Se va a evaluar el proceso de postcurado y los procesos de envejecimiento de un adhesivo anaeróbico empleado en piezas con recubrimientos superficiales de Cr III.
Para llevar a acabo el estudio las probetas a estudiar están formadas por dos láminas de acero unidas a solape simple por medio del adhesivo de metacrilato uretato Loctite 638.
La elección de este adhesivo es debida a que es un tipo de adhesivo con el que se trabaja en el departamento en otros proyectos y es por tanto conocido que tiene una resistencia mecánica para uniones adhesivas, pero no de forma precisa y detallada y en que condiciones ambientales y durante cuanto tiempo disminuye su resistencia. En cambio las piezas de acero fueron elegidas debido a la multitud de piezas que se disponen de acero galvanizado con el recubrimiento de cromo III en el departamento para realizar el ensayo y por la composición de las mismas que pueden ser interesantes para su estudio
En una primera parte se va a medir cual es la temperatura y el tiempo de curado adecuado o si no es necesario realizarlo. Para ello se realizaron ensayos sobre 20 probetas sin postcurar, y diez probetas de cada tipo para una temperatura y tiempo de curado de 75ºC, 100ºC, y 125ºC y 30 minutos, 60 minutos y 24 horas, para hacer un total de 110 probetas.
A continuación las probetas serán ensayadas en una máquina de tracción y se recogerán los datos del comportamiento de la unión adhesiva, recogiendo como resultado la fuerza máxima que se obtiene de la unión adhesiva. Estos datos serán analizados, para obtener la conclusión de que la unión adhesiva tiene unas propiedades muy buenas sin postcurar y que sólo se ven ligeramente aumentadas con un curado a 75ºC durante 60 minutos, lo que nos dará pie a ensayar un envejecimiento de las piezas.
El siguiente paso es realizar un envejecimiento de las piezas en una cámara climática. Para ello se fabricarán nuevas piezas, a las que a la mitad se les realizará un postcurado a 75ºC durante 60 minutos y a la otra mitad no se le realizará postcurado alguno. Después se meterán a 25 ºC y 50ºC para unas humedades relativas del 30%, 60% y 90% y se dejarán en la cámara durante 1, 3, y 7 días. Para este paso se realizarán 10 probetas para cada una de las combinaciones temperatura-humedad-tiempo, realizándose un total de 360 probetas.
Índice
Agradecimientos
Resumen
Objetivo
Capítulo 1. Antecedentes
1.1. Introducción
1.2. Fuerzas de Adherencia
1.3. Factores que Modifican la Adherencia
1.3.1. Tensión Superficial
1.3.2. Preparación de las Superficies
1.3.3. Algunos Tratamientos de Superficies
1.3.4. Composición
1.4. Clasificación de los Adhesivos
1.4.1. Clasificación en Función de sus Componentes
1.4.2. Clasificación en Función de su Presencia
1.4.3. Clasificación Según el Polímero
1.4.4. Clasificación en Función de su Uso
1.4.5. Clasificación Según su Estado Antes de Ser una Unión Adhesiva
1.5. La Unión Adhesiva Frente a Otros Tipos de Unión
1.5.1. Tipos de Unión
1.5.2. Ventajas de las Uniones con Adhesivos
1.5.3. Ventajas Respecto a los Materiales a Unir
1.5.4. Desventajas de las Uniones Adhesivas
1.6. Criterios de Diseño
1.6.1. Criterios Mecánicos
1.6.2. Criterios Físico-Químicos
1.6.3. Diseño de Uniones Solapadas
1.7. Tipos de Uniones Adhesivas
1.7.1. Uniones Tubulares
1.7.2. Uniones en T
1.7.3. Uniones en Esquina
1.7.4. Uniones a Solape
1.8. Modos de Fallo de la Unión Adhesiva
1.9. Aplicaciones de los Adhesivos
1.9.1. Adhesivos Vegetales
1.9.2. Colas
1.9.3. Adhesivos Sintéticos
1.9.4. Adhesivos Anaeróbicos
1.9.5. Adhesivos Anaeróbicos Tenaces
1.10. Evaluación de las Uniones Adhesivas
1.10.1. Esfuerzos en las Uniones Adhesivas
1.10.2. Efectos de Agentes Externos
1.11. Ensayos y Normativa de Uniones Adhesivas
Capítulo 2. Parte Experimental
