Os plásticos são amplamente utilizados em dispositivos médicos, automóveis e produtos de uso diário devido às suas inúmeras vantagens, incluindo peso leve, boa resistência ao impacto, boa transparência, bom isolamento, boa moldabilidade, boa colorabilidade e baixo custo de processamento. Desde que os primeiros humanos tentaram prender lanças aos galhos, a montagem tem sido uma área crucial do esforço humano, e o desempenho final das peças plásticas depende em grande parte dos métodos de conexão entre elas. Cientistas e engenheiros relacionados desenvolveram muitos métodos diferentes de conexão plástica por meio de pesquisas e práticas de longo-prazo.
Este artigo fornece uma breve introdução a essas tecnologias de conexão plástica, na esperança de oferecer referência para projetistas em áreas relacionadas ao selecionar métodos de conexão plástica.
1. Colagem adesiva
A ligação adesiva refere-se à técnica de unir superfícies de objetos homogêneos ou heterogêneos usando adesivos. Adesivos são substâncias naturais ou sintéticas, orgânicas ou inorgânicas que podem unir duas ou mais peças ou materiais através de adesão e coesão interfacial. Eles são chamados coletivamente de adesivos, agentes de ligação e são comumente abreviados como cola. Resumindo, os adesivos são substâncias que unem os materiais por meio de colagem.
2. Ligação de solvente
Isto se refere ao processo em que um solvente dissolve a superfície plástica, fazendo com que os materiais se misturem. Quando o solvente evapora, forma-se uma junta.
3. Colagem de fixadores
A colagem de fixadores refere-se ao uso de fixadores para conectar peças plásticas, incluindo fixadores de-ajuste por pressão,-parafusos autoatarraxantes e porcas. Os fixadores-de encaixe por pressão geralmente conectam peças de plástico criando um ajuste de interferência entre uma saliência na haste e um furo no plástico. Os parafusos autorroscantes-utilizam roscas auto-roscantes para conectar sem fazer furos.
4. Colagem de dobradiça
As dobradiças de plástico podem ser divididas em três tipos: dobradiças integradas de-peça única, dobradiças integradas de-peças e dobradiças combinadas-de várias peças. As dobradiças integradas-de peça única são formadas pela moldagem de duas peças como uma única unidade, sem a necessidade de quaisquer componentes adicionais. Dobradiças integradas de duas{6}}peças são feitas moldando duas peças plásticas separadas e depois montando-as juntas. As dobradiças combinadas-de várias peças, além de fabricarem duas peças plásticas individuais, requerem componentes adicionais, como hastes ou peças de dobradiça metálicas. Suas vantagens incluem abertura e fechamento repetíveis, e as dobradiças integradas geralmente são projetadas dentro ou próximo ao interior da caixa, reduzindo assim o tamanho geral das peças. As desvantagens incluem requisitos de alta precisão para moldagem, moldes geralmente complexos e a necessidade de ampla experiência em desenvolvimento no projeto racional da dobradiça móvel.
5. Inserir Moldagem
A moldagem por inserção refere-se a um processo de moldagem em que uma inserção pré-preparada de um material diferente é inserida em um molde de injeção, seguida pela injeção de resina. O material fundido se liga à inserção e solidifica, criando um produto-de peça única. As inserções roscadas são o principal método para criar roscas em peças plásticas, proporcionando melhor resistência de conexão do que roscas auto{4}roscantes. As inserções não estão limitadas ao metal; eles também podem ser feitos de tecido, papel, arame, plástico, vidro, madeira, bobinas, componentes elétricos e muito mais. A moldagem por inserção utiliza a combinação das propriedades isolantes da resina e das propriedades condutoras do metal para criar produtos moldados que atendem às funções básicas dos produtos elétricos. A-decoração de moldes (IMD) é uma tecnologia internacional popular de decoração de superfícies. É amplamente utilizado em painéis de controle decorativos e funcionais para eletrodomésticos, painéis automotivos, painéis de ar condicionado, carcaças/lentes de telefones celulares, máquinas de lavar, geladeiras e muito mais. O IMD envolve colocar uma folha decorativa pré{11}}impressa em um molde de injeção e, em seguida, injetar resina na parte de trás da folha, permitindo que a resina se ligue à folha e cure.
