Técnicas de soldadura de plástico:8 métodos probados y sus beneficios

Para las personas nuevas en la fabricación de piezas de plástico, el término "soldadura" puede resultarles algo desconocido. Generalmente, soldadura denota el proceso de unir dos metales fundiéndolos y fusionándolos. Sin embargo, la soldadura implica fusionar mediante calor dos o más piezas, ya sean metálicas o plásticas.

La soldadura de plásticos tiene amplias aplicaciones industriales y existen diferentes técnicas para soldar plásticos. Este artículo analiza la soldadura de piezas de plástico, sus pasos generales y ocho técnicas de soldadura de plástico utilizadas en la fabricación de piezas en la industria del plástico.

¿Qué es la soldadura de plástico?

La soldadura de plástico es un proceso aplicable en la fabricación de piezas plásticas para unir dos piezas termoplásticas compatibles. Se trata de preparar las dos piezas termoplásticas, presionarlas entre sí en las uniones propuestas y calentarlas mediante varias técnicas de calentamiento. Además, la técnica de calentamiento utilizada depende en gran medida del material plástico. Por ejemplo, la soldadura de plástico por ultrasonidos se utiliza habitualmente para el PVC porque no implica calentamiento directo, lo que provoca la emisión de humos peligrosos por parte del material.

La aplicación continua de presión durante el calentamiento y el enfriamiento forma un enlace molecular entre las dos partes. En consecuencia, las uniones soldadas de plástico son fuertes, a diferencia de otros procesos de unión de plástico, como adhesivos y remachados. La soldadura de plástico ha sido una técnica muy utilizada en medicina, electrónica, construcción, etc.

Más:Conozca las diferencias entre remachar y soldar.

3 pasos para soldar plásticos

Soldar dos resinas plásticas semiacabadas obtenidas mediante moldeo por inyección u otros procesos podría resultar un desafío. Por lo tanto, esta sección le muestra los pasos para soldar plástico independientemente de la técnica de soldadura.

Paso 1:configurar el espacio de trabajo y limpiar el plástico

Lo primero que debe hacer es configurar un espacio de trabajo. El lugar de trabajo necesita una ventilación adecuada ya que la mayoría de las técnicas de calefacción emiten humos peligrosos. Aparte de eso, los operadores deben usar equipo de protección.

Limpiar los termoplásticos para asegurar una unión soldada alta. La limpieza se puede lograr lavando con jabón y agua tibia y luego secando los plásticos con un paño limpio y sin pelusa. Además, se sugiere eliminar las manchas utilizando solventes líquidos como metil etil cetona (MEK), papel de lija de 80 fritas o un raspador de pintura.

Paso 2:Unir el plástico

Sujete y pegue con cinta adhesiva las dos piezas de plástico para formar y sujetar la unión deseada. Además, coloque las piezas de plástico en una mesa de trabajo y fíjelas con abrazaderas en C. El estilo de unión del plástico depende de la técnica de soldadura. Por ejemplo, la soldadura ultrasónica sólo es adecuada para uniones solapadas.

Paso 3:completar la soldadura

Repare la soldadura antes de enfriarla para solucionar problemas como la suavidad. Deje que el plástico soldado se enfríe durante unos 5 minutos o alcance la temperatura ambiente. Además, lije la junta soldada después de enfriarla o utilice otros procesos de acabado de superficies para suavizarla.

8 métodos de Soldadura de plástico

En la industria del plástico existen diversas técnicas de soldadura de plástico basadas en diferentes procesos de calentamiento. Aquí se presentan ocho técnicas comúnmente utilizadas en la fabricación de piezas.

Soldadura Ultrasónica

La soldadura de plástico por ultrasonidos utiliza vibraciones mecánicas de alta frecuencia (15 kHz a 40 kHz) y baja amplitud para unir dos polímeros plásticos. La vibración mecánica genera calor por fricción, que a su vez derrite los polímeros plásticos. Debido a las vibraciones mecánicas se forma un enlace molecular entre los polímeros plásticos. Por lo tanto, las uniones soldadas de plástico por ultrasonidos son fuertes y de la más alta calidad.

