnicas que mediante las cuales se da forma definitiva a las piezas y que se realiza con arranque de material. El material arrancado puede revestir forma de virutas ( láminas delgadas arrancadas de la superficie utilizando una herramienta), recortes ( fragmentos tan pequeños que no se utilizan), o limaduras (partículas del limado).
El mecanizado de los plásticos presenta, frente al procesado de otros materiales, los siguientes problemas:
– Desgarre (formación de grandes grietas) : para evitarlo se debe mecanizar a velocidades altas y los radios de curvatura en el plegado y curvado deben ser grandes.Tambien es recomendable colocar contraasientos en el final del recorrido de la línea de mecanización.
– Calentamiento de la pieza : debido a la baja conductividad térmica de los plásticos se deben realizar las operaciones de arranque de viruta sin que se caliente en exceso el material. Una temperatura excesiva provocaría una viruta pastosa que se puede adherir a partes de la máquina, pero además los plásticos termoestables podrían llegar a descomponerse y los termoplásticos llegarían a deformarse por fusión. Para evitarlo:
– Los avances de las máquinas-herramientas deben ser pequeños.
– Se debe utilizar un refrigerante enérgico, que puede ser un chorro de aire comprimido (muy aconsejable tambien para la eliminación de viruta) o emulsiones para taladrar (como agua y petróleo o taladrina, que es agua y aceite), dependiendo del material de la pieza.
Las herramientas de corte para trabajar los plásticos deben tener resistencia al calor y al desgaste. Conviene que su superficie sea dura , sobretodo si han de mecanizar plásticos con material inorgánico de relleno (como la fibra de vídrio). Suelen ser de acero rápido.
Los plásticos a mecanizar suelen ser suministrados con una funda protectora, que puede ser de papel, con el fín de evitar que el material se raye mientras es manipulado.
Los plásticos que se suelen utilizar para las prácticas de mecanizado en el aula son el acrílico, el nailon y el PVC.
APLICACIONES GENERALES DE LA MECANIZACIÓN DE PLASTICOS
El arranque de material en los plásticos se realiza generalmente por razones económicas (amortización del molde o abaratarlo simplificando su forma) o por razones técnicas (excesivas dimensiones de las piezas o que se trate de polímeros infusibles que no admitan el conformado adecuado). La utilización de estas técnicas suele estar limitada a piezas aisladas, a pequeñas series, o a la transformación manual de productos semiacabados.
3.1 TORNEADO
Esta operación se realiza en una máquina llamada torno que proporciona un movimiento de giro a la pieza que se mecaniza, haciendo que ésta gire alrededor de su eje de revolución.
En esencia el torno consta de una bancada que soporta en un extremo un cabezal, elemento responsable de producir el giro de la pieza; y en el otro el contrapunto, donde se apoya la pieza. Se recomiendan velocidades de corte de 200 a 500 m / min.
El arranque de viruta se realiza mediante una herramienta de corte que trabaja en dos movimientos: avance lineal y profundización de pasada. La herramienta está sujeta a unos carros que se desplazan a lo largo de la bancada.
|
|
APLICACIONES :
Genera superficies de revolución en piezas que tengan eje de revolución (cilíndricas o cónicas). Las piezas se pueden labrar exterior o interiormente.
El torneado permite operaciones específicas como son:
Ranurado: crea ranuras circulares sobre la pieza;
Roscado o fileteado: fabrica hilos de rosca para dar forma de tornillo a la pieza ;
Torneado cónico: se da forma cónica al ir disminuyendo la profundidad de pasada; etc.
3.2 FRESADO
Combina el movimiento de rotación de una herramienta cilíndrica dotada de dientes cortantes en su periferia y denominada fresa, con el desplazamiento lineal de la pieza, para generar superficies planas. La máquina fresadora consta fundamentalmente de tres carros o mesas que se pueden desplazar en las tres direcciones del espacio. Se recomiendan velocidades de corte de 200 a 500 m / min.