A principal vantagem da moldagem por inserção é a combinação da facilidade de moldagem e flexibilidade da resina com a rigidez, resistência e resistência ao calor do metal, permitindo a criação robusta de produtos de metal-plástico integrados, complexos e intrincados.
6. Moldagem-de múltiplas peças
A moldagem-de múltiplas peças, também conhecida como moldagem por injeção-de duas cores, refere-se a um método de moldagem que injeta dois plásticos de cores diferentes no mesmo molde. Ele permite duas cores diferentes na peça moldada e pode produzir padrões regulares ou designs irregulares semelhantes a nuvens-, melhorando tanto a praticidade quanto a estética da peça.
O diagrama abaixo ilustra o princípio da moldagem por injeção de duas{0}}cores. Ele usa dois barris, cada um com a mesma estrutura e operação de um barril de moldagem por injeção padrão. Cada cilindro possui seu próprio canal conectado ao bico e uma válvula liga/desliga é instalada no canal do bico. Durante a moldagem, após o material fundido ser plastificado no cilindro, a válvula liga/desliga controla a ordem em que o material fundido entra no bico e a proporção do material descarregado, antes de ser injetado na cavidade do molde. Isso resulta em vários produtos plásticos com diferentes efeitos de mistura de cores.
7. Conexões roscadas moldadas
Conexões roscadas moldadas referem-se à moldagem direta de roscas em peças plásticas através do projeto do molde de injeção, conseguindo assim conexões com outras roscas com o mesmo perfil de dente, diâmetro nominal e outros parâmetros.
As roscas dos produtos plásticos são divididas em roscas externas e roscas internas. As roscas externas geralmente são desmoldadas usando um controle deslizante, enquanto as roscas internas são desmoldadas usando um método de conexão roscada. As roscas externas têm uma estrutura mais simples, mas após a moldagem, permanecem linhas divisórias no produto plástico. Se as linhas divisórias forem óbvias, elas afetarão a aparência do produto e o ajuste das linhas. O princípio é que a coluna guia inclinada deslize para abrir e, em seguida, o pino ejetor empurra o produto para fora. Os moldes de rosca interna podem ser divididos em: 1. Estrutura de desrosqueamento forçado (não-rotacional). 2. Desrosqueamento não-forçado (rotacional). Atualmente, as roscas moldadas são utilizadas principalmente na fabricação de tampas de garrafas.
8. Conexão de Rosca
A conexão de rosca de plástico refere-se a fazer furos na peça de plástico e depois rosquear para formar roscas, que são então usadas para conectar com outras peças. Este método é semelhante ao utilizado em peças metálicas.
Suas vantagens são: este processo não exige o formato da peça plástica e furos de posicionamento preciso podem ser obtidos usando ferramentas mecânicas de precisão.
9. Ajuste de pressão
O ajuste de pressão, também conhecido como ajuste de força, ajuste de interferência e ajuste de contração, envolve a montagem de um eixo e um furo com uma relação de ajuste de interferência sob uma certa pressão. Alternativamente, o furo pode ser ampliado aquecendo-o ou o eixo pode ser reduzido resfriando-o. Após a montagem, as duas peças retornam à mesma temperatura, resultando em um ajuste interferente. Ele utiliza a deformação elástica do furo e do eixo nas peças plásticas conectadas para transmitir um determinado torque ou força axial após a montagem. 10. Encaixe-Conexão de encaixe
Conexões de encaixe-são mecanismos usados para intertravamento ou travamento de uma peça a outra, normalmente usados para conectar peças de plástico. O material geralmente é um plástico flexível. A maior vantagem das conexões de encaixe rápido é a facilidade de instalação e desmontagem, permitindo a remoção-sem ferramentas.
