Soldagem de plástico: a soldagem para materiais plásticos semiacabados é descrita na ISO 472 como um processo de união de superfícies amolecidas de materiais, geralmente com o auxílio de calor (exceto soldagem por solvente). A soldagem de termoplásticos é realizada em três estágios sequenciais, a saber, preparação da superfície, aplicação de calor e pressão e resfriamento. Vários métodos de soldagem foram desenvolvidos para a união de materiais plásticos semiacabados. Com base no mecanismo de geração de calor na interface de soldagem, os métodos de soldagem para termoplásticos podem ser classificados como métodos de aquecimento externo e interno, conforme mostrado na Fig. Por outro lado, a produção de uma solda de boa qualidade pode não depender apenas dos métodos de soldagem, mas tambémsoldabilidadede materiais de base. Portanto, a avaliação desoldabilidadeé de importância crítica antes da operação de soldagem (verSoldabilidade reológica) para plásticos.
Soldagem a gás quente
Soldagem a gás quente, também conhecida como soldagem a ar quente, é uma técnica de soldagem de plástico que usa calor. Uma pistola de ar quente especialmente projetada, chamada soldadora de ar quente, produz um jato de ar quente que amolece tanto as peças a serem unidas quanto uma haste de enchimento de plástico, todas as quais devem ser do mesmo plástico ou de um plástico muito semelhante. (SoldagemPVCparaacrílicoé uma exceção a esta regra.)
A soldagem a ar quente/gás é uma técnica de fabricação comum para a fabricação de itens menores, comotanques químicos, tanques de água, trocadores de calor, eacessórios de encanamento.
No caso deteiasefilmesnão pode ser usada uma vareta de enchimento. Duas folhas de plástico são aquecidas por meio de um gás quente (ou umelemento de aquecimento) e então enrolados juntos. Este é um processo de soldagem rápido e pode ser executado continuamente.
Vareta de solda
Uma haste de soldagem de plástico, também conhecida como haste de soldagem termoplástica, é uma haste com seção transversal circular ou triangular usada para unir duas peças de plástico. Elas estão disponíveis em uma ampla gama de cores para combinar com a cor do material base. A haste de soldagem de plástico enrolada é conhecida como "spline".
Um aspecto importante do projeto e da fabricação da haste de soldagem de plástico é aporosidadedo material. Uma alta porosidade levará a bolhas de ar (conhecidas como vazios) nas hastes, o que diminui a qualidade da soldagem. A mais alta qualidade de hastes de soldagem de plástico são, portanto, aquelas com porosidade zero, que são chamadas de voidless.
A selagem a quente é o processo de selar um termoplástico a outro termoplástico similar usando calor e pressão. O método de contato direto de selagem a quente utiliza uma matriz ou barra de selagem constantemente aquecida para aplicar calor a uma área de contato específica ou caminho para selar ou soldar os termoplásticos juntos. A selagem a quente é usada para muitas aplicações, incluindo conectores de selagem a quente, adesivos termicamente ativados e selagem de filme ou folha. Aplicações comuns para o processo de selagem a quente: Conectores de selagem a quente são usados para unir LCDs aPCBsem muitos eletrônicos de consumo, bem como em dispositivos médicos e de telecomunicações. A selagem a quente de produtos com adesivos térmicos é usada para segurar telas de exibição transparentes em produtos eletrônicos de consumo e para outros conjuntos ou dispositivos termoplásticos selados onde a estaqueamento a quente ou soldagem ultrassônica não é uma opção devido a requisitos de design de peças ou outras considerações de montagem. A selagem a quente também é usada na fabricação de filmes para teste de sangue e meios filtrantes para sangue, vírus e muitos outros dispositivos de tiras de teste usados na área médica hoje. Folhas e filmes laminados geralmente são selados a quente sobre a parte superior de bandejas médicas termoplásticas, placas de microtitulação (micropoços), garrafas e recipientes para selar e/ou evitar contaminação para dispositivos de teste médico, bandejas de coleta de amostras e recipientes usados para produtos alimentícios. A fabricação de sacos ou recipientes flexíveis para indústrias médicas e alimentícias usa selagem a quente para soldagem perimetral do material plástico dos sacos e/ou para selar portas e tubos nos sacos. Uma variedade deseladores térmicosestão disponíveis para unir materiais termoplásticos comofilmes plásticos: Selador de barra quente, selador de impulso, etc.