2.1. Introducción
2.2. Equipo Necesario para la Realización de los Ensayos
2.2.1. Selección del Adhesivo
2.2.2. Probetas
2.2.3. Preparación Superficial
2.2.4. 2.2.4 Pegado
2.2.5. Postcurado
2.2.6. Envejecimiento
2.3. Realización de los Ensayos
2.4. Análisis de la Rotura de las Probetas
Capítulo 3. Análisis de Datos
3.1. Análisis del Postcurado
3.1.1. Análisis Numérico
3.1.2. Análisis Fotográfico
3.2. Análisis del Envejecimiento
3.2.1. Análisis de los Datos
3.2.2. Análisis Fotográfico
Conclusiones
Futuras Líneas de Investigación
Anexo
Bibliografía
Agradecimientos
Quisiera agradecer este proyecto a todas las personas que me han ayudado durante la realización de la carrera, en especial a mis padres Velarde y Celina que han estado junto a mí en los mejores y peores momentos. También quisiera dar las gracias a mis profesores Mariola y Fran que me han sido mi ayuda para la realización de este trabajo. Agradezco a Miguel Ángel ya que me ha prestado fotos que luego he introducido en el proyecto.
Me gustaría también tener un recuerdo con mis compañeros y amigos con los que he pasado grandes ratos y con los que he compartido mi carrera, sin ellos no habría sido igual.
Resumen
Este proyecto pretende estudiar el comportamiento de uniones adhesivas acrílicas con Loctite 638 en piezas de acero galvanizado con un recubrimiento superficial de conversión base cromo III, bajo diferentes condiciones ambientales de humedad, temperatura y tiempo.
En primer lugar se va a estudiar la temperatura y el tiempo de curado óptimos para una mayor resistencia de la unión adhesiva y a continuación se estudiará un envejecimiento de las piezas con temperatura, humedad y tiempos diferentes, para observar como va variando la resistencia en función de estos factores.
Objetivo
Se va a evaluar el proceso de postcurado y los procesos de envejecimiento de un adhesivo anaeróbico empleado en piezas con recubrimientos superficiales de Cr III.
Para llevar a acabo el estudio las probetas a estudiar están formadas por dos láminas de acero unidas a solape simple por medio del adhesivo de metacrilato uretato Loctite 638.
La elección de este adhesivo es debida a que es un tipo de adhesivo con el que se trabaja en el departamento en otros proyectos y es por tanto conocido que tiene una resistencia mecánica para uniones adhesivas, pero no de forma precisa y detallada y en que condiciones ambientales y durante cuanto tiempo disminuye su resistencia. En cambio las piezas de acero fueron elegidas debido a la multitud de piezas que se disponen de acero galvanizado con el recubrimiento de cromo III en el departamento para realizar el ensayo y por la composición de las mismas que pueden ser interesantes para su estudio
En una primera parte se va a medir cual es la temperatura y el tiempo de curado adecuado o si no es necesario realizarlo. Para ello se realizaron ensayos sobre 20 probetas sin postcurar, y diez probetas de cada tipo para una temperatura y tiempo de curado de 75ºC, 100ºC, y 125ºC y 30 minutos, 60 minutos y 24 horas, para hacer un total de 110 probetas.
Para la preparación de estas piezas se va realizar un lijado sobre su superficie en un tramo de unos 5 cm de longitud. A continuación se les dará un lavado con acetona, se les introducirá durante 4 minutos en un baño turco y después se les aclarará 3 veces al chorro cada una de las piezas. De esta forma las piezas estarán ya preparadas y se les aplicará el adhesivo en la superficie lijada sobre una superficie de 4 cm de longitud, se juntarán y se agarrarán con dos pinzas durante un periodo de 2 días para el curado. Es en el siguiente paso, pasados estos dos días, cuando a las piezas se le realiza en el caso que se crea conveniente un postcurado a una temperatura y tiempo dado.
