Adhesivos- Metodo de union

1. Procesos de Unión &
Ensamble

2. Procesos de Unión & Ensamble
Actividades de Fabrica
Operaciones de Procesado y Ensamble Manejo de Materiales Inspección & Pruebas Coordinación & Control

3. Operaciones de Procesado & Ensamble
• Alteran la geometría, propiedades, y/o apariencia de la pieza
• Operación de Procesado
• En general se realizan en partes discretas
• Operaciones de Ensamble
• Unen dos o mas piezas para crear una nueva entidad (Ensamble)

4. Procesos de Unión & Ensamble

5. Union
• Incluye todos los tipos de uniones que se usan para realizar un
ensamble:
• Soldadura
• Adhesivos
• Sujeción Mecánica

6. Razones de Ensamble
• Es casi imposible manufacturar productos que tengan una sola pieza,
incluso productos relativamente simples
• Es mas económico manufacturar el producto como partes
individuales que después se ensamblan
• Transporte
• Es necesario diseñar algunos productos de manera que se puedan
desarmar para darles mantenimiento
• Motores de carro, impresoras, lavadoras, etc.
• Es posible que sean deseables diferentes características en diferentes
partes del producto

7. Ejemplo de Ensamble

8. Manufactura, Ingeniería y Tecnología II -
Kalpakjian

10. Adhesivos
• Una de las uniones mas versátiles al integrar diferentes materiales de
diferente naturaleza
• La adhesión entre dos superficies es el resultado del enclavamiento
mecánico entre dos superficies con topografía irregular, de la
atracción electrostática entre grupos polares presentes en la
superficie y el adhesivo y de la formación de enlaces químicos a
través de la interface superficie- adhesivo
• Topografía
• Tipos de materiales que queremos unir
• El adhesivo que se usa

11. Adhesivos
• Los adhesivos existen en varias formas:
• Líquidos, pasta, solución, emulsión, polvo, cinta y película.
• Es común que tengan un espesor de 0.1 mm (0.004 pulg).
• Para cumplir los requerimientos de una aplicación en particular, un
adhesivo requiere una o mas de las propiedades siguientes:
• Resistencia: cortante y al desprendimiento.
• Tenacidad.
• Resistencia a varios fluidos y productos químicos.
• Resistencia a la degradación ambiental, inclusive al calor y la humedad.
• Capacidad de humedecer las superficies por unir.

12. Propiedades y Características de adhesivos

13. Tipos de Adhesivos
• Los tres tipos básicos de adhesivos son:
• Adhesivos Naturales
• Derivados de fuentes naturales y su uso se limita para aplicaciones de baja tensión, o en
la unión de áreas de superficies grandes
• Claras de huevo, almidón, gelatina, derivados lácteos,
• Adhesivos Inorgánicos
• Se basan principalmente en el silicato de sodio y el oxicloruro de magnesio. Tienen un
costo bajo y fáciles de encontrar, pero tienen baja resistencia
• Adhesivos Orgánicos Sintéticos
• Mas importante en la manufactura y se activan de diferentes maneras

14. Tipos de Los Adhesivos Sintéticos
Se clasifican de la siguiente manera:
• Químicamente reactivos: poliuretanos, silicones, epóxicos, cianoacrilatos,
acrílicos modificados, fenoles y polimidas; también se incluyen anaeróbicos (que
se curan en ausencia de oxígeno)
• Sensibles a la presión: caucho natural, caucho estireno-butadieno, butil caucho,
nitril caucho y poliacrilatos.
• Fusión caliente: termoplásticos (como los copolímeros etileno-vinil acetato,
poliolefinos, poliamidas y poliéster) y elastómeros termoplásticos.
• Fusión caliente reactiva: forma de termoplástico, con una porción de termofijo
(basado en la química del uretano), con mejores propiedades; también se conoce
como pegamento caliente.
• Evaporativos o por difusión: vinilos, acrílicos, fenoles, poliuretanos, cauchos
sintéticos y cauchos naturales.

15. Tipos de Los Adhesivos Sintéticos
• Película y cinta: nailon, epóxicos, elastómeros epóxicos, nitril fenoles,
vinil fenoles y poliamidas.
• Adherencia retrasada: copolímeros de escireno-butadieno, acetatos
de polivinilo, poliésceres y poliamidas.
• Conductores eléctricos y térmicos: epóxicos, poliuretanos, silicones y
poliamidas. La conductividad eléctrica se obtiene por adición de
rellenos como la plata (la de uso más común), cobre, aluminio y oro.
Los rellenos que mejoran la conductividad eléctrica de los adhesivos
por lo general también mejoran su conductividad térmica.