Ventajas de la soldadura ultrasónica

• Tiene un alto rendimiento y tiempos de respuesta cortos
• Es muy seguro porque no calienta las piezas de plástico con calor directo
• Su uso de calor directo también lo hace adecuado para materiales como el cloruro de polivinilo, conocido por producir humos peligrosos al exponerse directamente al calor
• Produce uniones soldadas de alta calidad, lo que mejora su valor estético

Desventajas de la soldadura ultrasónica

• El método no es adecuado para termoplásticos con alto contenido de humedad ni termoplásticos duros/resistentes como el polipropileno
• El proceso no es ideal para materiales gruesos como el polipropileno porque la mayoría de los transductores de máquinas ultrasónicas tienen un rango de salida de entre 100 y 150 mm
• Solo apto para juntas que se superponen entre sí. Otras uniones como esquina, tope, T y borde son incompatibles
• Alto plazo de entrega debido a la cantidad de herramientas y procesos necesarios

Soldadura láser

La soldadura láser es un proceso de soldadura de plástico que implica el uso de un rayo láser para descongelar el plástico. Sin embargo, el calor se mantiene por debajo de la temperatura de evaporación del plástico. Luego se aplica presión durante el descongelamiento y se produce un enfriamiento para fortalecer las uniones soldadas.

La soldadura láser es rápida y se produce de diferentes formas. De ahí los diferentes tipos de procesos de soldadura láser de plástico:son híbridos, simultáneos, de contorno y de una sola pasada. Sin embargo, la velocidad depende del proceso, del plástico y de la máquina de soldadura láser.

Ventajas de la soldadura láser

• Puede calentar toda la superficie de soldadura o un solo punto
• Es muy preciso, de ahí su uso en la industria aeroespacial
• La soldadura puede realizarse a temperatura ambiente o en condiciones especiales
• Adecuado para soldar plásticos con diseños complejos
• Las uniones soldadas tienen un alto valor estético, es decir, una apariencia limpia
• Es un proceso rápido que lo hace muy popular en la creación rápida de prototipos

Desventajas de la soldadura láser

• No apto para plásticos de espesor (superior a 0,5 pulgadas) para no provocar malas uniones soldadas
• Puede provocar porosidad y fragilidad en la soldadura
• El coste inicial de la inversión es elevado  

Soldadura por fricción

La soldadura por fricción no requiere una aplicación directa de calor para que se realice la soldadura. Por tanto, se trata de un proceso habitual para unir plástico que no requiere aplicación directa de calor. El proceso utiliza el principio de fricción para unir el material plástico.  

Consiste en aplicar presión externa sobre ambos materiales plásticos moviéndolos o girándolos uno contra el otro. El movimiento produce fricción, generando calor que derrite los plásticos. Después de la fusión, se aplica una fuerza de presión uniformemente creciente a ambos materiales plásticos hasta que se forma una unión permanente. Existen dos tipos de soldadura por fricción:

Soldadura por fricción inducida continua

El procedimiento sigue el procedimiento anterior. Sin embargo, el movimiento encargado de generar el calor proviene de un rotor conectado a un freno de banda. Cuando el calor generado supera el límite de temperatura del plástico, el freno de banda detiene el rotor a medida que aumenta la presión hasta que se produce la soldadura.  

Soldadura por fricción por inercia

Es similar a la soldadura por fricción inducida continua. Sin embargo, el volante del motor y el volante del eje reemplazan el freno de banda. Aunque conectados al inicio de la soldadura, los volantes se separan cuando la fricción/velocidad alcanza el límite. El bajo momento de inercia del volante hace que éste se detenga. La aplicación continua de fuerza de presión continúa hasta que se forma la junta soldada.

Ventajas de la soldadura por fricción

• Fácil eliminación de óxidos y contaminantes presentes durante el frotamiento inicial
• Adecuado para plásticos diferentes
• Sin distorsión ni deformación del material debido al bajo calor
• Alta calidad de juntas soldadas
• Alta velocidad de soldadura
• Es respetuoso con el medio ambiente
• No requiere consumibles ni fuente de alimentación especial

Desventajas de la soldadura por fricción

• Solo apto para barras redondas con la misma sección y juntas a tope angulares y planas
• Tiene un coste inicial de inversión elevado  

Soldadura de alta frecuencia

La soldadura de alta frecuencia implica soldar polímeros plásticos utilizando un campo electromagnético (13-100 MHz). Este genera calor en el interior del material (no requiere aplicación directa de calor). El operador aplica presión continuamente para fusionar los plásticos hasta que se forma la soldadura y se produce la eliminación de calor para enfriar la unión soldada.  

Esto produce una unión soldada fuerte con propiedades similares o incluso mejores que los materiales originales. La soldadura HF es el proceso de soldadura de plástico más adecuado para materiales plásticos diferentes. Si bien es útil en la industria del plástico, sólo es compatible con unos pocos materiales. Los más comunes son el cloruro de polivinilo, EVA, PET-G y otros miembros de la familia del PET.