El ángulo de incidencia de la fresa en la pieza da lugar a dos tipos de fresado:
– frontal: genera una superficie perpendicular al eje de giro de la herramienta, y
– tangencial: obtiene una superficie plana paralela al eje de giro.
Conviene, para el fresado de plástico, un paso ámplio de la fresa.
Para evitar que, al llegar la fresa al extremo de la pieza, el borde de ésta se resquebraje, es conveniente colocar un contraasiento al final de la pieza.
APLICACIONES
|
|
El trabajo con la fresadora es tremendamente versátil: ranurado, corte, aranque en formas circular, helicoidal, de engranajes, etc.
3.3 TALADRADO
La combinación del movimiento de giro más el avance de una herramienta específica denominada broca permite hacer orificios cilíndricos.
Las máquinas de taladrar son simples, desde el conocido taladro manual de motor eléctrico a las taladradorasde sobremesa, que disponen de un cabezal portabrocas motorizado y una columna- base que garantiza la perpendicular entre el recorrido de la broca y dicha base.
La broca tiene dos movimentos: de giro y de avance en profundidad La velocidad de giro será mayor cuanto más blando el material a taladrar y menor el diámetro de la broca. Se recomiendan velocidades de corte de 30 a 100 m / min.
Las materias blandas como la madera y el plástico se taladran industrialmente mediante taladradoras especiales muy rápidas. Estas máquinas son simples, dado que los taladros no tienen una precisión muy rigurosa, y el avance se realiza a mano.
En el taladrado de plásticos hay que considerar su escasa conductibilidad térmica y la elevada dilatación por el calor, lo que obliga a levantar con frecuencia la broca en movimiento, para facilitar la refrigeración.
|
|
3.4 ASERRADO
Consiste en abrir ranuras en el material para separarlo en partes.
Para el corte de piezas se utilizan principalmente dos tipos de herramienta:
– Sierra circular de acero rápido con dientes sin triscar, vaciados lateralmente. Consiste en un disco con dientes en su borde, que corta mediante un movimiento de giro y avance en profundidad.
– Sierra de cinta, de dientes triscados (inclinados alternativamente para que el surco sea más espeso que la hoja y ésta se deslice bien). Su forma es la de una larga cinta en lazo cerrado, que realiza un movimiento longitudinal contínuo. En general las máquinas de cinta son más sencillas y económicas.
Se recomiendan velocidades de corte de 1000 a 2000 m / min.
Para corte manual sirve cualquier tipo de sierra: de arco, serrrucho, segueta, etc.
|
|
APLICACIONES: Las sierras de disco se suelen utilizar para los cortes más severos y las de cinta para trabajos ligeros.
3.5 CEPILLADO
Esta operación consiste en arrancar virutas de piezas planas para rebajar su grosor, mediante el corte con una lámina de filo cortante inserta en la herramienta. Esta puede ser:
– un cepillo manual de carpintería: consta de un hierrro o cuchilla ancha de filo recto y un contrahierro que rompe la viruta y la expulsa fuera y además sirve para que la cuchilla no penetre excesivamente en el material, o
– un cepillo eléctrico con movimientos de avance sobre la pieza y de giro de las cuchillas. Se recomiendan velocidades de corte de 200 a 500 m / min.
|
|
3.6 ACABADO
En estas operaciones las herramientas producen virutas muy pequeñas para terminar, en dimensión y superficie, piezas que han sido previamente mecanizadas por otros procedimientos. Por ello su capacidad de arranque de material es muy reducida. Sin embargo, el arrancar cantidades pequeñas les permite alcanzar precisiones dimensionales muy elevadas, así como muy buenos acabados superficiales. Podemos agrupar en este apartado diversas operaciones:
Se realiza el esmerilado húmedo en los plásticos termoestables mediante discos de carborundo o piedras areniscas.