A continuación las probetas serán ensayadas en una máquina de tracción y se recogerán los datos del comportamiento de la unión adhesiva, recogiendo como resultado la fuerza máxima que se obtiene de la unión adhesiva. Estos datos serán analizados, para obtener la conclusión de que la unión adhesiva tiene unas propiedades muy buenas sin postcurar y que sólo se ven ligeramente aumentadas con un curado a 75ºC durante 60 minutos, lo que nos dará pie a ensayar un envejecimiento de las piezas.
El siguiente paso es realizar un envejecimiento de las piezas en una cámara climática. Para ello se fabricarán nuevas piezas, a las que a la mitad se les realizará un postcurado a 75ºC durante 60 minutos y a la otra mitad no se le realizará postcurado alguno. Después se meterán a 25 ºC y 50ºC para unas humedades relativas del 30%, 60% y 90% y se dejarán en la cámara durante 1, 3, y 7 días. Para este paso se realizarán 10 probetas para cada una de las combinaciones temperatura-humedad-tiempo, realizándose un total de 360 probetas.
Capítulo 1. Antecedentes
1.1. Introducción
Unión adhesiva es aquella constituida por un adhesivo, que es el material que interacciona con los dos sustratos adherente a unir para formar una unión resistente, estos últimos pueden ser de un mismo material o de un material distinto (Figura 1). Este tipo de uniones compiten con las uniones mecánicas como remaches, soldaduras, tornillos… teniendo en algunos casos ventajas que más tarde se pasaran a valorar.
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El empleo de los adhesivos no es un fenómeno del último siglo. Ya en las antiguas esculturas de Tebas que data desde hace 3300 años, se describen el encolado de delgadas piezas de chapeado en un tablón de madera; los egipcios empleaban adhesivos de caseína, almidones y azúcares para unir las hojas de papiro; adhesivo, los romanas aplicaban láminas de oro sobre papel, empleando como adhesivo la clara de huevo; documentos chinos que datan del año 1000 antes de J.C. hablan del uso de sustancias obtenidas de la boca del esturión para su empleo como colas aplicables a la construcción de barcos.
Más recientemente en el siglo XVII en Holanda se realiza la primera planta industrial para la producción de colas animales; en el siglo XVIII Inglaterra se obtiene la primera patente para la fabricación de colas de pescado y ya finalizando este siglo se patenta el uso del caucho natural como adhesivo.
A finales de este siglo y con el incipiente desarrollo de la Química Orgánica, hacen su aparición las primeras patentes de adhesivos orgánicos sintéticos que se van incrementando lentamente durante las dos primeras décadas de nuestro siglo. Se trataba, principalmente, de adhesivos de urea-formaldehido y fenólicos y además comienzan a aparecer otras resinas de aplicación.
La segunda guerra mundial sirvió para el desarrollo de los adhesivos orgánicos sintéticos. A partir de los años 40 se introduce como unión estructural para la industria aeronáutica. Este concepto de estructural dado a los adhesivos inicialmente se aplicó a adhesivos termoestables con módulo elástico alto empleados en estructuras metálicas sometidas a esfuerzos (Figura 2).
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Los resultados obtenidos en una unión adhesiva no sólo dependen del adhesivo sino también de la resistencia mecánica de los materiales que se unen y del estado de cargas a que se someta a la junta.
La elección para elegir un adhesivo u otro para unir dos superficies depende de muchos aspectos como puede ser la adhesión, la adherencia, la cohesión y la coherencia
En una unión adhesiva se dan dos tipos de fuerzas, la adhesión o interacciones físico-químicas que se dan entre las superficies del sustrato y el adhesivo y la fuerza interna del adhesivo (Figura 3).