Ventajas de la soldadura de alta frecuencia

• División menos efectiva
• Pequeño rango de influencia térmica
• Altas velocidades de soldadura (alrededor de 100 a 120 m/min)

Desventajas de la soldadura de alta frecuencia

• Irradia mucho calor  
• Dependiendo de la máquina, tiene un rango de calentamiento pequeño, es decir, el área de calentamiento
• Consumo del cabezal de contacto

Soldadura por vibración

La soldadura por vibración implica frotar la pieza de plástico con una determinada frecuencia y amplitud. Esto conduce a la generación de calor por fricción que funde la sección de la junta y crea la junta soldada. Existen dos tipos de soldadura por vibración:

Soldadura por vibración lineal

Utiliza el calor por fricción generado al mover una pieza de plástico con respecto a la otra con un desplazamiento determinado para derretir la unión de las piezas de plástico. El proceso continúa a una presión constante después de que cesa la vibración hasta que la unión soldada se enfría.

Soldadura por vibración orbital

Se trata de hacer vibrar la sección superior de la pieza de plástico con un movimiento circular continuo en todas direcciones. Esto genera calor que derrite la pieza de plástico. La vibración deja de alcanzar el punto de fusión para que la unión soldada pueda solidificarse.  

Ventajas de la soldadura por vibración

• No requiere ningún consumible
• No es necesario preparar la superficie
• Es muy eficiente energéticamente
• Adecuado para soldar materiales plásticos finos
• Adecuado para soldar plásticos con formas irregulares

Desventajas de la soldadura por vibración

• La superficie de soldadura debe ser plana y horizontal
• Materiales compatibles limitados
• Equipo caro

Soldadura con placa caliente

Consiste en calentar una placa y utilizarla para fundir la superficie de unión de dos termoplásticos. Después de fundir las dos mitades, se juntan y se dejan durante un período predeterminado para que se forme un enlace molecular, permanente y hermético.

La soldadura con placa caliente requiere extrema precisión y control. Es adecuado para cualquier material termoplástico, pero es más aplicable a termoplásticos blandos y semicristalinos, por ejemplo, PP y PE.

Ventajas de la soldadura con placa caliente

• Adecuado para unir plásticos de gran tamaño
• Produce uniones soldadas fuertes
• Tiene un ciclo corto dependiendo del tiempo que tarda en alcanzar el punto de fusión del plástico

Desventajas de la soldadura con placa caliente

• No es adecuado para soldar plásticos finos de menos de 0,1 pulgadas
• El equipo requiere un alto nivel de mantenimiento

Soldadura con gas caliente

La soldadura con gas caliente se utiliza en la fabricación de termoplásticos e implica el uso de una pistola de soldar manual que sopla vapor de gas o aire para calentar varillas de soldadura de plástico y polímeros. Los materiales plásticos se ablandan cuando se calientan por encima del punto de fusión, formando la junta soldada. Luego se enfría para formar una unión soldada sólida.

El proceso de soldadura con gas caliente se aplica en la fabricación de recipientes de contención, tuberías, intercambiadores de calor, tanques de agua, etc., fabricados a partir de polímeros plásticos similares.

Ventajas de la soldadura con gas caliente

• El equipo es muy portátil
• No requiere electricidad para funcionar
• No requiere maquinaria pesada
• No requiere mucha experiencia técnica

Desventajas de la soldadura con gas caliente

• La velocidad de calentamiento es muy lenta, lo que hace que el proceso sea lento
• No es adecuado para plásticos más gruesos

Soldadura por rotación

La soldadura por rotación o soldadura por fricción rotacional es un proceso utilizado para soldar piezas termoplásticas con superficies de unión rotacionalmente simétricas. Consiste en frotar las piezas (una estacionaria) bajo presión en un movimiento circular unidireccional. Esto genera calor por fricción que derrite y une los plásticos. La unión soldada se solidifica después del enfriamiento.

Ventajas de la soldadura por centrifugación

• Es un proceso simple y requiere menos experiencia técnica
• No requiere consumibles
• Es altamente eficiente energéticamente
• Compatible con muchos termoplásticos  

Desventajas de la soldadura por centrifugado

• Una de las piezas de plástico a soldar debe tener una superficie simétrica
• Es caro de configurar

Beneficios de la soldadura de plástico

El soldador de plástico para fabricación tiene muchos beneficios, de ahí su aplicación en varias industrias y la creación rápida de prototipos. A continuación se presentan algunos beneficios:

Consumibles adicionales

No hay necesidad de consumibles adicionales como sujetadores, solventes o pegamentos. Por lo tanto, hay una reducción de las complicaciones, los riesgos y los costos acumulados debido a los consumibles adicionales.  