Para el esmerilado en seco emplean esmeriladoras de cinta o muelas de plato.
El pulido se lleva a cabo con pastas de pulir especiales aplicadas sobre discos textiles.
La abrasión mecánica consiste en aplicar un material más duro que el de la pieza para desgastarla.
El rectificado es una forma de abrasión que utiliza muelas abrasivas , formadas por un aglomerado cerámico de unos granos de materiales muy duros.
Cada grano de material funciona como una pequeña herramienta de corte que desprende virutas.
En el rectificado de plásticos ha de tenerse especial cuidado con la refrigeración.
Las máquinas rectificadoras son similares a los tornos, pero con cabezales específicos para el arrastre de las mueelas.
Una posible práctica de acabado en el aula de tecnología es limar piezas de acrílico aserradas. Se debe sujetar bien la pieza all tornillo de banco y limarla con lima de madera. Se alisa después con papel secante húmedo envuelto en un trozo de acrílico y finalmente se pulen los bordes con un barniz acrílico especial.
3.7. CIZALLA
|
|
Es una operación de corte que desgarra las láminas mediante la acción de dos cuchillas que se deslizan una sobre otra. Se emplea como herramienta manual la guillotina y como máquina la cizalla, ambas con alta capacidad de corte pero sin posibilidad de cortes curvos.
3,.8. CORTE CON HILO.
El mecanizado en los poliestirenos expandidos o extruidos se efectúa cortando el material sobrante por medio de un hilo caliente. Su temperatura será la adecuada para cortar pero no excesiva ya que se trata de materiales altamente inflamables.
4. UNION DE PLASTICOS
La unión de plásticos se puede realizar principalmente de tres formas: mecánica si las piezas a fijar deben ser desmontables, y mediante adhesivos o cohesión (calor y presión) si la unión va a ser permanente. En este caso no se utilizan las uniones mecánicas porque no son necesarias y deben evitarse siempre.
4.0. UNION MECÁNICA
Se realiza mediante atornillado con tornillos metálicos pasantes con arandela.
Presenta como principal inconveniente la formación de la rosca interna en la pieza de plástico, pues debilita su resistencia al impacto por efecto de la entalla.
4.1. UNION MEDIANTE ADHESIVOS
La unión por adhesivo, o encolado, depende de dos factores:
– La adhesión, que es la fuerza de unión del adhesivo al sustrato. Esta fuerza resulta de las fuerzas físicas de atracción y adsorción entre moléculas o fuerzas de Van der Vaals.
– La cohesión, que es la fuerza interna del adhesivo.
Existen ciertos casos en que la unión adhesiva no sería posible sin un tratamiento previo:
1. Las propiedades del material base no se corresponden con las propiedades superficiales.Las razones pueden ser la composición del sustrato plástico y/o el proceso de fabricación. Una capa superficial débil producirá una unión de baja resistencia con independencia del adhesivo elegido.
2. Plásticos con componentes de bajo peso molecular.Estos componentes son estabilizantes, resíduos de disolventes, plastificantes y cargas. Todos ellos pueden afectar a la unión si están presentes en la superficie. Muchos tienden a desplazarse hacia la superficie y concentrarse allí. Así, se forma una capa superficial separada del material base, reduciendo la resistencia de la unión, o impidiéndola.
3. Agentes desmoldantes: Para garantizar que sea fácil liberar las piezas de plástico moldeadas, se utilizan agentes desmoldeantes internos y externos.
Se llaman “internos” si ya están mezclados en la granza y surten efecto durante la transformación del plástico. Suelen producir superficies difíciles o imposibles de unir. Pueden distribuirse en toda la masa del plástico, de manera que no sea eficaz ni siquiera rectificar su superficie.
Los llamados agentes desmoldeantes “externos” se pulverizan en el interior del molde. Se fabrican a partir de parafinas, jabones y aceites, como el aceite de silicona. Debido al método de tratamiento, estos agentes pueden hallarse no sólo en la superficie, sino tambien en capas próximas a ella. El pretratamiento más adecuado es el mecanizado de acabado, como el rectificado.
