Técnicas de soldagem de plástico:8 métodos comprovados e seus benefícios

Para pessoas novas na fabricação de peças plásticas, o termo “soldagem” pode ser um tanto desconhecido. Geralmente, soldagem denota o processo de união de dois metais por meio de fusão e fusão. No entanto, a soldagem envolve a fusão de duas ou mais peças por calor, seja metal ou plástico.

A soldagem de plásticos tem amplas aplicações industriais e existem diferentes técnicas para soldagem de plásticos. Este artigo discute a soldagem de peças plásticas, suas etapas gerais e oito técnicas de soldagem plástica usadas na fabricação de peças na indústria de plásticos.

O que é soldagem de plástico?

Soldagem de plástico é um processo aplicável na fabricação de peças plásticas para unir duas peças termoplásticas compatíveis. Trata-se de preparar as duas peças termoplásticas, comprimi-las nas juntas propostas e aquecê-las através de diversas técnicas de aquecimento. Além disso, a técnica de aquecimento utilizada depende principalmente do material plástico. Por exemplo, a soldagem ultrassônica de plástico é comumente usada para PVC porque não envolve aquecimento direto, o que leva à emissão de vapores perigosos pelo material.

A aplicação contínua de pressão durante o aquecimento e o resfriamento forma uma ligação molecular entre as duas partes. Consequentemente, as juntas soldadas de plástico são fortes, ao contrário de outros processos de união de plástico, como adesivos e rebites. A soldagem de plástico tem sido uma técnica amplamente utilizada em medicina, eletrônica, construção, etc.  

Mais:Conheça as diferenças entre rebitagem e soldagem.

3 etapas de soldagem de plásticos

Soldar duas resinas plásticas semiacabadas feitas de moldagem por injeção ou outros processos pode ser um desafio. Portanto, esta seção mostra as etapas de como soldar plástico, independentemente da técnica de soldagem.

Etapa 1:preparar o espaço de trabalho e limpar o plástico

A primeira coisa a fazer é configurar um espaço de trabalho. O local de trabalho necessita de ventilação adequada, uma vez que a maioria das técnicas de aquecimento emitem vapores perigosos. Além disso, os operadores devem usar equipamentos de proteção.

Limpe os termoplásticos para garantir uma junta soldada de alta qualidade. A limpeza é possível lavando com sabão e água morna e depois secando os plásticos com um pano limpo e sem fiapos. Além disso, é sugerido que você remova manchas usando solventes líquidos, como Metil Etil Cetona (MEK), lixa de 80 fritas ou um raspador de tinta.

Etapa 2:Junte o plástico

Prenda e prenda as duas peças de plástico para formar e segurar a junta desejada. Além disso, coloque as peças de plástico em uma bancada de trabalho e fixe-as com grampos C. O estilo de união do plástico depende da técnica de soldagem. Por exemplo, a soldagem ultrassônica só é adequada para juntas sobrepostas.

Etapa 3:Concluir a soldagem

Corrija a solda antes de resfriar para lidar com questões como suavidade. Deixe o plástico soldado esfriar por cerca de 5 minutos ou atingir a temperatura ambiente. Além disso, lixe a junta soldada após o resfriamento ou utilize outros processos de acabamento superficial para torná-la lisa.

8 métodos de Soldagem de plástico

Na indústria de plásticos, existem diversas técnicas de soldagem de plásticos baseadas em diferentes processos de aquecimento. Aqui estão oito técnicas comumente usadas na fabricação de peças.

Soldagem ultrassônica

A soldagem ultrassônica de plástico usa vibrações mecânicas com alta frequência (15 kHz a 40 kHz) e baixa amplitude para unir dois polímeros plásticos. A vibração mecânica gera calor friccional, que por sua vez derrete os polímeros plásticos. Devido às vibrações mecânicas, uma ligação molecular é formada entre os polímeros plásticos. Portanto, as juntas soldadas de plástico ultrassônico são fortes e da mais alta qualidade.