Geralmente, um encaixe -consiste em um elemento de posicionamento e um fixador. O elemento de posicionamento guia o encaixe -para sua posição de instalação de maneira suave, correta e rápida. O fixador fixa o encaixe-à base e evita que ele caia durante o uso. Dependendo da aplicação e dos requisitos, os fixadores são divididos em fixadores destacáveis e não{6}}removíveis. Os fixadores removíveis normalmente são projetados para que o encaixe-de encaixe se desengate sob uma determinada força de separação, separando as duas partes de conexão. Esses encaixes-geralmente são usados para conectar duas peças que precisam ser desmontadas com frequência. Fixadores não{12}}removíveis exigem inclinação manual para separar as duas peças e são usados principalmente para conectar e fixar peças que não precisam ser desmontadas durante o uso.
11. Rebitagem de plástico
A rebitagem é um processo particularmente utilizado para unir peças de diferentes materiais (por exemplo, plástico e metal). Uma parte possui um rebite que se estende até um orifício na outra parte. O rebite é então deformado pelo fluxo frio ou derretimento do plástico, formando uma cabeça de rebite que trava mecanicamente as duas partes. Vários designs de cabeça de rebite podem ser obtidos alterando o design da cabeça de soldagem.
Rebitagem a frio: Na rebitagem a frio, o rebite é deformado sob alta pressão. O fluxo frio cria altas tensões na área do rebite, portanto só é adequado para plásticos com boa ductilidade.
Rebitagem a quente: Na rebitagem a quente, a cabeça de soldagem é aquecida por compressão, portanto, menos pressão é necessária para formar a cabeça do rebite no rebite e menos tensão residual é gerada na cabeça do rebite. Ela pode ser aplicada a uma variedade muito maior de materiais termoplásticos do que a rebitagem a frio, incluindo materiais com-com enchimento de vidro. A qualidade da junta depende do controle dos parâmetros do processo: temperatura, pressão e tempo.
Rebitagem a Gás Quente: Na rebitagem a gás quente, o rebite é aquecido por uma corrente de ar superaquecido, com calor transferido através de tubos de ar ao redor do rebite. Então, a cabeça de soldagem a frio independente é abaixada para comprimir o rebite.
Soldagem por rebitagem ultrassônica: Na soldagem por rebitagem ultrassônica, a energia ultrassônica fornecida pela cabeça de soldagem derrete o rebite. Durante a pressão contínua da cabeça de soldagem, o material do rebite fundido flui para a cavidade dentro da cabeça de soldagem, formando o design desejado da cabeça do rebite.
Processo de soldagem de peças plásticas
O princípio de soldagem é o mesmo: primeiro, as superfícies de contato das duas peças plásticas a serem soldadas são aquecidas para derreter; então, a pressão correspondente nas superfícies de soldagem é aumentada e a pressão é mantida por um certo tempo até que as superfícies de soldagem se solidifiquem, indicando uma soldagem bem-sucedida.
12. Soldagem por indução
Isso usa principalmente equipamentos de alta-frequência com retificação de alta-tensão para gerar um campo elétrico de corrente de onda eletromagnética através da oscilação instantânea de um tubo de elétrons de alta-frequência. As moléculas internas do PVC processado, TPU, EVA, PET e outros materiais plásticos geram fricção polarizada e calor dentro do campo elétrico das ondas eletromagnéticas. Combinado com uma certa pressão, isso alcança o efeito de fusão para que os produtos plásticos sejam soldados-a quente.
13. Soldagem Rotativa
As máquinas de soldagem por fricção rotativa são geralmente usadas para soldar duas peças termoplásticas circulares. Durante a soldagem, uma peça é fixada em um molde base, enquanto a outra peça gira na superfície da peça fixa. Devido à pressão que atua nas duas peças, o calor gerado pelo atrito entre as peças derrete as superfícies de contato, formando uma ligação sólida e selada. O posicionamento da soldagem rotativa envolve girar por um tempo definido e então parar momentaneamente em uma posição definida, resultando em uma fusão permanente.