4. Propiedades superficiales derivadas de la transformación.
Durante el moldeo de piezas de plástico pueden formarse estructuras superticiales y, por tanto propiedades superficiales no idénticas a las propiedades de masa. En términos prácticos. se denominan pieles de inyeccion. que son superficies comprimidas muy lisas. habitualmente con concentraciones de tension. Cuanto mas se desarrolla una piel de inyeccion, peores son sus propiedades adhesivas. Su efecto seria comparable al de una capa protectora que recubriese el material base. El pretratarniento más sencillo y eficaz es la destrucción de esta piel por métodos mecanicos por ejemplo mediante rectificado o abrasión.
5.Agrietamiento por tensión de los termoplásticos
Los sustratos ternioplasticos arnortos sin carqa tienden a aqrietarse cuando entran en contacto
con ciertos liquidos (disolventes). Esto suele llamarse agrietamiento por tension. Los plasticos mas susceptibles son los policarbonatos (PC), los polimetilmetacrilatos (PMMA), los copolimeros de acrilonitrilo‑butadieno‑estireno (ABS) y el poliestireno (PS). Como su propio nombre indica, las grietas se forman por la interacción de dos factores:
1 . Deben existir ciertas tensiones en el sustrato. En la mayoria de las piezas de plástico, están presentes en forma de tensiones residuales causadas por la transformacion o se producen por efecto de fuerzas externas
2. Sobre la pieza debe actuar un medio de peso molecular bajo (p.ej. acetona. alcohol)
Los adhesivos lambien pueden causar agrietarniento por tension cuando estan en estado liquido.
4.1.1. PRETRATAMIENTOS DE SUPERFICIE
Dado que la resistencia de la unión viene determinada, en gran medida, por la adhesión entre las superficies a unir y el adhesivo, las uniones adhesivas serán más fuertes cuanto más limpias y pretratadas se encuentren las superficies. La preparación de la superficie es el paso más crítico en en el proceso de la unión adhesiva.
Un primer paso en la preparación consiste en eliminar películas superficiales no deseadas, por limpieza o por abrasión mecánica:
Limpieza:
Para eliminar todo rastro de suciedad como grasa, polvo, etc. se usarán disolventes que se evaporan sin dejar resíduos. Pueden ser hidrocarburos (isoparafinas), cetonas (acetona), alcoholes (isopropanol), o agua, dependiendo de los plásticos a tratar. Por ejemplo, tendremos en cuenta que la acetona es un disolvente de ciertos plásticos, como el metacrilato; para plásticos sensibles el limpiador adecuado es el hidrocarburo d-limonene; etc.
Son frecuentes los baños desengrasantes y los sistemas de desengrase por vapor, en los cuales el disolvente se calienta hasta su punto de ebullición, se evapora y se condensa sobre las superficies a limpiar. El líquido formado elimina la suciedad.
Abrasión mecánica:
En la limpieza de plásticos son efectivos como abrasivos el óxido de aluminio y el hierro colado fundido.
En menor grado se suele utilizar para plásticos la técnica de pretratamiento por imprimación. Esta consiste en aplicar sobre la superficie una solución que mejora la capacidad de unión, actuando de puente químico entre el sustrato y el adhesivo. La solución se aplica con brocha o pulverizándola.
4.1.2. CLASIFICACION DE ADHESIVOS
Adhesivos de un componente de contacto:
Pueden encontrarse en forma de dispersión acuosa o de disoluciones en disolventes orgánicos.
Una vez hecha la aplicación sobre cada una de las dos superficies a unir, se debe dejar evaporar la fase acuosa u orgánica del adhesivo. Una vez evaporada, y antes de que también se seque el adhesivo, se ponen las superficies en contacto. El tiempo transcurrido entre la aplicación del adhesivo sobre las superficies, y el de unión de las mismas se llama “tiempo al descubierto” o “tiempo de curado”. Este tipo de adhesivo se conoce también como pegamento de contacto (supergen).
