Soldadura de pl√°stico en la industria

La soldadura de pl√°stico es muy demandada en diferentes industrias para unir piezas fabricadas en distintos procesos y moldes. Son pocos los materiales que son tan d√ļctiles o moldeables como el pl√°stico. A nivel industrial permiten la fabricaci√≥n de una infinita cantidad de productos a partir de ellos.

Dicha soldadura es factible en piezas de termoplásticos. Estos polímeros lineales son susceptibles de moldearse al llegar a cierta temperatura. Ya que no se descomponen al calentarlos. Del mismo modo, pueden ser unidos entre ellos con calor y aplicando presión. No se puede aplicar a plásticos termoestables, debido a que son polímeros infusibles e insolubles. Una vez endurecidos no pueden ser ablandados de nuevo por calefacción.

La unión de plásticos tiene lugar por el reblandecimiento de las zonas a enlazar. Para ello, se deben estimular las moléculas del polímero para que adquieran cierta movilidad. Esa estimulación se ejecuta por un agente externo (calor, vibración, fricción, disolvente, etc.). Una vez cesada la acción del agente externo, disminuye el movimiento de las moléculas quedando constituida una estructura plástica entrelazada. A su vez, hay que aplicar presión para lograr la interacción molecular de las partes a unir.

Métodos de soldadura de termoplásticos

La activación de las moléculas de plástico para su soldadura se puede conseguir con distintas técnicas, siendo las más utilizadas en la industria las siguientes:

  • Aportaci√≥n de calor: aportaci√≥n de calor mediante un equipo directamente en las piezas. El calor produce que las piezas se fundan y permitan la uni√≥n por compresi√≥n.
  • Por alta frecuencia: el aumento de temperatura se logra al hacer vibrar las mol√©culas del pl√°stico a alta frecuencia con emisi√≥n de ondas.
  • Por vibraci√≥n: usa la energ√≠a del calor que se genera cuando una parte se mantiene fija mientras la otra parte se mueve (fricci√≥n o vibraci√≥n interna). El calor generado por la fricci√≥n inicia una fundici√≥n controlable de las partes. Y en el caso de ultrasonidos (vibraci√≥n externa) implica el uso de energ√≠a mec√°nica de alta frecuencia para ablandar o fundir el termopl√°stico en la l√≠nea de uni√≥n.
  • Por emisi√≥n de un haz laser: soldadura por fusi√≥n que utiliza la energ√≠a aportada por un haz l√°ser para fundir y recristalizar el material o los materiales a unir.

Tecnologías de soldadura

Para la soldadura de los termoplásticos, los principales procesos de soldadura que se pueden automatizar con robótica o máquinas especiales y los más comunes en fabricación industrial son:

  • Soldadura placa caliente: se emplea una placa de aluminio o aleaciones con cobre calentada a una temperatura entre 180-300¬ļC. Se posiciona la placa entre las dos piezas a unir para calentar las superficies, a continuaci√≥n se quita y realiza una presi√≥n controlada de las piezas. Se dejan enfriar y se logra la uni√≥n. El material de la placa, as√≠ como la temperatura y el tiempo del proceso variar√°n seg√ļn el material pl√°stico, las dimensiones y el espesor de las piezas. As√≠ mismo la placa puede ser plana o con forma dependiendo de la geometr√≠a de las piezas. Adem√°s se recubre de tefl√≥n para evitar que se pueda quedar adherida al pl√°stico fundido. Las aplicaciones comunes pueden ser para fabricar dep√≥sitos de l√≠quido de frenos, de gasolina, cajas de bater√≠as, pallets‚Ķ
proceso soldadura hot plate
  • Termosellado: sellado por calor y presi√≥n en termopl√°sticos utilizando un dado o barra de soldadura en contacto constantemente y calentado para aplicar calor a un √°rea o l√≠nea espec√≠fica de contacto y en definitiva sellar dos partes. Aplicado para la uni√≥n de pel√≠culas o l√°minas pl√°sticas entre s√≠. Com√ļn en el proceso de sellado t√©rmico para cierre herm√©tico de bolsas y pel√≠culas para alimentos o dispositivos m√©dicos esterilizados, fabricaci√≥n de bolsas, etc. Esta t√©cnica tambi√©n es utilizada en la industria electr√≥nica para unir las pantallas LCD a los PCB en muchos productos electr√≥nicos de consumo.
grafico termosellado
  • Soldadura por ultrasonidos: m√©todo que utiliza la alta frecuencia para generar vibraciones mec√°nicas. Se hace vibrar a alta frecuencia a un sonotrodo (parte oscilante) que presiona las piezas a unir sobre una cuna (parte fija). En este m√©todo la uni√≥n es muy limpia y dependiendo de ciertos factores se puede lograr soldaduras estancas. Es una aplicaci√≥n muy utilizada en automoci√≥n, electrodom√©sticos y en mascarillas quir√ļrgicas o FFP2. Si quieres conocer mejor este tipo de soldadura te dejamos un link para que puedas leer m√°s en un art√≠culo espec√≠fico de nuestro blog.
equipo soldadura por ultrasonidos
  • Soldadura por vibraci√≥n interna o fricci√≥n (lineal o rotacional): consiste en la fricci√≥n de dos partes de termopl√°sticos para calentarlos hasta que alcanzan un punto de fusi√≥n que posibilita su uni√≥n. En la soldadura por vibraci√≥n lineal, las piezas a unir se ponen en contacto bajo presi√≥n antes de frotarse juntas en un movimiento lineal alternativo. La fricci√≥n resultante derrite el material en la interfaz, despu√©s de lo cual la vibraci√≥n se detiene; Luego, las piezas se alinean y se mantienen juntas hasta que la soldadura se solidifica. En la rotacional, se utilizan dos piezas dimensionalmente similares, y mientras una gira la otra permanece inm√≥vil, al mismo tiempo se le aplica presi√≥n a la que tiene movimiento, y as√≠ obtenemos la uni√≥n. La principal ventaja de este proceso es su capacidad para soldar grandes uniones lineales complejas a altas tasas de producci√≥n. Por esa raz√≥n se usa en automoci√≥n y fabricaci√≥n de electrodom√©sticos.
soldadura plástico por vibración
  • Soldadura por l√°ser: utiliza un rayo l√°ser para fundir el pl√°stico en la regi√≥n de la uni√≥n. Una de las partes debe ser transparente al l√°ser para dejar paso y que el haz incida en la pieza absorbente. La radiaci√≥n generada sobre el material absorbente excita la mol√©cula, lo que resulta en el calentamiento del material y la uni√≥n con la pieza transparente. Es una de las tecnolog√≠as m√°s caras en la actualidad, por ello se utiliza en grandes producciones o de alto valor a√Īadido. Ya que tiene la ventaja de realizar una soldadura muy est√©tica, limpia y en ocasiones casi imperceptible. Adem√°s, este m√©todo de soldadura consigue cierres totalmente herm√©ticos. Por eso es com√ļn en electr√≥nica, sensores, luminarias y faros de automoci√≥n. Al igual que con los ultrasonidos, te dejamos un link para que puedas leer m√°s en un art√≠culo espec√≠fico sobre esta tecnolog√≠a de soldadura.
grafico de soldadura laser
  • Soldadura por infrarrojos: la energ√≠a se introduce sin contacto como con la soldadura l√°ser. Las zonas de soldadura de las piezas a unir son fundidas mediante el calor de las radiaciones que son aportadas por radiadores IR. Donde la energ√≠a electromagn√©tica generada por los infrarrojos es absorbida por el pol√≠mero. La soldadura infrarroja representa una alternativa econ√≥mica al l√°ser y tambi√©n con capacidad para soldar geometr√≠as complejas de piezas 2D y 3D. Soldaduras muy fuertes y herm√©ticas. Vers√°til y muy √ļtil en industrias como automoci√≥n, electr√≥nica y c√©lulas solares, ti y multimedia, industria m√©dica, industria aeroespacial y tecnolog√≠a de la defensa.
grafico soldadura infrarrojos
  • Soldadura por inducci√≥n o alta frecuencia: es una forma de soldadura que utiliza la inducci√≥n electromagn√©tica para calentar la pieza de trabajo. Pero solo materiales que contienen metales, fibras de carbono pueden calentarse por inducci√≥n. Y ciertos pl√°sticos con dipolos qu√≠micos por ondas de radiofrecuencia (cloruro de polivinilo, poliamidas (PA) y acetatos). En el caso de la inducci√≥n, deben integrarse aditivos electromagn√©ticos en los pol√≠meros a unir. Tambi√©n es utilizado en procesos de inserci√≥n de remaches en piezas de pl√°stico. El remache debe ser ferromagn√©tico, se calienta por inducci√≥n y penetra en el pl√°stico al ir fundi√©ndolo en su avance. El proceso tarda s√≥lo unos segundos y la inserci√≥n del conductor se puede automatizar f√°cilmente. La aplicaci√≥n de soldadura de pl√°sticos con dipolos qu√≠micos es t√≠pica en toldos y lonas pl√°sticas, as√≠ como productos hinchables. La soldadura por inducci√≥n con aditivos y fibras de carbono en aeron√°utica.
grafico soldadura alta frecuencia HF

