al diseñar un producto para la producción en masa, los ingenieros deben tener en cuenta los materiales, no solo en términos de resistencia o requisitos de peso, sino también desde la perspectiva del montaje. La mayoría de los componentes fabricados hoy en día están hechos de resinas plásticas, metal o ambos. Cuando todas las piezas de su ensamblaje están hechas del mismo material, elegir una solución de unión puede ser relativamente sencillo: simplemente encuentre «el mejor epoxi para plástico» o el mejor adhesivo para metal .,
sin embargo, cuando necesita unir materiales diferentes, como Plástico y metal, el proceso de decisión se vuelve un poco más matizado. Ahorrar peso siempre ha sido una prioridad para los fabricantes aeroespaciales, pero con la creciente tendencia hacia el aligeramiento en la industria automotriz, la demanda de una forma confiable de unir el metal al plástico es aún más urgente.,
otras aplicaciones que unen metal a plástico incluyen:
- polipropileno a Aluminio para paneles de vehículos
- uretano a acero para sellos y juntas
- policarbonato a Aluminio para carcasas de baterías
desafíos de unión de múltiples materiales
hay muchas opciones para unir materiales como metal son más limitados. Las piezas de plástico generalmente se unen a componentes metálicos utilizando adhesivos o sujetadores mecánicos., Dado que esta última opción a menudo requiere taladrar agujeros, lo que puede ser costoso y requerir mucho tiempo, los adhesivos pueden ser preferibles si su objetivo es minimizar los tiempos de ciclo o los costos unitarios.
otras ventajas de la unión adhesiva incluyen la distribución de cargas sobre toda la superficie adherida en lugar de concentrarlas en los puntos de sujeción, y actuar como un aislador entre las superficies adheridas para evitar la posibilidad de interacciones galvánicas no deseadas entre sustratos y sujetadores., Al proporcionar una gestión de carga más eficiente, el uso de un adhesivo también puede permitir reducir el grosor y el peso de los materiales adheridos.
aunque su adhesivo de referencia para plástico puede funcionar admirablemente en aplicaciones de plástico a plástico, puede que no sea el mejor adhesivo de plástico a metal. Seleccionar el mejor pegamento para aplicaciones de plástico a metal significa tener en cuenta múltiples factores. Más específicamente, los ingenieros deben considerar la energía superficial relativa, el módulo elástico y la expansión térmica de los materiales que están Enlazando.,
energía superficial
para encontrar el mejor epoxi para plástico, debe saber si el plástico que está utilizando tiene alta energía superficial (HSE) o baja energía superficial (LSE). En plásticos HSE, como ABS o policarbonato, los adhesivos fluyen más fácilmente, humedeciendo la superficie para formar una unión fuerte. Por el contrario, la mayoría de los adhesivos y cintas tienen dificultades para adherirse a los plásticos LSE, como el polietileno o el polipropileno.
si la energía superficial es su única preocupación, los plásticos de HSE son la opción obvia; pero, como la mayoría de los ingenieros saben, es imprudente seleccionar un material sobre la base de una sola Propiedad. El costo siempre es un factor en la fabricación y, desafortunadamente, los plásticos HSE tienden a costar más que LSE.
módulo elástico
También conocido como el módulo de elasticidad, un módulo elástico representa la resistencia de un material a deformarse de forma no permanente bajo tensión, definida como la pendiente de su curva de tensión-deformación en la región de deformación elástica., Cuanto mayor sea el módulo elástico, más rígido será el material.
si está trabajando con un adhesivo para plástico o metal solamente, la elasticidad del material no es realmente un problema, pero si necesita pegar plástico al metal, entonces deberá considerar el módulo elástico de ambos materiales, así como el valor objetivo para su adhesivo de plástico a metal. Por lo general, cuando necesita unir metal Al plástico, querrá apuntar a un enlace que tenga un módulo elástico en algún lugar entre el módulo de sus dos materiales.,
expansión térmica
el grado en que su ensamblaje, o partes de él, cambiarán en forma, área o volumen en respuesta a la temperatura siempre es una preocupación en el diseño y la fabricación del producto, pero se exacerba en los casos de unión de múltiples materiales. Los metales y los plásticos tienen diferentes coeficientes de expansión térmica, por lo que el mejor pegamento para la Unión de plástico a metal acomodará esta diferencia.
idealmente, el coeficiente de expansión térmica para el adhesivo en sí sería insignificante., Sin embargo, puede desempeñar un papel en el rendimiento del conjunto a medida que las temperaturas fluctúan. Además de considerar el CTE del adhesivo, la flexibilidad y elongación del adhesivo afectará si la Unión se moverá con los sustratos a medida que se expandan o contraigan.
cómo unir materiales diferentes
(Imagen cortesía de 3M.)
la pregunta clave en el corazón de cualquier aplicación de adhesivo es cuánta fuerza de unión necesita.,
Un Adhesivo no estructural típico tiene una resistencia de unión de menos de 1,000 psi, mientras que los adhesivos estructurales o de carga tienen una resistencia de unión de 1,000 psi y más.
para piezas no estructurales, como interruptores de membrana y grupos de instrumentos, El Adhesivo de laminación Ultra limpio 502fl de 3M se une al contacto después de limpiar los sustratos en busca de polvo. Los adhesivos de laminación de 3M también pueden unir plásticos LSE a metales ligeramente engrasados con una preparación mínima de la superficie, y pueden resistir temperaturas de hasta 350 ° F, lo que los hace adecuados para aplicaciones de ensamblaje electrónico.,
para los adhesivos estructurales, los adhesivos estructurales Scotch-Weld de 3M son acrílicos de 2 partes que unen los plásticos LSE y HSE con resistencias que superan los materiales adheridos. Esto puede eliminar los pasos adicionales involucrados en el uso de tornillos o remaches y evitar las restricciones de la soldadura de plástico.
otra opción adhesiva son las cintas VHB de 3M, que son lo suficientemente fuertes como para reemplazar remaches y tornillos para muchas aplicaciones., Capaz de unir plásticos HSE y LSE, el soporte de espuma acrílica de celda cerrada puede absorber impactos, vibraciones húmedas y flexionarse en respuesta a la expansión y contracción térmica, lo que lo convierte en una buena opción como adhesivo de plástico a metal.
elegir el mejor pegamento para plástico a Metal
(Imagen cortesía de 3M.)
Si está buscando pegar plástico a metal, debe seleccionar el adhesivo correcto para el plástico que está utilizando.,
El policarbonato y el ABS suelen ser los plásticos más fáciles de unir a los metales, mientras que los plásticos extremadamente lisos o LSE como el polipropileno y el polietileno presentan un mayor desafío. Los imprimadores, como el imprimador adhesivo instantáneo 3M Scotch-Weld AC77, pueden ayudar mucho a aumentar la resistencia de la Unión en materiales con baja energía superficial.
en última instancia, la Unión multi-material consiste en encontrar un compromiso entre las propiedades de materiales diferentes, como el plástico y el metal., Para unir con éxito materiales diferentes, debe considerar su energía superficial relativa, módulo elástico y coeficiente de expansión térmica.
si no está seguro de qué adhesivo se compromete mejor entre las propiedades del material de sus sustratos, considere ponerse en contacto con un experto que pueda ayudarlo a identificar las mejores soluciones de diseño.
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Este post es patrocinado por 3M. Todas las opiniones son mías. – Ian Wright
3M, Scotch-Weld y VHB son marcas comerciales de 3M.