Adhesivos de un componente instantáneos:
Son adhesivos muy potentes y rápidos. Se aplica una ligera capa en una de las caras a unir, se unen las caras, y la unión se hace en pocos segundos. Un ejemplo son los cianocrilatos (tipo “superglue”).
Adhesivos de dos componentes:
Se presenta en dos envases: uno con un elemento entrelazable (monómero o polímero) y otro que es un agente entrelazante llamado acelerador. Los dos componentes pueden ser mezclados para aplicar la mezcla a ambas superficies, en algunos adhesivos, se utilizan aplicando un componente en cada superficie. Son las resinas epoxi (“araldit”).
Disolventes:
Cuando se trata de materiales termoplásticossolublesen disolventes orgánicos, pueden adherirse mediante una simple aplicación del disolvente sobre las superficies a unir. Por ejemplo, en el caso del PMME (polimetacrilato de metilo) basta aplicar acetona a las dos superficies que se han de unir y ponerlas en contacto.
4.2. UNION POR CALOR Y PRESIÓN
Es la técnica más empleada para la unión de películas y estructuras delgadas.Las dos piezas se unen mediante una fusión superficial, seguida de solidificación, de los puntos en que se hallan en contacto dichas piezas, directamente o bien con interposición de una tercera materia más fusible.
La operación se conoce con el nombre de soldadura, y a veces como pegado.
4.2.1.PEGADO CON BARRA CALIENTE
La fusión de las superficies se realiza mediante la presión y calor que aportan dos barras entre las cuales se colocan las láminas a la altura de la línea de unión deseada. El calor alcanza la zona a soldar mediante transmisión calorífica a través de una de las películas.
En los elementos necesarios son:
– Dos barras, la inferior fija y la superior móvil, que aprisionan las piezas a unir. Se fabrican con metal de alta conductividad térmica y homogéneo de manera que transmita una temperatura muy uniforme sobre toda la superficie de trabajo.
– Una resistencia eléctrica colocada en el interior de una de las barras, en la cual mantiene una temperatura uniforme durante la operación de pegado.
-Sistema de control de temperatura, que se puede realizar mediante unos termopares que miden la temperatura y en consecuencia controlan la corriente suministrada, o mediante reguladores bimetálicos.
-Aislamiento térmico en la barra opuesta a la que tiene la resistencia.
Dado que las resinas termoplásticas son malas conductoras del calor, esta técnica sólo es indicada en los casos en que, por lo menos, una de las piezas que se va unir es muy delgada.
La aplicación principal del pegado con barra caliente es la fabricación de bolsas de polietileno y el pegado de recipientes de este mismo material.
4.2.2 UNION CON SOLDADOR CONTINUO ROTATORIO DE BANDA
En este aparato, la película se sujeta fuertmente entre dos bandas sin fin estrechas, y pasa por dos zonas:
– zona de calentamiento : aquí la temperatura de las bandas se eleva a la necesaria para hacer la soldadura, mediante el contacto con una zapata calentada con una resistencia;
– zona de refrigeración: la temperatura se disminuye con una corriente de agua o con un agente de refrigeración que circula por el interior. Esta zona de enfriamiento reduce la tendencia de la película a adherirse a la banda metálica.
Las bandas sin fin son generalmente de caucho, fibra o cadena.
La presión sobre la zona que se va a soldar se aplica normalmente por medio de pequeñas ruedas de guía situadas entre la zona de calefacción y la de enfriamiento. La presión sobre estas ruedas se mantiene mediante muelles de presin o por medio de aire comprimido.
La tensión de las bandas sinfin se controla con muelles de presión situados en las zapatas. La banda suele estar recubierta deuna laca de teflón por sus propiedades antiadherentes.