Vantagens da soldagem ultrassônica

• Tem alto rendimento e tempos de resposta curtos
• É altamente seguro porque não aquece as peças plásticas usando calor direto
• Seu uso de calor direto também o torna adequado para materiais como cloreto de polivinila, reconhecido por produzir vapores perigosos quando exposto diretamente ao calor
• Produz juntas soldadas de alta qualidade, o que melhora seu valor estético

Desvantagens da soldagem ultrassônica

• O método não é adequado para termoplásticos com alto teor de umidade e termoplásticos duros/fortes, como o polipropileno
• O processo não é ideal para materiais espessos como o polipropileno porque a maioria dos transdutores de máquinas ultrassônicas tem uma faixa de saída entre 100-150 mm
• Adequado apenas para juntas que se sobrepõem. Outras juntas, como canto, topo, T e borda, são incompatíveis
• Elevado prazo de entrega devido ao número de ferramentas e processos necessários

Soldagem a laser

A soldagem a laser é um processo de soldagem de plástico que envolve o uso de um feixe de laser para descongelar o plástico. No entanto, o calor é mantido abaixo da temperatura de evaporação dos plásticos. A pressão é então aplicada no descongelamento e o resfriamento ocorre para fortalecer as juntas soldadas.

A soldagem a laser é rápida e ocorre de diferentes maneiras. Daí os diferentes tipos de processos de soldagem a laser de plástico:são híbridos, simultâneos, de contorno e de passagem única. No entanto, a velocidade depende do processo, dos plásticos e da máquina de solda a laser.

Vantagens da soldagem a laser

• Pode aquecer toda a superfície de soldagem ou um único ponto
• É altamente preciso, daí seu uso na indústria aeroespacial
• A soldagem pode ocorrer à temperatura ambiente ou sob condições especiais
• Adequado para soldar plásticos com designs complexos
• As juntas soldadas têm um alto valor estético, ou seja, uma aparência limpa
• É um processo rápido, tornando-o muito popular na prototipagem rápida

Desvantagens da soldagem a laser

• Não é adequado para plásticos com espessura (acima de 0,5 polegadas) para não causar más juntas soldadas
• Isso pode causar porosidade e fragilidade na soldagem
• O custo inicial do investimento é alto  

Soldagem por fricção

A soldagem por fricção não requer aplicação direta de calor para que a soldagem ocorra. Portanto, é um processo comum de união de plástico que não requer aplicação direta de calor. O processo usa o princípio do atrito para unir o material plástico.  

Envolve a aplicação de pressão externa em ambos os materiais plásticos, movendo-os ou girando-os um contra o outro. O movimento produz atrito, gerando calor que derrete os plásticos. Após a fusão, há uma aplicação de força de pressão crescente uniformemente em ambos os materiais plásticos até que se forme uma junta permanente. Existem dois tipos de soldagem por fricção:

Soldagem por Fricção Induzida Contínua

O procedimento segue o procedimento acima. Porém, o movimento responsável pela geração do calor é a partir de um rotor conectado a um freio de banda. Quando o calor gerado é superior ao limite de temperatura do plástico, o freio de banda para o rotor à medida que a pressão aumenta até que ocorra a soldagem.  

Soldagem por fricção por inércia

É semelhante à soldagem por fricção induzida contínua. No entanto, o volante do motor e o volante do eixo substituem o freio de banda. Embora conectados no início da soldagem, os volantes se separam quando o atrito/velocidade atinge o limite. O baixo momento de inércia do volante do eixo faz com que ele pare. A aplicação contínua de força de pressão continua até que a junta soldada se forme.