Soldagem à mão livre
Com a soldagem à mão livre, o jato de ar quente (ou gás inerte) do soldador é jogado na área de solda e na ponta da haste de solda ao mesmo tempo. Conforme a haste amolece, ela é empurrada para dentro da junta e se funde às peças. Este processo é mais lento do que a maioria dos outros, mas pode ser usado em quase todas as situações.
Soldagem de ponta rápida
Com a soldagem rápida, o soldador de plástico, semelhante a um ferro de solda em aparência e potência, é equipado com um tubo de alimentação para a haste de solda de plástico. A ponta rápida aquece a haste e o substrato, enquanto ao mesmo tempo pressiona a haste de solda derretida na posição. Um cordão de plástico amolecido é colocado na junta, e as peças e a haste de solda se fundem. Com alguns tipos de plástico, como polipropileno, a haste de solda derretida deve ser "misturada" com o material de base semi-fundido que está sendo fabricado ou reparado. Essas técnicas de soldagem foram aprimoradas ao longo do tempo e têm sido utilizadas por mais de 50 anos por fabricantes e reparadores profissionais de plástico internacionalmente. O método de soldagem com ponta rápida é uma técnica de soldagem muito mais rápida e com prática pode ser usada em cantos apertados. Uma versão da "pistola" de ponta rápida é essencialmente um ferro de solda com uma ponta larga e plana que pode ser usada para derreter a junta de solda e o material de enchimento para criar uma ligação.
Soldagem por extrusão
A soldagem por extrusão permite a aplicação de soldas maiores em uma única passagem de solda. É a técnica preferida para unir materiais com mais de 6 mm de espessura. A haste de solda é puxada para dentro de uma extrusora de plástico portátil em miniatura, plastificada e forçada para fora da extrusora contra as peças que estão sendo unidas, que são amolecidas com um jato de ar quente para permitir que a colagem ocorra.
Soldagem por contato
Isto é o mesmo quesoldagem a pontoexceto que o calor é fornecido comcondução térmicadas pontas do pincher em vez de condução elétrica. Duas peças de plástico são unidas onde pontas aquecidas as apertam, derretendo e unindo as peças no processo.
Soldagem de chapa quente
Relacionada à soldagem por contato, essa técnica é usada para soldar peças maiores ou peças que têm uma geometria complexa de junta soldada. As duas peças a serem soldadas são colocadas na ferramenta presa às duas placas opostas de uma prensa. Uma placa quente, com um formato que corresponde à geometria da junta soldada das peças a serem soldadas, é movida em posição entre as duas peças. As duas placas opostas movem as peças para contato com a placa quente até que o calor amoleça as interfaces até o ponto de fusão do plástico. Quando essa condição é alcançada, a placa quente é removida e as peças são pressionadas juntas e mantidas até que a junta soldada esfrie e se solidifique novamente para criar uma ligação permanente.
O equipamento de soldagem por chapa quente normalmente é controlado pneumaticamente, hidraulicamente ou eletricamente com servomotores.
Este processo é usado para soldar componentes automotivos sob o capô, componentes de acabamento interno automotivo, dispositivos de filtragem médica, componentes de eletrodomésticos e outros componentes internos de automóveis.
Soldagem de alta frequência
Certos plásticos com dipolos químicos, como o PVC,poliamidas(PA) eacetatospode ser aquecido com ondas eletromagnéticas de alta frequência. A soldagem de alta frequência usa essa propriedade para amolecer os plásticos para união. O aquecimento pode ser localizado e o processo pode ser contínuo. Também conhecido como Selagem Dielétrica, Selagem Térmica RF (Radiofrequência).
