La elección del proceso depende de diversas variables

Unir piezas, láminas o cualquier otro tipo de elemento de plástico es algo a lo que en ocasiones no se le da la importancia debida. En algunos casos, cuando se requiere calidad en casos como bolsas de agua o de plasma, la soldadura por alta frecuencia es la preferida. Pero en cualquiera de los casos lo importante es que los que desarrollan el producto conozcan los diversos métodos para soldar existentes.

Las piezas o elementos que se unen por soldadura son muy diversos. Pueden ser, por ejemplo, piezas inyectadas o películas extruidas que se utilizan en sectores complejos como el de la medicina o la alimentación.

Existen diversos procesos de soldadura para unir plásticos técnicos y lo ideal es que el proceso de unión entre partes esté contemplado desde el diseño de la forma y cuando se elija el material o el proceso de transformación. La experiencia demuestra que en los procesos exitosos la determinación de qué tipo de soldadura se utilizaría existía ya desde el principio.

Desde luego no existe una respuesta a la pregunta de qué tipo de soldadura es la más adecuada, porque hay que tener en cuenta una serie de factores.

Las exigencias en la línea de soldadura (resistencia, hermetismo, aspecto...), en el material a soldar y en el número de piezas a soldar son también factores a considerar en la fase inicial de desarrollo de una pieza. La propia elección del material ya puede convertirse en una limitación a la hora de elegir el tipo de soldadura. Las máquinas tienen poca influencia en la decisión, dado que sus costes son sólo una pequeña parte de los costes totales de la pieza, al contrario que ocurre con los equipos de transformación. Es importante por lo tanto que, en caso de duda, se compruebe con precisión si no conviene aumentar el parque de máquinas de soldar, especialmente si la inversión no será sólo aprovechada por este producto.

En este tipo de soldadura, se produce un calentamiento por el esfuerzo del cambio de presión del plástico en la zona de contacto de las piezas a unir, que proviene de vibraciones mecánicas de alta frecuencia (> 15 kHz). La soldadura por alta frecuencia es la preferida cuando lo importante son las soldaduras herméticas de calidad. Es el caso de las bolsas clínicas de plasma o las bolsas de agua así como todas aquellas aplicaciones que quieran evitar la fuga de gases o líquidos (artículos hinchables). En AEM (empresa especializada en soldadura) explican cómo para soldar dos o más hojas de plástico, debemos calentar la zona de unión de todas ellas hasta la temperatura de fusión presionando al mismo tiempo. Un plástico de tipo polar (PU, PVC, PET, EVA, ABS, TPO...) se calienta al ser sometido a un campo de alta frecuencia. Cuando soldamos por alta frecuencia, el material plástico comprendido entre el electrodo (molde) y la mesa experimenta un calentamiento uniforme debido a las pérdidas dieléctricas que desarrolla en su seno al paso de la corriente de alta frecuencia. Si tenemos en cuenta que el electrodo y la mesa están generalmente fríos y que por tanto refrigeran las superficies exteriores del material plástico en contacto con ellas, la mayor temperatura se alcanza en el seno de la unión a realizar; justo donde es más necesario. Por tanto los plásticos se funden en el interior pero permanecen fríos en el exterior.

Esto nos permite aplicar una densidad de potencia elevada a las soldaduras, consiguiéndose tiempos muy cortos de soldadura, de entre 1 y 5 segundos.

Mediante alta frecuencia se consiguen soldaduras herméticas (gases, líquidos, pastas), flexibles (no hay pérdida de plastificantes), y de excelente aspecto.

Los moldes (electrodos) son sencillos, económicos, apenas requieren mantenimiento y pueden ser realizados por el propio usuario. No se desajustan con el tiempo y son fácilmente intercambiables. Una soldadora está compuesta por un generador, la prensa, el electrodo o molde y un sistema de control de temperatura:La soldadura por ultrasonidos es un proceso especialmente económico seguro para series de pequeñas piezas compuestas por muchas partes. Las piezas con un diámetro o longitudes de líneas de hasta 100 mm (anchura de 1 a 1,5 mm) se pueden soldar sin problemas en menos de 1 s. Si las piezas son mayores se pueden colocar varios sonotrodos (máquinas especiales con varios cabezales), lo cual da una mayor libertada de formas, aunque no se pueden lograr soldaduras muy herméticas.

La resistencia de las líneas de soldadura es menor que en otros procesos, debido al pequeño volumen de material fundido, lo cual por otro lado tiene la ventaja de una menor salida de masa fundida y por tanto un mejor aspecto. Los nuevos controles de procesos mejorarán en cualquier caso las resistencias.

Al contrario que con otros procesos, con la soldadura por ultrasonidos existe el peligro de que, debido a vibraciones „vagabundas“, se funda material fuera de la zona de soldadura y dañe partes importantes de la pieza. Es por lo tanto un proceso que requiere experiencia.

Este tipo de soldadura se utiliza en todo tipo de carcasas en la industria de la electrónica y el automóvil. Otros sectores habituales son el del juguete y envases y embalajes. Las aplicaciones más típicas son luces traseras de automóviles canales de aire y calefacción, relés, enchufes, etc.

En la soldadura por vibración se crea en las partes a unir, bajo presión en las zonas de contacto, un movimiento de fricción oscilante a baja frecuencia que introduce el calor directamente en la superficie a soldar. Hay que diferenciar la soldadura por vibración lineal, angular y biaxial. La angular ya prácticamente no se utiliza. La lineal, con una anchura de vibración de 2,5 mm, permite la soldadura de superficies de 2,5D.

En la soldadura por elementos calientes un elemento caliente ajustado a una de las líneas de soldadura se calienta mediante contacto o radiación y la unión se produce al retirar el elemento caliente. La soldadura por elementos calientes utilizada en serie proporciona una elevada calidad de las líneas de soldadura. Mediante una plastificación cuidadosa y lenta en comparación con las de otros métodos, se consigue un gran volumen de material fundido. No se producen abrasiones como en la soldadura por vibración y, gracias a que es un proceso muy reproducible, la precisión de las soldaduras en serie es factible. Con este tipo de soldadura se pueden soldar superficies grandes sin interrupciones, así como también piezas pequeñas. La desventaja económica son los tiempos de ciclo más largos frente a los de otros sistemas.

En cuanto a la soldadura por láser hoy en día se trabaja con el principio de penetración de la radiación. El láser se convierte en calor en el material absorbente y funde mediante transmisión de calor el material transparente. Es un proceso ideal para piezas pequeñas, por ejemplo del sector de la medicina o técnicas de microsistemas, así como para piezas grandes, en tiempos de ciclos similares a los de la soldadura por vibración. Según la soldadura por láser que se elija, el espectro de formas posibles a soldar es bastante amplio.