Placa caliente
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Placa caliente
La soldadura por placa caliente, también denominada soldadura por herramienta calefactada o transferencia térmica, es probablemente la técnica de unión de plásticos más simple y a la vez más versátil. La soldadura con placa caliente, también conocida como soldadura de espejo, platina o tope, se usa para soldar componentes moldeados por inyección, por ejemplo, en aplicaciones automotrices, y ampliamente para unir tuberías de plástico para distribución de gas y agua. También conocida como soldadura por plancha es un método de soldadura selectiva, en la que dos piezas previamente cubiertas por fundente son calentadas con un elemento térmico (thermode o placa caliente) a una temperatura suficiente para fundir el material de soldadura. Después de esta operación, las partes se enfrían por debajo de la temperatura de solidificación para lograr una unión fija electro-mecánica. El contenido de agua del polimero es muy importante porque afecta la soldabilidad, de hecho el alto contenido de agua puede provocar la formación de burbujas durante el calentamiento y la unión, lo que reduce la resistencia de la soldadura. Por lo tanto, las piezas deben ser secada antes de soldarse y almacenada en un ambiente seco.El método de soldadura por plancha
El proceso de soldadura por placa caliente se puede dividir en cuatro fases: emparejamiento, calentamiento, cambio y soldadura / forjado.
Emparejamiento
Durante la fase de calentamiento, se interpone la placa caliente lo cual calienta conductivamente las piezas de soldar hasta que se funden, sin un desplazamiento sustancial del material. La presión se mantiene al mínimo para mantener las piezas y la placa caliente en contacto o a cero con un desplazamiento predeterminado.
Calentamiento
El rango de temperatura de la placa caliente es de 45 a 105°C por encima de la temperatura de fusión del material, se aplica una presión constante entre 0.3 y 0.6 MPa, esto hace que las superficies de soldadura se ajusten a la placa caliente, que tiene la geometría de soldadura deseada.
Soldadura - Forjado
Una vez que llega a la fusin completa la placa se retira rápidamente y las partes se juntan manteniedo una presión constante hasta la saldadura completa, La presión de soldadura necesaria depende de la viscosidad de la masa fundida y el espesor de la pared de las piezas y, por lo general, oscila entre 0,020 y 0,055 MPa. Esta presión se mantiene mientras el material fundido se enfría y se resolidifica. Esto crea una difusión intermolecular de las moléculas plásticas de acuerdo con la teoría de la reptación. La viscosidad del material fundido se puede controlar a través de la temperatura de la placa caliente y el tiempo de calentamiento. La superficie de la placa caliente a menudo se reviste con PTFE para evitar que el plástico fundido se pegue, lo que limita la temperatura de la placa caliente a 275°C. Usualmente durante el proceso de soldadura , se exprime un poco de material plastificado en la zona de soldadura, formando doble labios.
Las ventajas de la soldadura por plancha:
Para componentes que requieren un posicionamiento muy preciso, la soldadura por reflujo con placa caliente es el método más apropiado. La soldadura en caliente por pulso difiere de la soldadura convencional en que la fusión de la soldadura se lleva acabo mediante un thermode (o placa caliente) que se calienta y se enfría para cada unión. Durante todo el proceso se aplica presión, también durante el calentamiento, la fusión y el enfriamiento. Dado que durante todo el proceso se aplica presión, este método es muy apropiado para piezas cuya unión podría soltarse durante la fase de enfriamiento. Al utilizar el proceso de soldadura por reflujo de placa caliente pueden realizarse varias uniones simultáneamente en una sola pasada (hasta > 100 mm de longitud). La realización simultánea de estas uniones también evita que los cables de la pieza vecina se suelten durante el proceso de soldadura.
