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Diseñar uniones adhesivas resistentes

A menudo, cuando se realiza la transición de un método de fijación mecánica o térmica convencional a una unión con adhesivo, es necesario volver a diseñar la unión para distribuir mejor la carga de tracción, compresión y cizalladura, eliminando las fuerzas de desgarro o pelado. Hay algunas configuraciones de uniones comunes que ofrecen buenos resultados para fijación mecánica o térmica, pero que deben mejorarse para utilizarse con un adhesivo.

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Mejorar la resistencia de los empalmes de extremos con adhesivo

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Descubra por qué las uniones de machihembrado ofrecen una mayor resistencia que los empalmes de extremos cuadrados. Imagen de unión adhesiva de empalme de extremos cuadrados y de un diseño mejorado: la unión de machihembrado.
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Los empalmes de extremos son una práctica común en soldadura para ensamblar dos tubos cilíndricos o rectangulares. La mayor parte de la fuerza aplicada es de desgarro, aunque también podría existir tensión si se ejerce una fuerza que aleja a los tubos entre sí. Las fuerzas de desgarro presentes en un empalme de extremos hacen que las uniones adhesivas no sean adecuadas. Por lo tanto, se deberá modificar la unión si se pretender usar adhesivos en su montaje.

La unión de cilindro sobre cilindro es una modificación del empalme de extremos por la cual se inserta un cilindro de menor diámetro en el interior de un cilindro hueco de mayor diámetro. El nuevo diseño coloca el propio adhesivo dentro de plano respecto de la fuerza de cizalladura, y las fuerzas de desgarro se atenúan gracias al bloqueo mecánico de los tubos. Ajustar los radios de los tubos o la longitud de solapamiento de la unión es un proceso relativamente sencillo que permite optimizar la superficie de unión. En las aplicaciones de carpintería, la unión de machihembrado es un método común que permite aprovechar la resistencia mecánica de la madera y la resistencia a cizalladura del adhesivo.

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Reforzar las uniones en T con caja y espiga

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Descubre por qué las uniones de caja y espiga son más resistentes que las uniones en T o en ángulo. Imagen de unión en T, unión en ángulo y unión adhesiva de caja y espiga más resistente.
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Las uniones en T se utilizan con mucha frecuencia para soldar dos componentes, y son comunes cuando se utilizan sujeciones mecánicas para montaje en perpendicular. Cuando se aplica tensión a estas juntas, gran parte del esfuerzo de desgarro se aplica a un brazo de palanca largo. Este tipo de unión es muy débil para el uso de adhesivos.

Para mejorar una unión en T, muchas uniones adhesivas se rediseñan como uniones de caja y espiga. Con este nuevo diseño, la misma tensión aplicable se presenta ahora como esfuerzo de cizalladura, tensión y compresión del adhesivo, a la vez que ofrece la ventaja de un bloqueo mecánico que mejora la resistencia. Cuando la unión de caja y espiga no es una solución viable (como sucede, por ejemplo, en muchos trabajos con metal), incorporar una pestaña en la pieza de perpendicular no solo permite convertir parte el esfuerzo de desgarro en cizalladura, sino que, además, aumenta la superficie de contacto con el adhesivo.

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Mejorar las configuraciones de uniones en esquina

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Descubre por qué las uniones de bridaje son más resistentes que las uniones en inglete o en esquina. Imagen de unión en esquina, unión en inglete y unión de bridaje mejorada.
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Las uniones en inglete son comunes en numerosas aplicaciones. Cuando se aplica una fuerza, existe cierta resistencia mecánica; sin embargo, existe también una gran cantidad de esfuerzo de desgarro fuera de plano en el plazo de palanca. Al igual que las configuraciones de unión en T, estas uniones suelen ser muy resistentes y duraderas cuando se utilizan métodos de fijación mecánicos o térmicos.

Como sucede con la modificación de las uniones en T, las uniones en esquina pueden mejorarse añadiendo un mecanismo de enclavamiento (por ejemplo, una unión de bridaje) para distribuir las tensiones dentro de plano por el adhesivo. Como sucede con otras juntas aptas para adhesivos, el esfuerzo de desgarro se convierte en esfuerzo de cizalladura, al tiempo que mantiene la ventaja mecánica de los postes y vigas.

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Diseño de uniones con adhesivo para la unión de paneles de lado a lado

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Descubra por qué las uniones de solapamiento son más resistentes que los empalmes de extremos cuadrados. Imagen de empalme de extremos cuadrado y unión de solapamiento reforzada.
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Los empalmes de extremos cuadrados son una práctica común de soldadura para montar dos placas de lado a lado. Se utilizan fijaciones de doble acción con placas de unión para unir dos paneles de grandes dimensiones en aplicaciones de carpintería (por ejemplo, en encimeras de laminado).

Estos diseños de uniones a menudo son suficientes para fijaciones térmicas o mecánicas, pero, al igual que las uniones de tubo sobre tubo, someten al adhesivo a una tensión innecesaria. Las uniones de solapamiento son una de las uniones adhesivas industriales más comunes, ya sea para ensamblar dos paneles, para unir paneles a marcos, o para comparar adhesivos con fines de diseño o de I+D. El esfuerzo de desgarro procedente de un empalme de extremos ahora se convierte principalmente en un esfuerzo de cizalladura aplicado a través de la superficie de unión, si bien aún podría existir cierto esfuerzo de desgarro.


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