14. Soldagem de placa quente
A soldagem por placa quente envolve colocar as bordas de duas peças plásticas a serem unidas em uma placa quente-controlada por termostato e aquecê-las até que as superfícies derretam. Em seguida, uma pequena pressão é usada para pressionar as superfícies amolecidas uma contra a outra para conseguir a conexão (veja a figura). Outro processo de vedação térmica de placa quente comumente usado envolve empilhar as duas partes a serem unidas, usar elementos de aquecimento para aquecer a placa de vedação térmica, baixá-la para a parte superior das duas partes e aplicar pressão à placa de vedação térmica. A placa de vedação térmica derrete a área de contato das duas partes e depois solidifica para uni-las. Este processo é utilizado principalmente para selar e unir filmes de resina polimérica e peças plásticas.
15. Soldagem a Gás Quente
Existem três métodos de soldagem a gás quente: soldagem a ponto, soldagem permanente a gás quente e soldagem por extrusão. O seu princípio básico é o mesmo: o ar gerado pelo motor transporta o calor gerado pelo fio de aquecimento, criando um fluxo de ar quente que aquece as duas peças plásticas a serem soldadas até ao estado fundido com a vareta de soldadura, unindo-as assim e atingindo o propósito de soldadura. A soldagem a ponto é usada para fixar as peças antes da soldagem permanente.
A soldagem a ponto é um processo de soldagem temporário que não requer hastes de soldagem, mas requer um bico de soldagem a ponto.
A soldagem permanente utiliza hastes de soldagem do mesmo material das peças a serem soldadas. O bico de soldagem se move rapidamente para frente e para trás em forma de leque sobre a área de soldagem até que a ranhura em V- e a haste de soldagem amoleçam o suficiente para soldar. Normalmente, um rolo quente é usado para pressioná-los. Soldagem por extrusão refere-se ao processo em que a resina de enchimento, alimentada por um funil na forma granular ou como varetas de soldagem em um cilindro, é extrusada a partir de uma extrusora de parafuso único acionada por um motor elétrico. O aquecimento é obtido por meio de serpentinas de aquecimento ou gás quente, e as superfícies de ligação são pré-aquecidas com gás quente conectado à extrusora. Finalmente, a resina de enchimento e as peças fundem-se, formando uma ligação única.
16. Soldagem Ultrassônica
A soldagem ultrassônica usa um gerador ultrassônico para converter a corrente de 50/60 Hz em energia elétrica de 15, 20, 30 ou 40 kHz. Essa energia elétrica de alta-frequência é então convertida novamente em movimento mecânico da mesma frequência por um transdutor. Este movimento mecânico é então transmitido à cabeça de soldagem através de um conversor de amplitude. A cabeça de soldagem transmite a energia vibratória recebida para a junta das peças a serem soldadas. Nesta área, a energia vibratória é convertida em energia térmica através do atrito, fazendo com que as superfícies de contato dos dois plásticos derretam rapidamente. Sob pressão, eles se fundem. Após a parada das ondas ultrassônicas, a pressão é mantida por alguns segundos para solidificar e formar uma forte cadeia molecular, atingindo o propósito de soldagem. A resistência da solda pode aproximar-se da resistência do material original. As ondas ultrassônicas podem ser usadas não apenas para soldar termoplásticos duros, mas também para processar tecidos e filmes.
Os principais componentes de um sistema de soldagem ultrassônica incluem um gerador ultrassônico, um conjunto transdutor/amplificador/cabeça de soldagem, um molde e uma estrutura.
A qualidade da soldagem plástica ultrassônica depende de três fatores: a amplitude do transdutor/cabeça de soldagem, a pressão aplicada e o tempo de soldagem. O tempo de soldagem e a pressão da cabeça de soldagem são ajustáveis, enquanto a amplitude é determinada pelo transdutor e transformador de amplitude.