La adhesión es la acción de las fuerzas que se oponen a la separación de las moléculas que pertenecen a diferentes cuerpos. Para que se dé la adhesión, las interacciones físico-químicas entre las superficies adhesivo y del adherente. Las fuerzas físicas de atracción y adsorción son originadas por los enlaces de Van der Waals y de hidrógeno que forman múltiples puntos de contacto entre las cadenas poliméricas y la superficie de sustrato
En el caso que se quiera una buena adhesión el adhesivo tiene que estar en contacto íntimo con la superficie a unir, esto esta íntimamente influenciado por la rugosidad del sustrato, ya que el adhesivo debe penetrar totalmente en la rugosidad superficial, además tiene que mojar toda la superficie, siendo por tanto la adhesión proporcional al grado de mojado de la superficie como de las propiedades adhesivas de la misma.
Para una determinada tensión superficial del adhesivo, el mojado depende de la energía superficial del sustrato y de la viscosidad del adhesivo y puede verse reducida por la existencia de contaminantes superficiales.
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La cohesión es la fuerza existente entre las moléculas de un adhesivo y que mantiene al material unido. Incluyen las fuerzas moleculares que se dan dentro de las cadenas del polímero, como son las interacciones entre distintos grupos funcionales, las fuerzas de Van der Waals y los puentes de hidrógeno.
La coherencia se define como la acción de las fuerzas que se oponen a la separación de las moléculas de un cuerpo heterogéneo.
La adherencia es la acción de las fuerzas que se oponen a la separación de diferentes cuerpos materiales.
1.2. Fuerzas de Adherencia
Para seleccionar el adhesivo adecuado a la función que debe realizar y comprender las técnicas de preparación de las superficies es necesario contar con conocimientos generales del mecanismo de adherencia. La adherencia se basa en 2 tipos de fuerzas: enlaces Van der Waals y uniones químicas. Las fuerzas de Van der Waals son la base de la adherencia, que como ya se ha comentado antes, actúan entre el sustrato y el adhesivo. Los enlaces químicos producen el tipo de adherencia más resistente. Estas fuerzas se desarrollan cuando el sustrato tiene grupos químicos que reaccionan con el adhesivo. El trabado mecánico tiene un papel en la adherencia; sin embargo, no suele ser el mecanismo primario. Algunos grupos químicos destacan por su capacidad para formar enlaces de Van der Waals. Estos grupos pueden mejorar la adherencia cuando están presentes en el adhesivo o en el sustrato. En la Tabla 1 se incluyen estos grupos en orden descendente aproximado de propiedades de adherencia.
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Tabla 1 : Adherencia de grupos funcionales en adhesivos
Los polímeros que tienen propiedades bajas de adherencia pueden mejorarse con la adición de un pequeño porcentaje de un ácido orgánico o de acrilonitrilo.
Las resinas de recubrimiento de Cloruro de Polivinilideno exhiben una notable mejora de adherencia al copolimerizarse con 1-2% de un ácido orgánico. Los adhesivos de tipo epoxi tienen adhesiones altas sin necesidad de aditivos. Las resinas epoxi tienen grupos hoxidrilo o amina en el polímero curado.
Para lograr la adherencia es necesario que los materiales queden en contacto íntimo. Este principio se basa en el fenómeno de la tensión superficial.
1.3. Factores que Modifican la Adherencia
Uno de los factores más importantes es la afinidad del adhesivo por el material de los objetos que se van a unir. En algunos adhesivos que contienen ingredientes con grupos reactivos, puede ser importante la afinidad del adhesivo con la superficie, y en algunos casos se producen reacciones químicas.
- La tendencia del adhesivo a mojar la superficie del material, facilitando el contacto entre éste y la superficie.
- La consistencia y continuidad de la materia adhesiva que se pueden caracterizar con el mojado o untuosidad y la viscosidad.
- La capacidad del adhesivo a penetrar la superficie del material, factor que puede ser mejorado con un tratamiento superficial sobre la superficie del sustrato.
- El espesor y flexibilidad de la capa adhesiva que dará una mayor rigidez a la unión adhesiva si se consigue el valor óptimo.