- Rápido aumento de la temperatura y enfriamiento
- Control de la temperatura
- Posicionamiento preciso de las partes
- Varias uniones al mismo tiempo
- Bajo coste ya que no se necesitan componentes de terceros, por ejemplo, conectores
- Sin limitación de tamaño, en comparación con la incapacidad de la soldadura por ultrasonido para soldar productos grandes
- Sin limitación material. Por ejemplo, la soldadura por ultrasonidos no funciona con PP puro, mientras que la placa caliente sí
- Resuelve el problema de la soldadura por fusión para plásticos grandes, curvos y de paredes gruesas
- Trabajando en conjunto con el moldeo por inyección, puede hacer una forma de producto muy compleja
- Puede garantizarse la hermeticidad, la estanqueidad al agua y la resistencia a la tracción de los productos
- En comparación con el encolado, la soldadura de plástico significa una alta eficiencia de producción, sin deformación, sin contaminación y soldadura firme
Adecuado para
La soldadura de placa caliente se puede utilizar para unir todos los termoplásticos y elastómeros termoplásticos cuyo rango de temperatura de fusión se encuentra por debajo de su temperatura de descomposición. Dado que solo el plástico en sí puede unirse, los aditivos, utilizados para mejorar las propiedades del material o reducir el costo, pueden reducir la soldabilidad. La mayor parte de materiales termoplásticos puede pegarse con soldadura de placa caliente y se siguen los procedimientos adecuados se pueden obtener soldaduras con una resistencia a la tensión igual a la del material original. La soldadura de placa caliente se puede utilizar para unir todos los termoplásticos y elastómeros termoplásticos cuyo rango de temperatura de fusión se encuentra por debajo de su temperatura de descomposición. Dado que solo el plástico en sí puede unirse, los aditivos, utilizados para mejorar las propiedades del material o reducir el costo, pueden reducir la soldabilidad. Tal soldadura con placa caliente se puede utilizar para soldar termoplásticos diferentes como los plásticos semicristalinos con otro plásticos semicristalinos o plásticos amorfos con los plásticos amorfos. Tal vez se uede unir plásticos semicristalinos o plásticos amorfos. Si los plásticos tienen el mismo punto de fusión y viscosidad de fusión, se puede usar soldadura por placa caliente a alta temperatura o convencional. Con diferentes puntos de fusión o viscosidades diferentes, se deben usar placas calientes dobles, con cada placa caliente ajustada a una temperatura diferente.La soldadura con placa caliente se puede utilizar para unir algunas combinaciones de termoplásticos diferentes. Típicamente, los plásticos semicristalinos solo son compatibles con los plásticos semicristalinos, y los plásticos amorfos solo son compatibles con los plásticos amorfos. Si los plásticos tienen el mismo punto de fusión y viscosidad de fusión, se puede usar soldadura por placa caliente a alta temperatura o convencional. Con diferentes puntos de fusión o viscosidades diferentes, se deben usar placas calientes dobles, con cada placa caliente ajustada a una temperatura diferente. Las combinaciones termoplásticas comunes incluyen:
- ABS - PMMA
- ABS - PC
- ABS - SAN
- PMMA - PC + ABS
- PC - PC + ABS
Aplicaciones de la soldadura por plancha
Se puede adaptar a una amplia gama de tamaños y configuraciones de piezas y es un tipo de soldadura que ofrece un sellado hermético de alta fiabilidad y una fuerte adherencia en piezas de geometría complicada.Los principales parámetros de la soldadura por placa caliente son la temperatura de la placa, el tiempo de calentamiento, la presión de soldado y el tiempo de soldado. Entre las aplicaciones más frecuentes se encuentran la unión de películas flexibles a tarjetas de circuitos impresos, cables conductores y coaxiales de pequeño diámetro y componentes muy ligeros o pequeños. La probada eficacia de nuestras tecnologías permite realizar un gran número de aplicaciones de soldadora por plancha 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, soldadura de tubería
Aditivos
Tal vez se agregan aditivos para reducir la resistencia de la soldadura al actuar como concentradores de tensión , como auxiliares de procesamiento, estabilizadores, lubricantes, colorantes, materiales de refuerzo (talco, fibras de vidrio, fibras de carbono, etc.). Los aditivos también pueden reducir la resistencia de la soldadura al actuar como concentradores de tensión. Los ejemplos de aditivos incluyen estabilizadores, lubricantes, auxiliares e procesamiento, agentes colorantes, materiales de refuerzo (talco, fibras de vidrio, fibras de carbono, etc.). El contenido de agua del plástico también afecta la soldabilidad. Esto afecta a los termoplásticos que absorben el agua del aire circundante, principalmente termoplásticos amorfos. El alto contenido de agua puede provocar la formación de burbujas durante el calentamiento y la unión, lo que reduce la resistencia de la soldadura. Por lo tanto, las piezas deben soldarse poco después del moldeo por inyección, almacenarse en un ambiente seco o soldarse con parámetros ajustados.
