Unión de materiales y montaje con adhesivos

Cada día, los diseñadores e ingenieros se enfrentan al reto de mejorar los diseños y los procesos de fabricación. Al tener disponibilidad de una gama más amplia de materiales en el diseño de productos, las cintas y adhesivos 3M posibilitan mejoras estéticas, unas estructuras más ligeras y un rendimiento final superior. Estas soluciones de cintas y adhesivos permiten a los clientes fabricar productos de una forma más creativa, eficiente y efectiva. Las cintas y adhesivos 3M se pueden utilizar en una gran variedad de aplicaciones y sustratos, por lo que estaremos encantados de ayudarle a encontrar el material adecuado para su proceso de unión.

Manipulación de dos piezas metálicasrecubiertas con un adhesivo líquido

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Adhesivos y cintas industriales para uniones

Aunque existen varias maneras de diseñar y fabricar un producto, los adhesivos y cintas 3M ofrecen ventajas exclusivas en comparación con la soldadura y la sujeción mecánica.

Sujeción tradicional frente a unión con adhesivo
La soldadura es el procedimiento estándar en el sector para las uniones a las que se va a dar un uso más intensivo, pero requiere conocimientos especializados y podría no funcionar si los sustratos son distintos (por ejemplo, aluminio y acero). Los pernos y tuercas permiten un control preciso de la fuerza de unión y se pueden sustituir o retirar, pero para usarlos es necesario perforar los sustratos. Los tornillos se utilizan habitualmente, pero podrían no resistir demasiado el estrés y sufrir corrosión. Otra opción popular son los remaches, pero para usarlos hace falta poder acceder desde ambos lados para completar el montaje, y como mejor funcionan es con sustratos similares. La soldadura se utiliza para garantizar la conductividad eléctrica, pero suele dar como resultado una unión mecánica débil.

En cambio, los adhesivos y cintas pueden ofrecer varias ventajas a la hora de utilizarlos como alternativa a los métodos tradicionales. Por ejemplo, los adhesivos líquidos pueden fluir sobre la superficie de unión y adaptarse a ella para rellenar huecos. Por lo general, la unión resultante es sólida. Las cintas ofrecen un grosor y tamaño de unión uniformes. Permiten una sujeción de piezas inmediata, lo que hace que el montaje resulte sencillo. Ambos productos vienen en varios formatos, lo que ofrece flexibilidad en cuanto a diseño y producción. Además de tener varios formatos, las cintas y adhesivos vienen con varios niveles de fuerza para ajustarse a una amplia gama de sustratos y necesidades de diseño.

Los adhesivos industriales ofrecen ventajas claves sobre otros métodos de unión industriales, incluyendo:
- No requieren perforaciones ni orificios, por lo que reducen los gastos laborales y la concentración de estrés.
- Utilizan materiales más finos y ligeros, lo que reduce el peso del producto y el consumo de energía.
- Distribuyen la tensión de manera uniforme por la unión para optimizar el rendimiento.
- Pueden unir materiales diferentes para dar lugar a nuevos diseños y evitar la corrosión.
- Aplican a la vez unión y sellado, lo que elimina pasos en el proceso.
- Reducen la vibración en el producto final para mejorar la experiencia del cliente.

Factores a tener en cuenta para las uniones con adhesivos y cintas

Para realizar una unión con adhesivo, el adhesivo debe estar en contacto con toda la superficie de cada uno de los sustratos. Por tanto, se debe seleccionar el adhesivo teniendo en cuenta la energía superficial y el grado de limpieza de los sustratos. Además, el adhesivo debe tener una fuerza cohesiva suficiente como para satisfacer los requisitos de la aplicación. A la vez que elige los sustratos para su diseño, puede contar con 3M para seleccionar el mejor adhesivo para la aplicación.

Energía superficial, impregnación y adhesión

La energía superficial es una propiedad física de la superficie de un material que determina si un adhesivo establecerá pleno contacto al aplicarlo sobre él. En los materiales con alta energía superficial, los líquidos se dispersarán por su superficie o la humedecerán, mientras que en los que tienen baja energía superficial, los líquidos experimentarán resistencia a la fluidez y formarán gotas. Para que un adhesivo cree una unión, debe impregnar el sustrato.

A la hora de elegir el adhesivo adecuado es importante conocer las energías superficiales de todos los sustratos y qué grado de impregnación conseguirá el adhesivo en cada uno de ellos. La limpieza de las superficies también es un factor importante a la hora de determinar el grado de impregnación de un adhesivo sobre un sustrato: algunos adhesivos requieren un alto grado de limpieza, mientras que para otros esto no es tan esencial.