1.3.1. Tensión Superficial
Hay que señalar que todos los materiales, ya sean líquidos o sólidos, tienen fuerzas superficiales. En el caso de los líquidos se les llama tensión superficial y energía superficial en los sólidos.
Para una gota de un líquido sobre una superficie plana, la tensión del líquido tiende a darle forma de esfera. El sólido en cambio, trata de extenderla hacia una forma plana a lo largo de su superficie. En el caso de que la energía superficial del sólido es mayor que la del líquido, la gota se extenderá (Figura 4).
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Figura 4: Efecto de la tensión superficial
La tensión superficial regula la intimidad del contacto que puede lograrse con un adhesivo sobre una superficie sólida, o como antes se había comentado el mojado. Toda la superficie tiene un cierto grado de textura microscópica, que debe recubrirse para lograr una buena adherencia y que en muchos casos se puede mejorar con un tratamiento superficial adecuado. Como resultado puede decirse que el mojado pude lograrse ya sea aumentando la energía superficial del sólido o bien disminuyendo la tensión superficial del líquido.
El polietileno, los fluorocarbonos y los silicones, tienen poca adherencia debido a que sus tensiones superficiales son menores que la mayor parte de los adhesivos. Por consiguiente, ningún grado de limpieza con un disolvente ni la formación de rugosidades en la superficie producirán una buena adherencia.
1.3.2. Preparación de las Superficies
En primer lugar, es importante reseñar que la limpieza de una superficie aumenta la tensión superficial y, por consiguiente, la adherencia. Es importante conocer la técnica más adecuada para preparar las superficies metálicas que se desean pegar. En primer lugar es necesario preparar la textura que se quiere obtener para que los sustratos y el adhesivo creen la unión adhesiva con la resistencia adecuada. En nuestro caso esto se obtiene lijando durante un tiempo de siete segundos, la superficie para toda su anchura, en una longitud de cinco centímetros, no es necesario lijar una mayor superficie, porque no va a formar parte de la unión adhesiva (Figura 5). El siguiente paso es eliminar la grasa y el aceite, generalmente por medio de disolventes. En nuestro caso se utiliza la acetona debido a que es un preparador de superficies bastante económico y tenemos gran disponibilidad en la universidad, además se le aplicará un baño turco con una disolución alcalina que nos va a llevar a una mejor preparación de la disolución. A continuación, se realizan 3 lavados en agua para no dejar ningún resto de la disolución que pueda reducir la capacidad de unión
En algunos casos puede ser necesario tratar las superficies por medio químicos o mecánicos, para eliminar los óxidos, etc. El método más adecuado es el ataque químico con mezcla crómica, que produce mejores resultados con el tiempo que la abrasión metálica. Los cromatos reaccionan con la superficie, proporcionando una protección contra la oxidación. En nuestro caso este tratamiento no será necesario, debido a que ya le hemos realizado un lijado previo, que es más económico y nos quitaría la capa de cromo que no es deseable.
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Es importante que las superficies se peguen inmediatamente después de la limpieza. Los contaminantes suspendidos en el aire pueden reducir la adherencia a la mitad en menos de una hora o sino introducirlas en una caja con gel de sílice para mantener la superficie del sustrato en condiciones óptimas.
1.3.3. Algunos Tratamientos de Superficies
A modo de información es importante reseñar que algunos adhesivos requieren preparaciones especiales de sus superficies para funcionar con adhesivos normales (Tabla 2). Un ataque apropiado es adecuado para todos estos materiales.
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Tabla 2 : Algunos tratamientos superficiales en función del polímero base del adhesivo [4]
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El granallado consiste en la eliminación de óxidos y capas y endurecimiento superficial por deformación mediante el contacto a velocidades moderadas de partículas abrasivas (Figura 6). Esta técnica presenta problemas al no poderse controlar la profundidad dejada por la abrasión, además se produce deformación superficial inducida y puede darse contaminación por partículas incrustadas.