Compatible con cualquier forma de articulación

El proceso es adecuado para piezas de cualquier forma. El desarrollo en las diferentes técnicas de soldadura ha permitido trabajar con formas complejas. Por lo tanto, podrás soldar piezas con formas curvas o irregulares con facilidad.

No es necesario un entorno de ventilación

Algunas técnicas de soldadura utilizadas para plásticos no producen fusibles, por ejemplo, la soldadura basada en vibraciones. Por lo tanto, existe una mínima necesidad de equipos de protección e infraestructura que ayude a la ventilación.

Opción rentable

La técnica requiere una baja necesidad de consumibles y un tiempo de ciclo reducido. Por tanto, es más eficaz que otros métodos de unión como el remachado.

Elección de soldadura muy versátil

Es adecuado para piezas de cualquier tamaño o dimensión. Esto es diferente a otros métodos de unión. Por ejemplo, el remachado requiere que las piezas tengan un tamaño mínimo dependiendo del remache. Así que lo único que falta es encontrar la más adecuada entre todas las técnicas para soldar piezas de plástico.

Más ligero que usar sujetadores mecánicos

Soldar plásticos no requiere muchos consumibles. En consecuencia, esto reduce el peso de los productos soldados finales, a diferencia de otros métodos que utilizan sujetadores mecánicos y remaches que contribuyen al peso total.

La soldadura es permanente

La unión soldada es permanente, a diferencia de los adhesivos u otros mecanismos de unión de plástico. Por lo tanto, es una elección razonable cuando no desea que el componente interno se vea comprometido.

Aplicaciones de piezas soldadas de plástico

La soldadura de plástico es aplicable en varias industrias. A continuación se muestran algunas piezas soldadas de plástico y las industrias a las que se aplican.

Aeronáutica

Los plásticos aeroespaciales requieren una soldadura permanente que sea precisa sin comprometer sus propiedades. Por lo tanto, el proceso es adecuado para fabricar piezas soldadas de plástico, como paneles interiores, tanques de almacenamiento y bandejas.

Agricultura

Las piezas soldadas de plástico, como juntas, cercas de PVC, tanques y líneas de agua y nebulización, tienen amplias aplicaciones en la agricultura.

Automoción

Los automóviles utilizan soldadura de plástico para unir plásticos para fabricar parrillas, radiadores, cajas de baterías, revestimientos de pasos de ruedas, parachoques, etc.

Marino

El proceso también es aplicable en la fabricación de embarcaciones, tanques de lastre, pozos de almacenamiento de peces, tanques de almacenamiento de agua y otras piezas plásticas soldadas utilizadas en un entorno marino. El medio marino utiliza plástico debido a su resistencia a la corrosión y otras propiedades. Sin embargo, las piezas soldadas de plástico pueden ensamblarse y soldarse entre sí.

Plomería

La soldadura de plástico es muy común en plomería, donde se aplica en la fabricación de tuberías, desagües, grifos, etc. DWV. Estas piezas se producen de forma individual y deben ensamblarse. A diferencia de otros procesos de unión de plástico, la soldadura es permanente, lo que influye mucho en su elección.

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Preguntas frecuentes

¿Por qué se utiliza tanto el plástico?

Los plásticos tienen amplias aplicaciones industriales porque están fácilmente disponibles y son de bajo costo en comparación con los metales. Aparte de eso, son fáciles de moldear y mecanizar. También son reciclables y reparables. Por lo tanto, no hay mucho problema cuando el plástico se agrieta, a diferencia de materiales como el vidrio.

¿Es posible soldar plásticos diferentes entre sí?

Sí, es posible soldar plásticos diferentes. Sin embargo, la unión no será fuerte en comparación con materiales plásticos similares.
Los materiales similares tienen la unión más fuerte, seguidos de los plásticos diferentes con propiedades similares y luego los materiales diferentes con propiedades diferentes.  

¿Son fuertes las soldaduras?

Por un lado, las uniones soldadas termoplásticas son muy resistentes, especialmente cuando se unen con materiales similares. Esto se debe a que la unión soldada tiene las mismas propiedades que el plástico original. Por otro lado, las uniones soldadas de piezas de plástico diferentes no son resistentes.