Radiofrequênciasoldagem é uma técnica muitotecnologia maduraque existe desde a década de 1940. Duas peças de material são colocadas em uma prensa de mesa que aplica pressão em ambas as superfícies. Matrizes são usadas para direcionar o processo de soldagem. Quando a prensa se junta, ondas de alta frequência (geralmente27,120 MHz) são passados através da pequena área entre a matriz e a mesa onde a solda ocorre. Este campo de alta frequência (radiofrequência) faz com que as moléculas em certos materiais se movam e esquentem, e a combinação deste calor sob pressão faz com que a solda tome o formato da matriz. A soldagem por RF é rápida. Este tipo de soldagem é usado para conectar filmes de polímero usados em uma variedade de indústrias onde uma vedação forte e consistente à prova de vazamentos é necessária. Na indústria de tecidos, a RF é mais frequentemente usada para soldar PVC epoliuretanoTecidos revestidos com (PU). Este é um método de soldagem muito consistente.
Os materiais mais comuns usados na soldagem RF são PVC e poliuretano. Também é possível soldar outros polímeros como Nylon, PET, PEVA, EVA e alguns plásticos ABS. Tenha cuidado ao soldar uretano, pois ele é conhecido por liberar gases de cianeto ao derreter.
Soldagem por indução
Quando um isolante elétrico, como um plástico, é incorporado com um material com alta condutividade elétrica, como metais ou fibras de carbono, a soldagem por indução pode ser realizada. O aparelho de soldagem contém uma bobina de indução que é energizada com uma corrente elétrica de radiofrequência. Isso gera um campo eletromagnético que atua em uma peça de trabalho eletricamente condutora ou ferromagnética. Em uma peça de trabalho eletricamente condutora, o principal efeito de aquecimento é o aquecimento resistivo, que é devido a correntes induzidas chamadascorrentes parasitas. A soldagem por indução de materiais termoplásticos reforçados com fibra de carbono é uma tecnologia comumente usada, por exemplo, na indústria aeroespacial.
Em uma peça ferromagnética, os plásticos podem sersoldado por induçãoformulando-os com compostos metálicos ou ferromagnéticos, chamados susceptores. Esses susceptores absorvem energia eletromagnética de uma bobina de indução, esquentam e perdem sua energia térmica para o material ao redor por condução térmica.
Soldagem por injeção
A soldagem por injeção é semelhante/idêntica à soldagem por extrusão, exceto que, usando certas pontas no soldador portátil, pode-se inserir a ponta em furos de defeitos de plástico de vários tamanhos e remendá-los de dentro para fora. A vantagem é que não é necessário acesso à parte traseira do furo defeituoso. A alternativa é um remendo, exceto que o remendo não pode ser lixado nivelado com o plástico original ao redor para a mesma espessura. PE e PP são mais adequados para esse tipo de processo. O Drader injectiweld é um exemplo de tal ferramenta.
Soldagem ultrassônica
Na soldagem ultrassônica, vibração de baixa amplitude e alta frequência (15 kHz a 40 kHz) é usada para criar calor por meio do atrito entre os materiais a serem unidos. A interface das duas partes é especialmente projetada para concentrar a energia para a máxima resistência da solda. O ultrassom pode ser usado em quase todos os materiais plásticos. É a tecnologia de selagem a quente mais rápida disponível.
Soldagem por fricção
Na soldagem por fricção, as duas partes a serem montadas são friccionadas juntas em uma frequência mais baixa (tipicamente 100–300 Hz) e amplitude mais alta (tipicamente 1 a 2 mm (0,039 a 0,079 pol.)) do que na soldagem ultrassônica. A fricção causada pelo movimento combinada com a pressão de fixação entre as duas partes cria o calor que começa a derreter as áreas de contato entre as duas partes. Neste ponto, os materiais plastificados começam a formar camadas que se entrelaçam umas com as outras, o que, portanto, resulta em uma solda forte. Na conclusão do movimento de vibração, as partes permanecem unidas até que a junta de solda esfrie e o plástico derretido se solidifique novamente. O movimento de fricção pode ser linear ou orbital, e o design da junta das duas partes deve permitir esse movimento.
Soldagem por centrifugação
A soldagem por rotação é uma forma particular de soldagem por fricção. Com esse processo, um componente com uma junta de solda redonda é mantido estacionário, enquanto um componente de acoplamento é girado em alta velocidade e pressionado contra o componente estacionário. O atrito rotacional entre os dois componentes gera calor. Uma vez que as superfícies de união atingem um estado semifundido, o componente giratório é interrompido abruptamente. A força sobre os dois componentes é mantida até que a junta de solda esfrie e se solidifique novamente. Essa é uma maneira comum de produzir rodas de plástico de baixa e média resistência, por exemplo, para brinquedos, carrinhos de compras, lixeiras de reciclagem, etc. Esse processo também é usado para soldar várias aberturas de porta em componentes automotivos sob o capô.