La vibración trata de pulimentar una superficie mediante fricción, realizándose procesos de desbaste, pulido, descascarillado y abrillantado entre otros, presenta problemas debido a que es complicado calcular el tipo y el tiempo de residencia del abrasivo (Figura 7).
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La limpieza ya sea manual o en lavadora necesita emplear el instrumental y el disolvente adecuado a la superficie, sin sumergir los utensilios de limpieza en el disolvente, ni utilizar el disolvente en varias ocasiones para que este se encuentre limpio en todo momento.
En el caso de tener un proceso automatizado, para la construcción de grandes series es aconsejable el uso de lavadoras a presión con el objetivo de facilitar el trabajo.
Existen otros métodos de preparación de superficies más especializados, como son:
- La limpieza al vapor
- La limpieza mediante ultrasonidos
- Los tratamientos químicos.
- Tratamientos con llama
- Descarga en corona
- Descarga con llama
- Imprimaciones.
Como anteriormente se explicó en nuestro caso se realiza un lijado con la que conseguimos las propiedades deseadas de manera más económica.
1.3.4. Composición
Un adhesivo comercial esta compuesto además de con el polímero base, de unos componentes adicionales, que le proporcionan propiedades (Figura 8). Las cadenas de éste constituye el esqueleto del adhesivo, añadiendo los diferentes aditivos propiedades específicas que suelen modificar la reología, la temperatura, propiedades superficiales, propiedades adhesivas para adecuar al adhesivo a aplicaciones concretas o mejorar su duración y evitar la degradación del adhesivo, cambiar el peso molecular y aumentar el precio del adhesivo.
La naturaleza exacta de las composiciones no es difundida por los fabricantes, pero la siguiente composición es típica de muchos adhesivos:
- Polímero: Forma la estructura del adhesivo y contribuye en gran medida a su resistencia.
- Aditivos:
- Activadores: Es un tipo de sustancia química que pueden ser aplicadas directamente sobre la superficie del adherente o mezcladas con el adhesivo, cuya misión es mejorar o acelerar el curado, aumentado la cohesión del adhesivo.
- Catalizadores: Se encargan de aumentar o reducir la velocidad de curado de la mezcla.
- Plastificantes: Ablandan la película final del adhesivo e imparten flexibilidad de esta manera se reduce la fragilidad del adhesivo y aumenta la resistencia del adhesivo.
- Disolventes: Consigue que el adhesivo se encuentre en estado líquido para facilitar su aplicación y que se debe evaporar una vez que el adhesivo halla sido aplicado.
- Diluyentes: Permiten reducir la concentración de sólidos en el adhesivo, facilitando el mojado del adherente, las condiciones de procesado del adhesivo y controlar viscosidad.
- Cargas: Se agregan para reducir costos o mejorar ciertas propiedades como la fluidez o la resistencia al despegue.
- Agentes de Curado: Permiten que el adhesivo pase a estado sólido
- Adhesivadores o Agentes Tack: Sustancias que contribuyen al pegado mientras el adhesivo está todavía húmedo o sin curar.
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Otros Aditivos: Pueden añadirse al adhesivo otros componentes menos generales como antioxidantes, pigmentos, retardadores de llama y en general cualquier componente que aumente una propiedad específica.
1.4. Clasificación de los Adhesivos
1.4.1. Clasificación en Función de sus Componentes
- Adhesivos sintéticos: Su composición a base de polímeros que derivados del petróleo (Colas de poli-vinil-acetato, colas etilénicas, colas de poliuretano, colas de caucho sintético, adhesivos anaeróbicos o de cianoacrilato...). El Loctite 638 es un adhesivo de este tipo.
- Adhesivos de origen vegetal: Están formados a base de derivados de la patata, el maíz,... (colas de almidón, dextrinas, cauchos naturales...)
- Adhesivos de origen animal: su constitución es a base de pieles de animales (colas de gelatina) o de derivados lácteos (colas de caseína).
1.4.2. Clasificación en Función de su Presencia
- Adhesivos para uso doméstico o infantil: Son colas para uso doméstico y de papelería.