4.2.3 UNION CON SOLDADOR CONTINUO DE RUEDA ROTATORIA
El elemento que presiona las películas a soldar en este caso es una rueda.
La rueda, de unos tres mm de ancho, con bordes suaves y redondeados, está recubierta con teflón . Gira sobre una mesa y las películas pasan entre la rueda y la mesa. Está equilibrada con un peso ajustable y su velocidad se regula de acuerdo con la velocidad con que pasa la película por la mesa. Una cinta de teflón cubre la mesa en la línea de contacto de ésta con la rueda.
En este tipo de aparatos se debe alcanzar la temperatura suficiente para una buena soldadura pero no es necesario un control demasiado preciso de la temperatura. Los ensayos demuestran que las soldaduras
Se pueden realizar soldaduras a una velocidad de 20 m/min con una película de 0,05 mm de grosor , con temperaturas de entre 175 225 ºC. Los ensayos demuestran que las soldaduras realizadas en estas condiciones se aproximan en resistencia a la que tiene el propio material soldado.
4.2.4 SOLDADURA DIELECTRICA O DE ALTA FRECUENCIA
En este caso el termoplástico que va a ser soldado se coloca como dieléctrico entre dos barras de soldadura que actúan como electrodos. Los electrodos transmiten al plástico una corriente de alta frecuencia ( 100 Mhz ), y al mismo tiempo ejercen presión sobre él. Al ser sometido a esta corriente de alta frecuencia, se genera calor en el seno del material, debido a la fricción entre las moléculas que se desvían en uno y otro sentido respondiendo al campo eléctromagnético.
La soldadura resulta de esta combinación de calor y presión.
El equipo eléctrónico necesario para producir la energía de radiofrecuencia para soldar consiste en en una fuente de energía, u oscilador, y un circuito de control. Si se emplea un equipo protegido se puede utilizar un ámplio rango de frecuencias.
La técnica descrita exige que el termoplástico a soldar sea polar, para que se formen dipolos que, al ser colocados en un campo eléctrico, tenderán a orientarse por sí mismos con su parte positiva dirigida hacia el electrodo negativo y su parte negativa dirigida al polo positivo.
En el caso de un potencial alterno, este proceso se realiza mmuchas veces por segundo, dependiendo de la frecuencia del campo. Cuanto mayor sea la viscosidad del material, ofrecerá más resistencia a la reordenación de los dipolos, y más trabajo realizará. Este trabajo se transformará en calor que se denominan pérdidas dieléctricas.
Las propiedades de las cuales depende este tipo de soldadura son : resistencia eléctrica, constante dieléctrica, factor de potencia y factor de pérdidas. La conductividad térmica reviste poca importancia ya que el calor es generado uniformemente en el interior del material termoplástico y no tiene que ser conducido a través de dicho material.
El coste inicial del equipo de soldadura dieléctrica es alto, en comparación con el de los soldadores de barras, pero en muchos casos es el único tipo de soldador que realiza un trabajo satisfactorio. Para materiales sensibles al calor, el calentamiento dieléctrico ofrece ventajas, porque el calor es generado rápida y uniformemente dentro de la resina, sin altos gradientes de temperatura.
Los termoplásticos polares adecuados para ser soldados por alta frecuencia son principalmente: acetato de celulosa, propionato de celulosa, acetobrutato de celulosa, nailon, polimetacrilato de metilo, PVC, y policloruro de vinilideno. Otros termoplásticos muy utilizados como el polietileno y el poliestireno no pueden ser soldados eficazmente por este método porque no son polares y tienen factores de poteencia muy bajos.
4.2.5 SOLDADURA DIELECTRICA CONTINUA POR MAQUINA ELECTRONICA DE COSER
Este tipo de máquina tiene el electrodo superior en forma de disco. Este disco arrastra el material que debe ser unido y lo coloca debajo de él. El modo de trabajar de estas máquinas es similar al de una máquina de coser convencional.
