2.6.1 Directores de Energía

 

Un director de energía es una cresta triangular elevada de material moldeada en una de las superficies de la unión (Fig. 2.16).

El vértice del director de energía se encuentra sometido a la mayor tensión durante la soldadura y entra en contacto con la otra pieza, generando fricción que provoca su fusión. El director de energía fundido fluye hacia la interfaz de la unión y forma una unión. Los directores de energía son adecuados para materiales amorfos, ya que fluyen y solidifican gradualmente; la resistencia de las soldaduras en materiales semicristalinos obtenidas con directores de energía no es tan alta. Los directores de energía garantizan la fusión de un volumen específico de material para producir una buena resistencia de la unión sin rebabas excesivas. No proporcionan alineación de piezas ni controlan las rebabas. Una recomendación general es que, para la mayoría de los materiales amorfos, el vértice del director de energía debe estar en un ángulo de 90° y tener una altura del 50% al 65% del ancho de la base. El tamaño varía de 0,127 a 0,762 mm (0,005 a 0,030 pulgadas) de alto y de 0,254 a 1,53 mm (0,010 a 0,060 pulgadas) de ancho. Para materiales semicristalinos, se recomienda que el vértice esté en un ángulo de 60°, con una altura del 85% del ancho de la base. El ancho de la base varía de 0,254 a 1,27 mm (0,010 a 0,050 pulgadas). El ángulo más pronunciado y la punta más afilada de los directores de energía para materiales semicristalinos hacen que el director de energía se incruste parcialmente en la superficie de contacto durante las primeras etapas de la soldadura, lo que reduce la solidificación prematura y la degradación por exposición al aire. Se obtiene una mayor resistencia de la unión y aumentan las posibilidades de obtener un sellado hermético. Este diseño también proporciona resultados superiores con policarbonato y acrílico.

Se utilizan diversos diseños de unión con los directores de energía.

La unión a tope (Fig. 2.17) es uno de los diseños más simples y comunes. Dado que las uniones a tope no se autoalinean, se requieren accesorios para la alineación de las piezas. Se pueden obtener sellados herméticos en materiales amorfos con uniones a tope, siempre que las superficies de contacto sean casi perfectamente planas entre sí. Los sellos herméticos con juntas a tope son difíciles de lograr con polímeros semicristalinos debido a que la masa fundida se expone al aire durante la soldadura, lo que puede acelerar la cristalización y causar degradación oxidativa de la masa fundida, resultando en soldaduras frágiles [5, 14].

Una modificación del diseño de la junta del director de energía consiste en numerosas pequeñas proyecciones superficiales moldeadas en la superficie de la junta opuesta al director de energía (Fig. 2.18).

La ​​superficie texturizada, típicamente de 0,0765 a 0,152 mm (0,003 a 0,006 pulgadas) de profundidad, mejora la fricción superficial al evitar el movimiento lateral del director de energía, y los picos y valles formados por la texturización forman una barrera que impide que la masa fundida fluya fuera del área de la junta. Se reduce la rebaba y se dispone de una mayor superficie para la unión. Se pueden lograr soldaduras con resistencias hasta tres veces superiores a las de una superficie sin textura, y se reduce la energía total requerida para la soldadura [18].

La unión escalonada con director de energía (Fig. 2.19) elimina las rebabas en el exterior de la unión y es útil cuando la estética es importante. Las rebabas generadas fluyen hacia un espacio o ranura en la unión, ligeramente más profunda y ancha que la lengüeta. Se producen soldaduras con buena resistencia al corte y a la tracción. Dado que solo una parte de la pared participa en la unión, a veces se considera que las uniones escalonadas producen soldaduras de menor resistencia que las uniones a tope con directores de energía. El espesor mínimo de pared recomendado es de 2,03 a 2,29 mm (0,080 a 0,090 pulgadas).

 

 

La profundidad de la ranura debe ser de 0,13 a 0,25 mm (0,005 a 0,01 pulgadas) mayor que la altura de la lengüeta, dejando un ligero espacio entre las piezas terminadas.

Esto se hace con fines estéticos para que no se note si las superficies no son perfectamente planas o si las piezas no son perfectamente paralelas. El ancho de la ranura es de 0,05 a 0,10 mm (0,002 a 0,004 pulgadas) mayor que el de la lengüeta, dejando un ligero espacio entre las piezas terminadas.

En la unión machihembrada (Fig. 2.20), la masa fundida queda completamente encerrada en una ranura en la unión, que es ligeramente mayor (0,05 a 0,10 mm; 0,002 a 0,004 pulgadas) que la lengüeta. Se utiliza para evitar rebabas cuando la apariencia estética es importante y alinea las piezas, evitando así la necesidad de accesorios adicionales. Produce un sellado hermético a baja presión. Las estrechas tolerancias requeridas en esta unión dificultan el moldeo de las piezas y requieren espesores de pared relativamente grandes. El espesor mínimo de pared es de 3,05 a 3,12 mm (0,120 a 0,125 pulgadas).

El director de energía es dimensionalmente idéntico al utilizado para la unión a tope [5, 17].

Otros diseños de unión con directores de energía son menos comunes. En la unión entrecruzada (Fig. 2.21), los directores de energía están presentes en ambas superficies de contacto y son perpendiculares entre sí. Este diseño proporciona un contacto inicial mínimo en la interfaz con un volumen potencialmente mayor de material involucrado en la soldadura. El tamaño del director de energía debe ser aproximadamente el 60 % del de un diseño estándar de director de energía. Un diseño cónico (Fig. 2.22) reduce el área total a soldar y requiere menos energía y tiempo de soldadura. Requiere una mínima generación de calor, lo cual es importante para prevenir la contracción, pero resulta en una menor resistencia estructural.

Los directores de energía interrumpidos (Fig. 2.23) se utilizan para reducir el área total de soldadura; requieren menos energía y dan como resultado soldaduras estructurales. Los directores de energía también pueden ser perpendiculares a la pared para aumentar la resistencia a las fuerzas de pelado (Fig. 2.24).