Contenido de agua
El contenido de agua del plástico también afecta la soldabilidad. Esto afecta a los termoplásticos que absorben el agua del aire circundante, principalmente termoplásticos amorfos. El alto contenido de agua puede provocar la formación de burbujas durante el calentamiento y la unión, lo que reduce la resistencia de la soldadura. Por lo tanto, las piezas deben soldarse poco después del moldeo por inyección, almacenarse en un ambiente seco o soldarse con parámetros ajustados.
Equipo de soldadura de placa caliente
La máquina consta de cuatro partes principales; la placa caliente, la máquina se desliza, los accesorios de sujeción y el sistema de control de la máquina.
La placa caliente suele ser plana, pero se puede moldear para que coincida con el perfil de los componentes que se van a soldar. Si es necesario, esto podría ser tridimensional. Las placas calefactoras se fabrican generalmente en aluminio o bronce de aluminio. Este último tiene una mayor estabilidad dimensional a las altas temperaturas requeridas para el proceso de soldadura de placa caliente. Para evitar que los materiales termoplásticos fundidos se peguen a la placa caliente durante la fase de calentamiento del proceso, las placas a menudo se recubren con una superficie antiadherente. Normalmente, se utiliza un material a base de PTFE (politetrafluoroetileno) para el revestimiento. Esto podría ser un revestimiento permanente o una tela de PTFE con respaldo adhesivo semipermanente. Cuando se utilizan placas calefactoras recubiertas de PTFE, es importante no ajustar la temperatura por encima de 270°C, ya que se producen humos tóxicos que pueden provocar fiebre por humos de fluoropolímeros. Los dispositivos de sujeción de componentes se montan en los carriles de la máquina. Las correderas están diseñadas para soportar los elementos de sujeción y los componentes que se están soldando, así como para aplicar la carga axial sin deformar el bastidor de la máquina. Normalmente, la carga se aplica mediante un sistema neumático. Los componentes se pueden sujetar en el dispositivo de sujeción mediante abrazaderas mecánicas o mediante un sistema de vacío. Es importante, cuando sea posible, que los dispositivos de sujeción apoyen el componente directamente detrás de las superficies de soldadura. Esto evitará la distorsión de los componentes durante las fases de calentamiento y unión. El controlador de la máquina controla las fases de calentamiento y unión del proceso de soldadura. En los equipos modernos, esto normalmente sería un led de control por microprocesador.