16. Características Generales de Los Adhesivos

17. Características Generales de Los Adhesivos

18. Sistemas Adhesivos (Química)
• Sistemas basados en epóxicos: estos sistemas tienen propiedades de alta resistencia v
alta temperatura, de hasta 200 °C (400 °F); las aplicaciones comunes incluyen balatas
para frenos automotrices y agentes adhesivos para moldes de arena para fundición.
• Acrílicos: debido a que el adhesivo actúa como solvente, los acrílicos son más tolerantes
con los contaminantes superficiales.
• Sistemas anaeróbicos: el curado de estos adhesivos se hace en ausencia de oxígeno y la
adhesión por lo general es fuerte y frágil; los tiempos de curado se pueden reducir por
medio de calor o radiación ultravioleta (UV).
• Cianoacrilato: las líneas de unión son delgadas y la adhesión se fija en un lapso de cinco a
40 segundos.
• Uretanos: estos adhesivos tienen mucha tenacidad y flexibilidad a temperatura
ambiente; se usan mucho como selladores.
• Silicones: muy resistentes a la humedad y solventes, estos adhesivos tienen gran
resistencia al impacto y al desprendimiento; sin embargo, son comunes tiempos de
curado en el rango de uno a cinco días.

19. Sistemas Adhesivos (Química)
• Muchos de estos adhesivos se combinan para optimizar sus
propiedades, como el epóxico-silicón, nitril-fenol y epóxico-fenol.
• Los adhesivos menos caros son los epóxicos y fenoles, seguidos por
los poliuretanos, acrílicos, silicones y cianoacrilatos. Los adhesivos
para aplicaciones de alta temperatura, en un rango cercano a 260 °C
(500 °F), como las poliamidas y los polibenzimidazoles, por lo general
son los más caros.
• La mayoría de adhesivos tienen una temperatura óptima alrededor
de 200 °C para la máxima resistencia cortante.

20. Adhesivos conductores de electricidad
• Aunque la mayor parte de aplicaciones de unión con adhesivos requiere
resistencia mecánica, un avance relativamente reciente es el desarrollo y
aplicación de adhesivos conductores de la electricidad con el fin de
sustituir las aleaciones base plomo, en particular en la industria
electrónica. Estos adhesivos requieren temperaturas de curado o
preparación menores que las necesarias para la soldadura blanda.
• Las aplicaciones de adhesivos conductores de la electricidad incluyen
calculadoras, controles remotos y paneles de control.
• Además, hay usos de alta densidad en ensamblajes electrónicos, pantallas
de cristal líquido, televisiones portátiles y juegos electrónicos.

21. Adhesivos conductores de electricidad
• El tamaño, la forma y distribución de las partículas metálicas, el método de
calentamiento y aplicación de presión, así como la geometría del contacto
de la partícula conductora individual pueden controlarse para dar al
adhesivo conductividad isotrópica o anisotrópica.
• Los metales que se utilizan son por lo general plata, níquel, cobre y oro, así
como carbono. Los desarrollos más recientes incluyen partículas de
polímeros como poliestireno recubierto con películas delgadas metálicas
de plata u oro.
• También se utiliza grafito como relleno, generalmente para producir un
adhesivo conductor de la electricidad que sea no magnético y dé a la
interfase electromagnética (EMI, por sus siglas en inglés) aislamiento de los
componentes electrónicos. En general, los materiales de la matriz son
epóxicos, aunque también se emplean termoplásticos disponibles como
película o pasta.

22. Preparación de la superficie
• La preparación de la superficie es muy importante en la unión con
adhesivos, ya que la resistencia de la unión depende en gran medida
de la ausencia de suciedad, polvo, aceite y otros contaminantes.
• Esta dependencia se observa cuando se trata de aplicar una cinta adhesiva
sobre una superficie sucia o aceitosa.
• Los contaminantes también afectan la capacidad de humedecimiento
del adhesivo e impiden su distribución uniforme en la interfase.
• Las películas gruesas, débiles o dispersas de óxido sobre las
superficies de la pieza de trabajo son perjudiciales para la adhesión.

23. Preparación de la superficie
• Por otra parte, puede ser deseable una película porosa o delgada y
fuerte, particularmente una con cierta rugosidad superficial para
mejorar la adhesión o para introducir un bloqueo mecánico.
• Si la rugosidad es muy alta la resistencia de la unión disminuye.
• Hay varios compuestos y preparadores disponibles que modifican las
superficies para mejorar la resistencia de la unión adhesiva. Pueden
aplicarse adhesivos líquidos por medio de cepillos, rocío o rodillos.