- Adhesivos sólidos: Destacan los adhesivos termofusibles que se utilizan en procesos industriales que los calientan para fundirlos, aprovechando su propiedad de enfriar rápidamente para acelerar los procesos productivos. También son adhesivos sólidos las barras de pegamento para papel o los adhesivos en polvo (a base de acetato o formaldehído entre otros).
- Adhesivos líquidos: Comúnmente conocidos como colas blancas, utilizan en su composición un vehículo líquido (normalmente agua o disolvente) que una vez utilizado tiende a perder, hasta obtener un secado que hace que la unión sea resistente.
- Adhesivos de tipo Acrílico
- Adhesivos de Cianoacrilatos
- Adhesivos Epóxicos y Uretanos que es el caso del Loctite
- Adhesivos Anaeróbicos
- Adhesivos de Silicona
- Adhesivos curados por luz ultravioleta
- Adhesivos de caucho natural
- Adhesivos de caucho sintéticos o Caucho clorado
1.4.3. Clasificación Según el Polímero
- Adhesivos termoplásticos: Son aquellos que se ablandan y fluyen cuando son calentados, y solidifican al enfriarse.
- Adhesivos termoendurecibles: No se ablandan cuando son calentados, peden carbonizarse si son calentados a temperaturas elevadas pero no fluyen.
1.4.4. Clasificación en Función de su Uso
- Adhesivos Estructurales: Son aquellos que deben soportar una carga mayor que el peso del adherente. Ej. secciones de las alas de aviones, partes de carrocerías básicas de automotores.
- Adhesivos de Sostén: Deben soportar solamente el peso de los adherentes. Ej. : adhesivos para azulejos, etc.
- Adhesivos Selladores: Se encargan de prevenir el pasaje de fluidos a través de una junta. Ej.: selladores para juntas de carrocerías, para parabrisas, etc.
1.4.5. Clasificación Según su Estado Antes de Ser una Unión Adhesiva
- Prepolimerizados:
- En fase líquida:
- Formando soluciones acuosas como es el caso del PVP PEG, PAV
- Formando soluciones orgánicas como por ejemplo el caucho natural
- En fase sólida:
- Adhesivos piezosensibles que pueden ser de contacto, películas y cintas autoadhesivos, con capacidad de reposicionarse y reactivos por calor
- Termofusibles como el PE, EVA, Poliamidas y poliésteres
- Reactivos:
- Poliadición como los Anaeróbicos, Cianoacrilatos y Acrílicos
- Policondensación como es el caso de Poliuretanos y Epoxi.
1.5. La Unión Adhesiva Frente a Otros Tipos de Unión
1.5.1. Tipos de Unión
Soldadura: Es aquel proceso que da continuidad física a dos materiales metálicos, del mismo material o distinto, mediante fusión parcial o en estado sólido y con o sin aporte de material (Figura 9).
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Unión Mecánica: Es aquella en la que se produce traspaso de unos de los materiales que se unen, y que suelen realizarse mediante tornillos y remaches (Figura 10).
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- Unión Adhesiva: Es aquella constituida por un adhesivo, que es el material que interacciona con los dos sustratos adherente a unir para formar una unión resistente, estos últimos pueden ser de un mismo material o de un material distinto. El adhesivo puede ser rígido y en ese caso no tiene capacidad de deformación o puede ser elástico, siendo capaces de deformarse cuando se aplica un esfuerzo sobre ellos y tienen la posibilidad de recuperar su posición una ver que el esfuerzo cesa.
1.5.2. Ventajas de las Uniones con Adhesivos
La elección del método de unión depende de muchos factores como el tipo de material a unir, las condiciones de trabajo de la unión, las solicitaciones a las que va a estar sometida. A continuación se reflejaran las ventajas que supone realizar las uniones con adhesivos
- No producen distorsión del sustrato: Una de las características esenciales con respecto a las demás uniones es que no varían las propiedades de los materiales a lo largo de la unión, por ejemplo en una soldadura los sustratos se calientan y sufren deformaciones o en las uniones mecánicas donde las fijaciones que pueden producir concentración de tensiones. En el caso de las uniones por soldadura se pueden producir grietas por fatiga con mayor facilidad y propagarse más rápidamente. Además es posible el montaje de forma más sencilla de sustratos de diferentes materiales y dimensiones.