Vantagens da soldagem por fricção

• Fácil remoção de óxidos e contaminantes presentes durante a fricção inicial
• Adequado para plásticos diferentes
• Sem distorção e empenamento do material devido ao baixo calor
• Alta qualidade de juntas soldadas
• Alta velocidade de soldagem
• É ecologicamente correto
• Não requer consumíveis e fonte de alimentação especial

Desvantagens da soldagem por fricção

• Adequado apenas para barras redondas com a mesma seção transversal e juntas angulares e planas
• Tem um alto custo inicial de investimento  

Soldagem de alta frequência

A soldagem de alta frequência envolve a soldagem de polímeros plásticos usando um campo eletromagnético (13–100 MHz). Isto gera calor no interior do material (não requer aplicação direta de calor). O operador aplica pressão continuamente para fundir os plásticos até que a solda se forme, e a remoção do calor ocorre para resfriar a junta soldada.  

Isto produz uma junta soldada forte com propriedades semelhantes ou até melhores que os materiais originais. A soldagem HF é o processo de soldagem de plástico mais adequado para materiais plásticos diferentes. Embora útil na indústria de plásticos, é compatível apenas com alguns materiais. Os mais comuns são cloreto de polivinila, EVA, PET-G e outros membros da família PET.

Vantagens da soldagem de alta frequência

• Divisão menos eficaz
• Pequena faixa de influência térmica
• Altas velocidades de soldagem (cerca de 100 a 120 m/min)

Desvantagens da soldagem de alta frequência

• Irradia muito calor  
• Dependendo da máquina, possui uma pequena faixa de aquecimento, ou seja, a área de aquecimento
• Consumo do cabeçote de contato

Soldagem por vibração

A soldagem por vibração envolve esfregar a peça plástica em uma certa frequência e amplitude. Isto leva à geração de calor friccional que derrete a seção da junta e cria a junta soldada. Existem dois tipos de soldagem por vibração:

Soldagem por vibração linear

Ele utiliza o calor friccional gerado pelo movimento de uma peça de plástico em relação à outra em um determinado deslocamento para derreter a junta das peças de plástico. O processo continua a uma pressão constante após a vibração parar até que a junta soldada esfrie.

Soldagem por vibração orbital

Envolve vibrar a seção superior da peça plástica em um movimento circular contínuo em todas as direções. Isso gera calor que derrete a peça plástica. A vibração para de atingir o ponto de fusão para que a junta soldada possa solidificar.  

Vantagens da soldagem por vibração

• Não requer nenhum consumível
• Não há necessidade de preparação de superfície
• É altamente eficiente em termos energéticos
• Adequado para soldar materiais plásticos finos
• Adequado para soldar plásticos com formas irregulares

Desvantagens da soldagem por vibração

• A superfície de soldagem deve ser plana e horizontal
• Materiais compatíveis limitados
• Equipamento caro

Soldagem por placa quente

Envolve aquecer uma placa e usá-la para derreter a superfície de união de dois termoplásticos. Após a fusão das duas metades, elas são unidas e deixadas por um período pré-determinado para que se forme uma ligação molecular, permanente e hermética.

A soldagem por placa quente requer extrema precisão e controle. É adequado para qualquer material termoplástico, mas é mais aplicável para termoplásticos macios e semicristalinos, por exemplo, PP e PE.

Vantagens da soldagem por placa quente

• Adequado para unir plásticos grandes
• Produz juntas soldadas fortes
• Tem um ciclo curto dependendo do tempo necessário para atingir o ponto de fusão do plástico

Desvantagens da soldagem por placa quente

• Não é adequado para soldar plásticos finos abaixo de 0,1 polegada
• O equipamento requer um alto nível de manutenção

Soldagem a Gás Quente

A soldagem a gás quente é usada na fabricação de termoplásticos e envolve o uso de uma pistola de soldagem portátil que sopra vapor de gás ou ar para aquecer hastes de soldagem de plástico e polímeros. Os materiais plásticos amolecem quando aquecidos acima do ponto de fusão, formando a junta soldada. Isso então esfria para formar uma junta soldada sólida.

O processo de soldagem a gás quente é aplicável na fabricação de vasos de contenção, tubulações, trocadores de calor, tanques de água, etc., feitos de polímeros plásticos semelhantes.