Soldagem a laser
Esta técnica requer que uma parte seja transmissiva a um feixe de laser e a outra parte absortiva ou um revestimento na interface seja absortivo ao feixe. As duas partes são colocadas sob pressão enquanto o feixe de laser se move ao longo da linha de junção. O feixe passa pela primeira parte e é absorvido pela outra ou pelo revestimento para gerar calor suficiente para amolecer a interface, criando uma solda permanente.
Lasers de diodo semicondutores são normalmente usados em soldagem de plástico. Comprimentos de onda na faixa de 808 nm a 980 nm podem ser usados para unir várias combinações de materiais plásticos. Níveis de potência de menos de 1 W a 100 W são necessários dependendo dos materiais, espessura e velocidade de processo desejada. Os sistemas de laser de diodo têm as seguintes vantagens na união de materiais plásticos:
Mais limpo que colagem adesiva
Sem micro-bicos para entupir
Nenhum líquido ou fumaça pode afetar o acabamento da superfície
Sem consumíveis
Maior rendimento
Pode acessar peças de trabalho em geometrias desafiadoras
Alto nível de controle de processo
Os requisitos para juntas de alta resistência incluem:
Transmissão adequada através da camada superior
Absorção pela camada inferior
Compatibilidade do material – molhagem
Bom projeto de junta – pressão de fixação, área da junta
Menor densidade de potência
Uma lista de exemplos de materiais que podem ser unidos inclui:
Aplicações específicas incluem vedação/soldagem/união de: bolsas para cateteres, recipientes médicos, chaves de controle remoto de automóveis, invólucros de marcapassos cardíacos, juntas invioláveis de seringas, conjuntos de faróis ou lanternas traseiras, carcaças de bombas e peças de telefones celulares.
Soldagem de plástico a laser transparente
A nova tecnologia de laser de fibra permite a saída de comprimentos de onda de laser mais altos, com os melhores resultados tipicamente em torno de 2,000 nm, significativamente mais alto do que a média de 808 nm a 1064 nm do laser de diodo usado para soldagem de plástico a laser tradicional. Como esses comprimentos de onda mais altos são mais prontamente absorvidos por termoplásticos do que a radiação infravermelha da soldagem de plástico tradicional, é possível soldar dois polímeros transparentes sem corantes ou aditivos absorventes. As aplicações comuns cairão principalmente na indústria médica para dispositivos como cateteres e dispositivos microfluídicos. O uso pesado de plásticos transparentes, especialmente polímeros flexíveis como TPU, TPE e PVC, na indústria de dispositivos médicos torna a soldagem a laser transparente um ajuste natural. Além disso, o processo não requer aditivos ou corantes absorventes de laser, tornando os testes e o atendimento aos requisitos de biocompatibilidade significativamente mais fáceis.
Soldagem por solvente
Na soldagem por solvente, um solvente é aplicado que pode dissolver temporariamente o polímero à temperatura ambiente. Quando isso ocorre, as cadeias do polímero ficam livres para se mover no líquido e podem se misturar com outras cadeias dissolvidas de forma semelhante no outro componente. Dado tempo suficiente, o solvente irá permear através do polímero e sair para o ambiente, de modo que as cadeias perdem sua mobilidade. Isso deixa uma massa sólida de cadeias de polímero emaranhadas que constituem uma solda por solvente.
Essa técnica é comumente usada para conectar tubos de PVC e ABS, como em encanamentos domésticos. A "colagem" de modelos de plástico (policarbonato, poliestireno ou ABS) também é um processo de soldagem por solvente.
Diclorometano(cloreto de metileno), que pode ser obtido em removedor de tinta, pode soldar policarbonato e polimetilmetacrilato com solvente. O diclorometano solda quimicamente certos plásticos; por exemplo, é usado para selar o invólucro de medidores elétricos. Também é um componente – junto comtetrahidrofurano– do solvente usado para soldar encanamentos.