Proceso de soldadura por placa caliente
Para lograr soldaduras de buena calidad, es importante comprender cómo funciona el proceso. El proceso comienza cuando los componentes se cargan en los dispositivos de sujeción. Los componentes deben colocarse firmemente en los accesorios para garantizar que las superficies a calentar sean planas y no estén distorsionadas. Cuando se inicia el ciclo de soldadura, los componentes se ponen en contacto con la superficie de la placa caliente y comienza la fase de calentamiento. El proceso de calentamiento es la parte más importante de la soldadura con placa caliente. El calentamiento se realiza en dos fases. En la primera fase, a menudo conocida como la fase de "reborde", los componentes se empujan contra la placa caliente, bajo una carga axial y comienza a producirse la fusión. Una vez que se funde toda la superficie de unión del componente, como se muestra por una pequeña gota continua de material fundido (aproximadamente de 1 a 2 mm de altura) alrededor del perímetro del componente, se reduce la carga axial. Esta reducción se puede lograr reduciendo la presión en el sistema neumático o utilizando topes de profundidad de fusión. Los topes de profundidad de la masa fundida se colocan en la máquina, entre la placa caliente y la máquina se desliza para dar una cantidad predeterminada de masa fundida o "reborde". Cuando se reduce la carga, comienza la fase de "remojo de calor" del ciclo de calentamiento. Se deja que el calor penetre en el material para dar una "masa térmica" de material fundido detrás de la superficie en contacto con la placa caliente. Esto asegura que haya suficiente calor presente en el material para evitar que las superficies de soldadura se enfríen por debajo de la temperatura de fusión cuando los componentes se retiran de la placa caliente y se juntan para soldar. También asegura que haya material fundido detrás de la interfaz de soldadura cuando el material de la interfaz se exprime a medida que los componentes se juntan para formar la soldadura. Si se ignora la fase de remojo en calor, se forma una soldadura fría quebradiza. La fase final del proceso de soldadura es la fase de unión, cuando los componentes se juntan y se dejan enfriar bajo carga axial. Nuevamente, los topes de profundidad de la masa fundida se pueden usar para controlar la cantidad de desplazamiento de material durante la fase de unión. Cuando se completa la fase de unión, los componentes soldados se retiran de los accesorios de sujeción.El tiempo de formación del cordón es el tiempo necesario para lograr un cordón de tamaño mínimo alrededor del perímetro del componente. Este tiempo dependerá del grosor de la pared del componente a soldar. Cuanto más gruesa sea la pared, más tiempo se necesitará para lograr el tamaño mínimo del cordón. Un tamaño mínimo típico de cordón será de entre 1 y 2 mm de altura.
El tiempo de inmersión en calor es el tiempo que el componente permanece en contacto con la placa caliente bajo una carga axial reducida. De nuevo, esto depende del grosor de la pared del componente. Cuanto más gruesa sea la pared del componente, mayor será el tiempo de remojo en calor requerido. Se necesitarán tiempos de remojo en calor más prolongados para materiales con una temperatura de fusión más alta. El tiempo de permanencia es el que se toma para que los componentes se retiren de la superficie de la placa calefactora y luego se pongan en contacto entre sí. Una vez que los componentes se retiran de la placa calefactora, sus superficies comienzan a perder calor. Por lo tanto, es esencial que el tiempo de permanencia se mantenga lo más corto posible para evitar que las superficies se enfríen por debajo de la temperatura requerida para la soldadura antes de entrar en contacto. El último parámetro de soldadura relacionado con el tiempo es el tiempo de enfriamiento. Esta es la cantidad de tiempo que los componentes permanecen bajo una carga axial después de que se han juntado antes de ser retirados del dispositivo de sujeción. Durante las primeras etapas de esta fase, las cadenas moleculares termoplásticas en la interfaz de soldadura pueden difundirse para formar la soldadura. La presión de calentamiento y enfriamiento es la presión en la interfaz del componente durante el proceso de soldadura. En la soldadura de componentes moldeados por inyección, se recomienda utilizar topes de fusión para controlar el desplazamiento de material durante las fases de calentamiento y enfriamiento. En este caso, la presión de calentamiento y enfriamiento no es crítica para el proceso de soldadura, siempre que sea mayor que el valor requerido para empujar las piezas contra los topes de fusión. La temperatura de soldadura es la temperatura a la que se pone la placa caliente para realizar el proceso de soldadura. Esto es típicamente de 60 a 100°C por encima de la temperatura de fusión del material. Si la temperatura se establece demasiado alta, puede provocar la degradación del material en la interfaz de soldadura, lo que resultará en una soldadura de mala calidad.
Diseño de componentes
A diferencia de la mayoría de los procesos de soldadura de plástico, el destello de soldadura (exceso de material) producido alrededor de la línea de soldadura durante el proceso normalmente no se oculta ni se elimina. Sin embargo, se pueden agregar trampas de destello al área de soldadura si se requiere que el destello de soldadura esté oculto.