Los soldadores de este tipo se emplean mucho para la fabricación de impermeables, bolsas para el tabaco, y envases para alimentos.
4.2.6 SOLDADURA CON GAS CALIENTE
Es una técnica utilizada para soldar termoplásticos.
Consiste en calentar el material mediante un chorro de aire caliente o un chorro de gas inerte, aplicado con un soplete que proyecta el fluido caliente sobre el área de contacto de las superficies que se van a unir. Este tipo de unión se hace generalmente con aportación de material, en forma de varilla de composición similar a la del material que se une.
El gas se puede calentar de dos formas:
– Con gas: el gas proyectado hacia el plástico se calienta a través de una espiral calentada por la llama de otro gas. La temperatura deseada de la corriente de gas caliente se obtiene regulando la llama que calienta la espiral.
La ventaja de la pistola calentada por gas es que se puede utilizar en el campo, como unidad portátil.
– Eléctrica: el gas se hace pasar sobre un elemento de calefacción. En la pistola eléctrica la temperatura se regula mediante un transformador variable, que da lugar a la potencia consumida deseada.
El soplete en este caso es más compacto y ligero, de ahí su mayor uso que los calentados por gas.
Las pistolas de soldar tienen, generalmente, extremos intercambiables para variar el orificio de salida, que suelen oscilar entre 3 y 6 mm.
La temperatura de la corriente de gas caliente tambien se puede regular variando la distancia entre el extremo de la pistola y la pieza quue se suelda.
Para el polietileno, la temperatura de salida del orificio deberá estar en torno a los 280ºC. La temperatura de trabajo del gas será de unos 180ºC, pues hay una pérdida de unos 100ºC entre el orificio y la zona de trabajo.
Se ha detectado en el polietileno alguna degradación cuando se suelda con aire caliente. La razón es la oxidación del plástico, y para evitarlo se utilizan gases inertes como el nitrógeno, actualmente el más empleado.
El regulador de presión permitirá el flujo contínuo de nitrógeno a una presión de 0,35 a 0,70 Kg/cm2. Se utilizan de 6 a 30 litros de gas caliente por minuto soldando. La velocidad de soldadura suele ser baja: 2,5 a 6,5 cm/min.
4.2.7 SOLDADURA CON UTIL CALIENTE
En este tipo de soldadura, las superficies que se van a unir se ponen, cada una, en contacto con un útil caliente. Cuando han alcanzado la temperatura deseada, se retira el útil y las superficies se aprietan rápidamente entre sí. Una vez enfriada la unión se retira la presión y la soldadura está terminada.
Esta técnica de soldar se emplea para el montaje de redes de tuberías de polietileno y para la fabricación de juguetes y artículos domésticos, con una gran variedad de resinas.
4.2.8 SOLDADURA POR INDUCCION
Esta técnica se emplea para fundir y soldar superficies adyacentes de plástico.
Emplea una corriente inducida en una espiral cerrada de alambre. En esta espiral, que hace de resistencia, se crea un campo electrodinámico que genera calor.
La operación se realiza mediante los siguientes pasos:
– Colocar una inserción metálica entre las dos superficies a unir,
– colocar las secciones dentro del campo del generador de alta frecuencia,
– se aplica presión sobre las secciones que se sueldan y se hace actuar el generador. La presión será uniforme sobre toda la inserción metálicapara evitar que partede ésta quede al aire y se evite un rápido calentamiento y desintegración de la inserción.
– se induce una corriente eléctrica en el circuito metálico que genera calor, fundiendo el material plástico que le rodea (el tiempo de calentamiento depende de la potencia suministrada)
La bobina del equipo de soldadura por inducción debe manejarse con cuidado: cualquier objeto metálico próximo a su campo puede calentarse rápidamente.
– se retira el campo eléctrico y enfría la zona para que la unión sea fuerte y duradera.