También cabe mencionar que existen otros tipos de soldadura de plástico, que no hemos detallado debido a que no son tan utilizadas industrialmente o son más manuales y menos propicias para su automatización. Más usadas en momentos puntuales por ejemplo en reparaciones, bricolaje y trabajos domésticos. Serían las siguientes:

  • Soldadura por inyecci√≥n: mediante aportaci√≥n de material caliente se pueden parchear roturas en pl√°sticos. M√©todo manual con herramienta especial tipo pistola de calor. Similar al caso de soldadura por extrusi√≥n.
  • Soldadura por extrusi√≥n: la varilla de soldadura se introduce en una extrusora de pl√°stico manual en miniatura, se plastifica y se expulsa de la extrusora contra las piezas que se unen, que se ablandan con un chorro de aire caliente para permitir que se produzca la uni√≥n.
  • Soldadura por disolvente: consiste en aplicar un disolvente en el pol√≠mero dejando libertad de movimiento de las mol√©culas en el mismo y posibilitando el enlace con otras de otro pol√≠mero a su vez disuelto. El pol√≠mero se ablanda y se puede unir con otro con el mismo tratamiento. Muy usado en fontaner√≠a para unir tubos de pvc con acetona como disolvente.
  • Soldadura por aire gas/caliente: mediante una corriente de gas caliente se funde una varilla de pl√°stico para que el aporte de material realice la soldadura. Se aplica con una pistola encargada de generar la corriente de aire comprimido o gas (nitr√≥geno, hidr√≥geno, ox√≠geno o di√≥xido de carbono) caliente. Su uso es t√≠pico en reparaci√≥n de piezas de pl√°stico como parachoques.

En estos métodos finales, se puede comprobar que es necesario consumibles y aportación de materiales al proceso. Lo que también produce un gasto extra y mayor gestión en su uso continuo en cadenas de producción.

Automatización de la soldadura de plástico

En Movicontrol desarrollamos proyectos llave en mano para automatizar procesos de fabricación. Entre ellos la soldadura de plásticos para sectores como la automoción, electrodomésticos, electrónica, envases…
Nuestra principal experiencia se desarrolla en máquinas especiales y células robotizadas de soldadura por ultrasonidos, láser, placa caliente, infrarrojos y colocación de insertos por inducción.
Bajo los requerimientos técnicos del proceso y especificaciones del cliente, estudiamos la tecnología de soldadura adecuada y la mejor aplicación de automatización.