Sobre la soldadura de placa caliente
La soldadura de placa caliente es una técnica de soldadura térmica capaz de producir fuertes juntas herméticas en piezas termoplásticas. Cuando se usa energía térmica de manera estrictamente controlada, estas piezas pueden ser calentadas a temperatura de fundido muy rápidamente y luego unidas.
El calor térmico es introducido a la interfaz de cada mitad de pieza con una placa de temperatura de precisión controlada, constando de múltiples calentadores de cartucho con distribución uniforme de temperatura.
Proceso de soldadura de placa caliente
Paso 1
Las mitades de las partes son colocadas dentro y sujetadas firmemente por elementos sujetadores de precisión, que garantizan el soporte adecuado y el alineamiento exacto de las mitades de la pieza a lo largo de todo el proceso de soldadura de placa caliente.
Paso 2
Para calentar el área de unión de las partes, una placa térmicamente calentada es puesta entre las mitades de la pieza. Los elementos sujetadores se cierran para comprimir y fundir las mitades de la pieza a ser soldada contra la placa, desplazando material sólo en el área de unión.
Paso 3
La comprensión y el desplazamiento del material continúan hasta que llegan a un tope mecánico. El calor térmico continúa dirigiéndose dentro del material aunque la comprensión y el desplazamiento se hayan detenido.
Paso 4
Luego de que el área de unión alcanza la temperatura de fundido, los elementos sujetadores se abren y la placa de calor es retirada.
Paso 5
Los elementos sujetadores luego cierran, forzando las dos partes juntas hasta que las paradas duras en los elementos sujetadores entran en contacto entre sí.
Paso 6
Cuando el enfriamiento está completado, el mecanismo de agarre en uno de los elementos sujetadores suelta la pieza, los elementos sujetadores se abren y la parte terminada puede ser removida.
Nuestra línea existente de soldadores de placa caliente es extensa. Las configuraciones de placas vertical u horizontal está disponible (vea debajo). Desde máquinas cargadas y descargadas manualmente hasta sistemas inline semi y completamente automáticos, cada uno de nuestros soldadores de placa caliente está diseñado para acomodarse a un rango específico de requerimientos de aplicaciones.
Sistema de placa Vertical vs. Horizontal
VERTICAL |
HORIZONTAL |
|---|---|
| Fácil de cargar manualmente ambas mitades de la pieza seguramente dentro de la estampación, asegurando un alineamiento preciso y repetible durante la soldadura. | Más difícil de cargar manualmente ambas mitades de la pieza seguramente, ya que el acceso a la herramienta superior puede ser ergonómicamente exigente. |
| No es ideal si previo a soldar un componente interno está suelto dentro de las mitades de las piezas | Sistema ideal para piezas cuyo diseño posee componentes sueltos dentro de la mitad inferior de la pieza previo a soldar |
| No es una opción simple para que el operador carge mitades de piezas fuera de la máquina. | Permite la opción de cargar manualmente las mitades de la pieza fuera de la máquina (requiere cajón de carga y levantamiento automático de la mitad superior de la pieza) |
| No se necesita diseñar distintivos especiales de localización dentro de las mitades de la pieza o estampación para lograr un alineamiento preciso. | Requiere el diseño de distintivos especiales de localización dentro de las piezas moldeadas o la estampación (aumenta el costo/complejidad de estampación) al usar levantamiento automático de la mitad superior de la pieza. |
| Cambio más rápido de herramienta que la mayoría de las máquinas horizontales que se ofrecen hoy día. | Generalmente cambio más lento de herramienta. |
| Más complicado de automatizar (suele requerir robotización). | Muy fácil de automatizar cuando/si se usa el cajón opcional de carga y la caída automática de la pieza a la cinta transportadora |
| No es ideal para caída automática de la pieza (a la cinta transportadora) luego de soldar. | Permite fácil caída automática de la pieza a la cinta transportadora luego de soldar (si está equipado con cajón opcional de carga). |
| Su fijación de movimientos mellizos (izquierda y derecha) permite el control independiente de fuerza/velocidad en cada mitad de la pieza, contra la placa caliente y contra la mitad opuesta. | Su fijación de un único movimiento (sólo para arriba) permite el control independiente de fuerza/velocidad sólo de la mitad superior de la pieza. |
Parametros críticos de los soldadores de placa caliente
- Temperatura
- Tiempo de fundido (de las piezas contra la placa calentada)
- Tiempo de transición (alias “Abierto”) entre los pasos de fundido y soldadura/sellamiento
- Tiempo de soldado/sellamiento (partes engrapadas juntas)
- Profundidad de fundido (controlada por paradas)
- Profundidad de soldadura/sellado (controlada por paradas)
- Fuerza de fundido
- Fuerza de soldadura/sellado
Tiempo y temperatura
La temperatura de la placa para fundir la interfaz de la pieza depende de el tipo de plástico siendo unido. Cada termoplástico tiene una curva de tiempo/temperatura de fundido característica, y una soldadura puede producirse a cualquier temperatura en la curva. Normalmente es seleccionada la temperatura más alta posible al menor tiempo para minimizar cycle times. El rango típico de temperatura de la placa caliente es de 300º a 950º F.Tipos de soldadura de placa caliente
Baja temperatura
- Temperaturas menores a 500ºF
- Las herramientas de baja temperatura requieren insertos de placa calentada recubierta por Teflon o tejido de Teflon.
- Normalmente el recubrimiento/tejido necesita ser remplazado cada 1500-1800 ciclos.
- Utilizada en aplicaciones médicas incluso con materiales de alta temperatura para eliminar contaminación/decoloración/ maximizar fuerza de soldado.