Fuerza cohesiva

La fuerza cohesiva es la fuerza interna de un adhesivo, su capacidad de resistir al estrés. Cuanto mayor sea la fuerza cohesiva, más fuerte será el adhesivo. Es importante tener en cuenta los diferentes tipos de estrés que actuarán sobre una unión con adhesivo. Entre los tipos de estrés habituales se encuentran la cizalladura, el desgarro, el pelado y la tracción.

La fuerza cohesiva de un adhesivo viene determinada por su composición química. La variedad de fuerza de los adhesivos es muy amplia y abarca desde la de los adhesivos sensibles a la presión hasta la de los adhesivos epoxi estructurales o los acrílicos. Conocer la magnitud y la frecuencia del estrés al que estará sujeta la aplicación resulta útil a la hora de seleccionar el adhesivo con la mejor fuerza cohesiva para la tarea en cuestión.

Tipos de sustrato

3M cuenta con una amplia gama de cintas y adhesivos y con un conocimiento exhaustivo de los sustratos para ayudarle en su proceso de diseño.

Metal

Los metales, especialmente los más habituales, como el acero o el aluminio, son fuertes, duraderos, se procesan fácilmente, son eficientes y se utilizan ampliamente en la industria. Tienen niveles altos de energía superficial y normalmente son fáciles de unir si se prepara adecuadamente su superficie. Muchas de las ventajas de los adhesivos de unión, como el rellenado de holguras y el aislamiento de los sustratos, resultan especialmente útiles para unir metales.
Materiales tradicionales

Entre ellos se incluyen sustratos como el vidrio, la cerámica y el hormigón, además de materiales naturales como la madera, los tejidos, el cuero o la piedra. Estos materiales tienen energías superficiales medias y son bastante fáciles de unir, pero cada uno de ellos tiene unas condiciones diferentes en cuanto a la preparación de las superficies y el grado de limpieza. 3M tiene adhesivos específicamente diseñados para unir cada uno de estos materiales.
Plásticos técnicos

Son plásticos generalmente sólidos y rígidos que rinden bien a temperaturas más altas y suelen ser más caros. Como ejemplos se pueden citar los policarbonatos, el ABS, la espuma de poliuretano, muchos composites y la mayor parte de las pinturas. Pueden someterse a un proceso intenso y no son demasiado difíciles de unir, pero algunos detalles específicos, como los agentes desmoldantes, pueden resultar problemáticos.
Plásticos LSE

Los plásticos con baja energía superficial (LSE) tienen una resistencia inherente a la humectación, que hace que el proceso de selección del adhesivo sea más crítico Entre los ejemplos de estos plásticos están el polipropileno, el polietileno, el poliestireno y muchas pinturas electrostáticas. 3M ha desarrollado adhesivos plásticos específicamente para unir estos materiales.

Tipos de unión

A la hora de determinar qué adhesivo ofrecerá el mejor rendimiento, suele resultar útil pensar en el tipo de unión que aplicaremos. Los seis tipos de uniones que aparecen a continuación tienen distintas características de diseño que, a menudo, determinan cuál sería el mejor adhesivo o cinta para utilizar.

Consideraciones de fabricación y diseño

Una de las formas más rápidas para encontrar la solución óptima de cinta o adhesivo es pensar en cómo se va a fabricar y utilizar el producto. Por ejemplo: ¿su producción será manual o automatizada? ¿Cuánto espacio hay disponible? ¿Qué temperatura alcanza el producto durante su uso? ¿Hay alguna especificación normativa sectorial que deba cumplir el producto?

Proceso de unión

Presentamos algunas preguntas claves a tener en cuenta sobre su proceso de fabricación. ¿Cuál es el proceso actual de su fabricación y su línea de montaje? ¿La solución del adhesivo debe ajustarse a su proceso actual o puede cambiar el proceso/equipamiento? ¿Con qué rapidez se desplazará el conjunto entre los pasos del proceso de fabricación? ¿Tendrá que recolocarse la unión? ¿Cuáles son los requisitos medioambientales, de salud, de seguridad y normativos? Cualquiera de estos factores podrían afectar a la selección del adhesivo.
Uso final

El rendimiento del producto final es importante para usted. ¿Cómo y dónde se utilizará su producto terminado? ¿Se trata de un producto terminado o de un subconjunto que pasará a otro fabricante? ¿Estará expuesto a un entorno extremo en el que se verá afectado por la temperatura, la radiación ultravioleta, la vibración, los impactos, la humedad o la lluvia? ¿Existen requisitos militares, de la EN, la FDA, la UL, la ASTM, de construcción, marítimos u otras especificaciones detalladas? Todas estas cuestiones resultan importantes a la hora de tomar la decisión final.

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