17. Soldagem por vibração
A soldagem por vibração envolve seis parâmetros de processo: tempo de soldagem, tempo de retenção, pressão de soldagem, amplitude, frequência e tensão.
A soldagem por vibração é dividida em: soldagem por vibração linear, soldagem por vibração de esteira e soldagem por vibração angular.
A soldagem por fricção por vibração linear utiliza o calor friccional gerado nas superfícies de contato de duas peças de trabalho para derreter o plástico. A energia térmica é gerada pelo movimento alternativo de uma peça em outra superfície com um certo deslocamento ou amplitude sob pressão. Uma vez alcançado o grau de soldagem desejado, a vibração para, mas a pressão permanece aplicada a ambas as peças para resfriar e solidificar a porção soldada, formando uma ligação firme.
A soldagem por fricção por vibração orbital é um método que utiliza energia térmica friccional. Na soldagem por fricção vibratória orbital, a peça superior se move ao longo de uma órbita a uma velocidade fixa-circularmente em todas as direções. Esse movimento gera energia térmica, fazendo com que as partes soldadas das duas peças plásticas atinjam o ponto de fusão. Assim que o plástico começa a derreter, o movimento para e as partes soldadas das duas peças solidificam e ficam firmemente unidas. Pequenas forças de fixação resultam em deformação mínima das peças de trabalho, e peças de trabalho com um diâmetro de até 10 polegadas podem ser soldadas usando soldagem por fricção por vibração orbital.
A soldagem por vibração angular envolve uma peça girando em torno de um fulcro; máquinas de soldagem por vibração angular disponíveis comercialmente são atualmente raras.
18. Soldagem a laser
A soldagem a laser é uma tecnologia que utiliza o calor gerado por um feixe de laser para derreter as superfícies de contato dos plásticos, unindo assim folhas termoplásticas, filmes ou peças moldadas.
Apareceu pela primeira vez na década de 1970, mas devido ao seu alto custo, não conseguia competir com tecnologias anteriores de ligação de plástico, como soldagem por vibração e soldagem por placa quente. No entanto, a partir de meados da década de 1990, à medida que o custo do equipamento necessário para a soldadura a laser diminuiu, esta tecnologia gradualmente ganhou popularidade generalizada.
A soldagem a laser é particularmente útil quando as peças plásticas coladas são materiais muito precisos (como componentes eletrônicos) ou requerem um ambiente estéril (como dispositivos médicos e embalagens de alimentos). A soldagem a laser é rápida, tornando-a especialmente adequada para processamento em linha de montagem de peças plásticas automotivas. Além disso, a soldagem a laser pode ser considerada para geometrias complexas que são difíceis de unir usando outros métodos de soldagem.
As vantagens da soldagem a laser incluem principalmente: o equipamento de soldagem não precisa entrar em contato com as peças plásticas a serem coladas; é rápido; o equipamento possui alto grau de automação, tornando-o conveniente para o processamento de peças plásticas complexas; não produz rebarbas; a solda é forte; pode produzir soldas de alta-precisão; é uma tecnologia-sem vibração; pode produzir estruturas herméticas ou seladas-a vácuo; minimiza danos térmicos e deformação térmica; e pode unir resinas de diferentes composições ou cores.
19. Soldagem com fio quente
A soldagem com fio quente, também conhecida como soldagem por resistência, utiliza um fio de metal para unir duas peças plásticas.
O calor é transferido entre as peças plásticas, derretendo suas superfícies, e é aplicada pressão para uni-las.
Um fio metálico é colocado em uma superfície das peças a serem unidas. Quando a corrente passa pelo fio, sua resistência gera calor, que é então transferido para as peças plásticas. Após a soldagem, o fio permanece dentro do produto plástico e a parte que ultrapassa a junta é cortada. Ranhuras ou outras estruturas de posicionamento são normalmente projetadas nas peças para garantir que o fio esteja na posição correta.