- El tiempo normal de ciclo es de 20-40 segundos.
Alta temperatura
- Temperaturas mayores a 500ºF
- Las herramientas de alta temperatura son generalmente manufacturadas utilizando acero de herramientas P-20
- Normalmente no se requiere recubrimiento de liberación de melt release coatings
- Los residuos de fundido son smokes away o requieren ser limpiados con cepillo (Nylon)
- Humo/vapor presente: require removimiento de gases/humo o limpieza de aire
- El tiempo normal de ciclo es de 10-30 segundos
Sin contacto
- Generalmente temperaturas más altas que 900ºF
- No deja residuos en la placa
- No hay decoloración del material/no se decolora el material
- Requiere precisas tolerancias de moldeado
- No limitada al cruce de superficies planas
- El tiempo normal de ciclo supera los 40 segundos
- Técnica más complicada y menos frecuentemente usada en producción de soldadura de placa caliente.
Soldadura de placa caliente de Alta Temperatura vs. de Baja Temperatura
SOLDADURA DE CONTACTO DE ALTA TEMPERATURA
|
SOLDADURA DE CONTACTO DE ALTA TEMPERATURA
|
|---|---|
| Tiempos de ciclo más rápidos: De 15 a 45 segundos generalmente | Tiempos de ciclo más lentos: De 30 a 60 segundos generalmente |
| No se requiere revestimiento. Los residues se esfuman por el extractor de aire. Bajo mantenimiento | Se requiere revestimiento de Teflon o tejido de fibra de vidrio recubierto con teflón en la placa caliente o en la superficie de inserción. Más alto mantenimiento. |
| El proceso funciona bien para variados materiales (algunas limitaciones). | El proceso funciona bien para variados materiales (algunas limitaciones). |
| El proceso puede unir ciertos materiales desiguales (rango más amplio). | El proceso puede unir ciertos materiales desiguales (número limitado). |
| No es ideal para soldar polietileno (el material se pega excesivamente en el núcleo de la placa caliente). | Ideal para soldar polietileno. |
| Fácil soldadura de polipropileno. | Puede soldar polipropileno (se requiere baja temperatura en Medical Cleanroom environment). |
| Posee la mayor fuerza al soldar nylon. Involucra núcleos de placa caliente de ultra alta temperatura, los cuales deben ser fregados/ cepillados con cepillos de metal en cada ciclo para limpiar la acumulación de material residual. | Menos fuerza al soldar nylon (temperatura muy baja) |
| Los rellenos en el material pueden acumularse en la placa caliente requiriendo limpieza periódica (sistemas automáticos de limpieza están disponibles en muchos modelos). | Los rellenos en el material raramente causan necesidad de mayor limpieza dado a que la acumulación sólo ocurre cuando el revestimiento/ tejido de teflón necesita ser cambiado. |
| El humo y los vapores son comunes ya que el residuo es quemado en el núcleo de la placa caliente entre ciclos (puede llegar a requerirse ventilación). | Prácticamente no hay humo o vapores durante el proceso de soldadura a baja temperatura. |
Soldadura de Placa Caliente de Contacto vs. Sin contacto
SOLDADURA DE CONTACTO
|
SOLDADURA SIN CONTACTO
|
|---|---|
| Tiempos de ciclo más rápidos: Generalmente de 15 a 60 segundos. | Tiempos de ciclo más lentos: Generalmente de 30 a 90 segundos |
| Mayor mantenimiento. El revestimiento de teflón o la fibra de vidrio recubierta de teflón requeridos en la placa caliente o en la superficie de inserción con algunos materiales. Algunos rellenos en materiales de alta temperatura dejan residuos en la placa, la cual debe ser cepillada/ wiped varias veces por día. | Menor mantenimiento. No se requiere revestimiento sin importar el material a soldar. |
| Las piezas pueden ser soldadas sin absoluta precisión ya que las áreas de unión serán puestas en paralelo durante la fase de fundido cuando el polímero haga contacto con la placa caliente. | Las piezas deben ser moldeadas con mayor precisión ya que no hay un paso de fundido basado en contacto para aplanar o poner en paralelo las áreas de unión. |
| Pueden requerirse trampas de flash para aplicaciones cosméticas al soldar con contacto | Debido al limitado material desplazado, no se suelen requerir trampas de flash. |
| Generalmente temperaturas por debajo de 900°F. Riesgo limitado de daño térmico a las áreas de no-unión de las piezas en proximidad cercana a la fuente de calor. | Las temperaturas suelen exceder los 900°F. Alto riesgo de daño térmico a las áreas de no-unión de las piezas en proximidad cercana a la fuente de calor. |
Ventajas del proceso de soldadura de placa caliente
El proceso de soldadura de placa caliente brinda las siguientes ventajas:
- Habilidad de soldar grandes piezas, formas complejas y contornos compuestos, con poca dependencia a la geometría de la pieza y de la unión
- Puede soldar paredes interiores sin soporte, altas o delgadas
- Posee la mayor fuerza de unión de cualquier proceso de soldadura al soldar materiales PP, PE, TPE y EPDM.
- Flash significativamente más suave, con menor material particulado que otros métodos de ensamblaje como la soldadura de Vibración
- Compatible con la mayoría de los termoplásticos
- Son comunes las soldaduras herméticas de gran fuerza.
- Pueden ser soldadas múltiples piezas por ciclo.
- Fácil de automatizar / automatizada fácilmente
- Costo de equipamiento relativamente bajo.
- La naturaleza del proceso es simple y altamente indulgente (forgiving) de la tolerancia de la pieza comparada con otros procesos de ensamblaje.