Se puede calcular la energía y el tiempo necesario para calentar la espiral a la temperatura deseada:
Kcal. Necesarias = W·S·T, donde W = peso del material en Kg
S = calor especifico en Kcal/Kg ºC
T = aumento de temperatura en ºC
Convirtiendo las Kcal en Kw/min y dividiendo el valor por la capacidad del generador en Kw/min, se puede calcular el tiempo necesario para calentar la espiral.
El tiempo es un fator muy importante en el resultado de la soldadura, ya que debe ser suficiente para obtener la cantidad necesaria de material fundido y por lo tanto una unión fuerte, pero tampoco excesivo ya que de alargarse mucho podría provocar degradación por sobrecalentamiento del material.
La soldadura por inducción se adapta particularmente para la unión de piezas gruesas, como cajas de nailon para baterías. Las secciones gruesas requieren la aplicación de mucha fuerza sobre las partes a unir ( unos 28 Kg por cm lineal de soldadura)
4.2.9 SOLDADURA POR RESISTENCIA
Está estrechamente relacionada con la soldadura por inducción. Se diferencia en que el calor es generado en un alambre de resistencia mediante una corriente que pasa a través del mismo. Es un sistema muy útil para operaciones de montaje cuando se puede utilizar un generador de corriente transportable.
La aplicación más utilizada es la unión de accesorios de tuberías. El accesorio se presiona contra la tubería a la que debe ser unido y se aplica a una corriente a las terminales del alambre de resistencia.
4.2.10 SOLDADURA CON HILO EXTRUIDO
Esta soldadura se realiza con aporte de material. Consiste en unir dos secciones de un termoplástico, extruyendo un hilo del mismo material entre ellas. El hilo extruido contiene suficiente calor para provocar la fusión de las superficies adyacentes a él. Resulta así una estructura homogénea cuando el plástico se enfría.
La generación de calor en el hilo se realiza, principalmente, por trabajo mecánico de en el extrusor, que es una máquina particularmente eficiente para el calentamiento de termoplásticos.
Este método se aplica a la unión de películas de polietileno.
4.2.11 SOLDADURA POR FRICCION
En esta técnica se genera calor de fricción mediante la rotación de dos superficies en contacto para obtener su unión.
Se realiza haciendo rotar una de las piezas sobre la otra que se mantiene estacionaria. La fricción por contacto se mantiene a una velocidad y presión que generan calor por fricción y funden las superficies adyacentes. Cuando se ha obtenidosuficiente material fundido, se aumenta la presión para expulsar cualquier burbuja y hacer fluir el material fundido uniformemente entre las caras que se sueldan.
El calor generado por fricción produce la fusión de la superficie, mientras que el material inmediatamente debajo de ésta, permanece sin cambiar la temperatura. La cantidad de calor depende de la velocidad relativa entre las superficies rotatorias, que se friccionan, de la presión de contacto, y de la duración de éste. Tambien depende de las propiedades del material, tales como el coeficiente de fricción y la capacidad de transmisión de calor.
La experiencia da como velocidades adecuadas el intervalo de1.5 a 20 m/s, y presiones iniciales entre 0,7 a 10 kg/cm2.
Para detener la fricción se puede soltar la pieza estacionaria o bien parar la pieza en el eje. Se deja enfriar la soldadura bajo presión.
Para muchas aplicaciones no es necesario preparar las superficies. De hecho, un acabado basto de aserrado se puede soldar y proporciona una unión de calidad comparable a la de una superficie mecanizada.
Esta técnica ofrece ventajas económicas debido a la rapidez y sencillez de la operación. Con la ayuda de mordazas y otros elementos de sujeción, los tornos y las prensas de taladrar normales se pueden convertir en unidades de soldadura por fricción.
En cambio presenta las siguientes desventajas: limitación de la forma de unión, formación de rebordes, y formación y orientación de tensiones en la unión.
|
|