- Reducción de peso: Las uniones adhesivas son más ligeras que las uniones realizadas de forma mecánica, Esta característica es especialmente relevante en aplicaciones aeronáuticas y en cualquier tipo de aplicación donde el peso influye de forma importante en los costes del producto.
- Mejora en el aspecto: Las uniones con adhesivo dan una apariencia uniforme a los diseños debido a la existencia de continuidad y a la falta de protuberancias que aparecen en otros tipos.
- Distribución uniforme de las tensiones: No se generan los saltos de tensión producidos en la zona cercana a los orificios realizados para la fijación mecánica o los cambios estructurales provocados por la soldadura que disminuyen la resistencia a fatiga bajo cargas dinámicas. En resumen el estado de tensiones es igual en toda la superficie de unión, en el caso de ser una unión plana.
1.5.3. Ventajas Respecto a los Materiales a Unir
Las uniones adhesivas no necesitan de elevadas temperaturas, son por ello un medio adecuado para unir materiales que tienen cambios de propiedades a bajas temperatura. Por otra parte son capaces de unir materiales de distinta naturaleza que no se podrían unir por otros medios.
- Rigidez de la unión: Producen una mayor rigidez comparándola con fijaciones mecánicas o por soldadura por puntos, ya que produce una unión continua.
- Reduce la corrosión: Por una parte la unión es estanca en muchos de los casos produciéndose así un aislamiento del medio que protege a los materiales de ala acción de los agentes de la oxidación. Además los adhesivos no conductores evitan eficazmente la aparición de fenómenos de corrosión galvánica entre adherentes metálicos distintos, ya que al ser aislantes eléctricos y separar las piezas impiden la aparición de corrosión galvánica de forma aguada.
- Absorción de impactos y reducción de vibraciones: En el caso de obtener una unión bien diseñada esta tendrá una elevada capacidad de almacenamiento de energía de choque, así como de buenas propiedades de amortiguamiento de vibraciones y ruido.
- Los materiales a unir sufren menos: Las uniones adhesivas no necesitan de elevadas temperaturas, son por ello un medio adecuado para unir materiales sensibles al calor, que puedan sufrir cambios en su estructura o en su composición. Además permiten unir materiales de distinta naturaleza que no podrían unirse por otros medios.
- Realizan estructuras sándwich: Hacen posible la realización de montajes completos específicos, tales como estructuras sándwich, que aportan grandes ventajas y no podrían realizarse sin este tipo de unión (Figura 11).
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- Simplifican los procesos de ensamblado: Son capaces de reemplazar para un proceso distintas sujeciones mecánicas por una simple adhesión o uniendo varios materiales en una sola aplicación. Además son fácilmente aplicables, lo cual puede automatizar el proceso de ensamblado.
- Tolerancias más justas: Los adhesivos elásticos permiten la compensación de tolerancias y holgura mediante la aplicación de uniones de espesor variable.
- Compensación de dilataciones térmicas: Las características elásticas y térmicas de ciertos adhesivos les permiten absorber las tensiones generadas por distintas expansiones térmicas entre los adherentes.
- Variedad de gama: Dentro de la familia de los adhesivos, encontramos tipos con muy distintas características. Además la variación del proceso de aplicación hace aún más amplias las posibles soluciones. Esto hace que prácticamente exista un proceso adhesivo para cada tipo de unión.
- Comportamiento acústico: Una parte de la energía cinética de vibración que llega a un adhesivo se convierte en calor por el movimiento del sistema, de forma similar a la que ocurre con un muelle y un disipador de energía.
[...]
- Citar trabajo
- Javier Martínez Gómez (Autor), 2008, Comportamiento frente al Postcurado y al Envejecimiento de una Unión Adhesiva Anaeróbica, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/230973
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