Montagem de Compósitos Termoplásticos

O novo parafuso FLOWpoint Delta PT combina os atributos de dois designs de fixadores comprovados, o parafuso Delta PT para montagem de plásticos e o parafuso de perfuração de fluxo FDS para montagem de chapas metálicas. Foto cortesia da Semblex Corp.

A melhor opção para fixar plástico contendo vidro, talco ou outro enchimento é normalmente um parafuso roscado, como o Delta PT. Foto cortesia da Semblex Corp.

Insertos roscados são outra opção para fixação de compósitos termoplásticos. No entanto, o tamanho do furo recomendado pode ter que ser aumentado, dependendo do teor de enchimento do material. Foto cedida pela SPIROL International Corp.

Os soldadores ultrassônicos são mais do que capazes de soldar plástico preenchido. Na verdade, 10 a 20 por cento de enchimento podem ajudar no processo, tornando o material mais rígido. Foto cedida por Branson Ultrasonics

Plásticos e compósitos poliméricos são essenciais para uma ampla gama de peças de segurança e desempenho nos carros atuais. Na verdade, a utilização de compósitos plásticos e poliméricos em veículos ligeiros aumentou de menos de 20 libras por veículo em 1960 para 334 libras por carro em 2015.

Um material como o náilon 66 com reforço de 33% de fibra de vidro é usado em uma infinidade de montagens automotivas, incluindo coletores, tampas de motor, recipientes de carbono, suportes de motor, alavancas de câmbio e tanques de radiador.

Infelizmente, os enchimentos que acrescentam resistência, rigidez e resistência ao calor às peças plásticas dão aos engenheiros coisas extras em que pensar ao planejar o processo de montagem.

Existem diversas tecnologias para soldagem de peças plásticas: ultrassom, vibração, rotação, placa quente, infravermelho e laser. Todos eles podem unir plásticos reforçados com fibras de vidro, talco, mica ou outras cargas. Qual método usar depende do plástico; o tipo e quantidade de enchimento; o tamanho e formato das peças; e os requisitos da aplicação.

Independentemente do processo, os materiais preenchidos normalmente precisam de “mais tempo, mais pressão e mais energia”, diz Jason Barton, gerente nacional de vendas e marketing da Dukane Corp. “Os materiais semicristalinos tendem a precisar de um pouco mais”.

Isso pode ser um problema ao usar soldagem ultrassônica ou vibratória. Muita amplitude pode rachar ou enfraquecer as áreas distais das peças.

O design da peça é outro problema. Ao soldar plásticos que contenham cargas, é uma boa ideia aumentar a quantidade de material na interface da junta. “Normalmente, você precisa de mais superfície de solda com um material preenchido do que com um material virgem”, diz Barton.

Sempre que possível, os engenheiros preferem utilizar o ultrassom para soldar peças plásticas, devido à sua rapidez e economia.

“Soldamos plásticos preenchidos o tempo todo”, diz Sophie Morneau, diretora global de desenvolvimento de aplicações da Emerson na Branson Ultrasonics. “Na verdade, 10 a 20 por cento de enchimento podem ajudar na soldagem ultrassônica, tornando o material mais rígido, o que ajuda a transmitir vibração à junta de solda. Quanto mais macio for o material, mais ele absorverá as vibrações.”

Por outro lado, muito enchimento pode afetar negativamente a solda. “Se você tiver muita fibra, não terá uma boa mistura do plástico na interface da solda, portanto conseguir uma vedação hermética pode ser um problema”, explica Morneau. “Com conteúdo de preenchimento acima de 30%, você pode começar a ver problemas.”

Outra consideração é que os enchimentos, especialmente a fibra de vidro, podem ser abrasivos. As buzinas ultrassônicas podem precisar de um revestimento protetor para evitar desgaste prematuro.

Quando as peças são muito grandes, muito complexas ou muito resistentes para soldagem ultrassônica, outros processos vêm à tona. Uma delas é a soldagem por vibração. Na verdade, algumas evidências sugerem que as vibrações podem ajudar a entrelaçar as fibras na interface da solda e, assim, aumentar a resistência da junta.

Ao usar soldagem por vibração para unir materiais preenchidos, o cordão de solda – a área da peça que é derretida durante o processo – deve ser mais largo e mais alto que o normal, aconselha Kevin Buckley, gerente de aplicações técnicas da Emerson na Branson Ultrasonics. “Se as paredes da peça tiverem 2 milímetros de espessura, deve-se fazer o cordão de solda com 2,5 milímetros”, afirma. “Se for igual à espessura da parede, você pode esperar 90% da resistência do material original.”