24. Capacidades del proceso
• Los adhesivos se pueden usar para unir una gran variedad de materiales
metálicos y metálicos semejantes o no, así como componentes de
diferentes formas, tamaños y espesores.
• La unión adhesiva también se combina con métodos de unión mecánica
para mejorar más la resistencia de la unión. El diseño de la unión y los
métodos para hacerla requieren cuidado y habilidad. Por lo general se
requiere equipo especial, como accesorios, prensas, herramientas y
autoclaves, al igual que hornos para el curado.
• La inspección no destructiva de la calidad y la resistencia de los
componentes unidos con adhesivos puede ser difícil. Algunas de las
técnicas como impacto acústico (golpeteo), holografía, detección infrarroja
y pruebas ultrasónicas son métodos de prueba eficaces de las uniones
adhesivas.

25. Prueba de adhesivos
• Muchos adhesivos son débiles cuando se someten
a esfuerzos de tensión. Con el reconocimiento de
que las cargas son complejas, se ha usado un gran
número de configuraciones de pruebas para
evaluar los adhesivos en función de la aplicación
particular y las tensiones encontradas.

26. Prueba de adhesivos
• La prueba más común es la de
desprendimiento, que se
muestra en las figuras 32.9b y
32.10, que también ilustra las
resistencias y limitaciones de
los adhesivos. Observe, por
ejemplo, lo fácil que es
desprender cinta adhesiva de
una superficie, pero es muy
difícil deslizaría sobre ella.
Durante el desprendimiento, el
comportamiento de un
adhesivo puede ser frágil o
dúctil y tenaz, por lo que se
requieren grandes fuerzas para
arrancarlo de la superficie.

27. Fuerza de arranque

28. Aplicaciones
• Las principales industrias que usan mucho la unión con adhesivos son
la aeroespacial, automotriz, utensilios electrodomésticos y de
productos para la construcción.
• Las aplicaciones incluyen ensamblajes para balatas de frenos
automotrices, parabrisas de vidrio laminado, utensilios
electrodomésticos, aspas de helicóptero, estructuras tipo panal y
fuselajes y superficies de control de aviones.
• Además, las uniones con adhesivos para aplicaciones estructurales
rara vez son apropiadas para un servicio por arriba de los 250 °C (500
°F).

29. Ventajas de adhesivos
• La unión interfacial tiene suficiente resistencia para aplicaciones estructurales,
pero también se usa con propósitos diferentes, como sellado, aislamiento,
prevención de corrosión electroquímica entre metales y reducción de vibraciones
y ruido (por medio del amortiguamiento interno de las uniones).
• La unión adhesiva distribuye la carga en la interface, con lo que elimina esfuerzos
localizados que por lo general se originan al unir los componentes con
sujetadores mecánicos como pernos y tornillos.
• Además, se mantiene la integridad estructural de las secciones (porque no se
requieren orificios).
• No se afecta el aspecto externo de los componentes unidos.
• Pueden unirse componentes muy delgados y frágiles sin que haya un incremento
significativo del peso.
• Se pueden adherir materiales porosos y materiales de propiedades y tamaños
muy diferentes

30. Área de oportunidad - adhesivos
• Rango limitado de las temperaturas de servicio.
• El tiempo de adhesión puede ser largo.
• Es necesario mucho cuidado en la preparación de la superficie.
• Las uniones pegadas son difíciles de probar de manera no destructiva,
en particular las estructuras grandes.
• Contabilidad limitada de las estructuras unidas con adhesivos durante
su vida de servicio y preocupaciones importantes acerca de
condiciones hostiles del ambiente, como degradación por
temperatura, oxidación, corrosión-esfuerzo, radiación o disolución.

31. Diseño Para la Unión
con Adhesivos
Uniones a Tope
Uniones a Solape
Uniones en T y Esquina

32. • Las uniones varían considerablemente en cuanto resistencia; por ello es
importante la selección del diseño apropiado y se deben incluir
consideraciones como el tipo de carga y el ambiente
• Los diseños deben garantiza que las uniones se sujeten de preferencia solo
a fuerzas de compresión o cortantes
• Las uniones a tope requieren grandes superficies de unión; deben usarse
uniones traslapadas (ahusadas) cuando sea factible.
• Las uniones con traslape sencillo tienden a distorsionarse cuando se
sujetan a tensión debido al par de fuerzas presentes en la unión
• Unión con traslapé doble o de banda
• Deben evitarse situaciones en las cuales el ciclado térmico pueda causar
movimiento diferencial a través de la unión
Diseño Para la Unión con Adhesivos