Vantagens da soldagem a gás quente

• O equipamento é muito portátil
• Não requer eletricidade para funcionar
• Não requer máquinas pesadas
• Não requer muito conhecimento técnico

Desvantagens da soldagem a gás quente

• A taxa de aquecimento é muito lenta, tornando o processo lento
• Não é adequado para plásticos mais espessos

Soldagem por rotação

Soldagem giratória ou soldagem por fricção rotacional é um processo usado para soldar peças termoplásticas com superfícies de união rotacionalmente simétricas. Envolve esfregar as peças (uma estacionária) sob pressão em um movimento circular unidirecional. Isso gera calor de fricção que derrete e une os plásticos. A junta soldada solidifica após o resfriamento.

Vantagens da soldagem por rotação

• É um processo simples e requer menos conhecimento técnico
• Não requer consumíveis
• É altamente eficiente em termos energéticos
• Compatível com muitos termoplásticos  

Desvantagens da soldagem por rotação

• Uma das peças plásticas a serem soldadas deve ter uma superfície simétrica
• É caro configurar

Benefícios da soldagem de plástico

O soldador de plástico para fabricação tem muitos benefícios, daí sua aplicação em diversas indústrias e prototipagem rápida. Abaixo estão alguns benefícios:

Consumíveis adicionais

Não há necessidade de consumíveis extras, como fixadores, solventes ou colas. Portanto, há redução de complicações, riscos e custos acumulados devido a consumíveis extras.  

Compatível com qualquer formato de junta

O processo é adequado para peças de qualquer formato. O desenvolvimento nas diferentes técnicas de soldagem tornou possível trabalhar com formas complexas. Portanto, você pode soldar peças com formatos curvos ou irregulares com facilidade.

Não há necessidade de um ambiente de ventilação

Algumas técnicas de soldagem utilizadas para plásticos não produzem fusíveis, por exemplo, soldagem baseada em vibração. Portanto, há necessidade mínima de equipamentos de proteção e infraestrutura que auxilie na ventilação.

Opção econômica

A técnica requer baixa necessidade de consumíveis e baixo tempo de ciclo. Portanto, é mais eficaz do que outros métodos de união, como a rebitagem.

Opção de soldagem altamente versátil

É adequado para peças de qualquer tamanho ou dimensão. Isto é diferente de outros métodos de união. Por exemplo, a rebitagem exige que as peças tenham um tamanho mínimo dependendo do rebite. Assim, basta encontrar a mais adequada entre todas as técnicas de soldagem de peças plásticas.

Mais leve que usar fixadores mecânicos

A soldagem de plásticos não requer muitos consumíveis. Consequentemente, isto reduz o peso dos produtos finais soldados, ao contrário de outros métodos que utilizam fixadores mecânicos e rebites que contribuem para o peso total.

A solda é permanente

A junta soldada é permanente, ao contrário dos adesivos ou outros mecanismos de união plástica. Portanto, é uma escolha razoável quando você não deseja que o componente interno seja comprometido.

Aplicações de peças soldadas de plástico

A soldagem de plástico é aplicável em diversos setores. Abaixo estão algumas peças soldadas de plástico e as indústrias em que são aplicáveis.

Aeronáutica

Os plásticos aeroespaciais requerem soldagem permanente que seja precisa, sem comprometer suas propriedades. Portanto, o processo é adequado para fazer peças plásticas soldadas, como painéis internos, tanques de retenção e bandejas.

Agricultura

Peças soldadas de plástico, como juntas, cercas de PVC, tanques e linhas de água e nebulização, têm amplas aplicações na agricultura.

Automotivo

O setor automotivo usa soldagem de plástico na união de plásticos para fazer grades, radiadores, caixas de baterias, revestimentos de rodas, pára-choques, etc.

Marinha

O processo também é aplicável na fabricação de barcos, tanques de lastro, poços de retenção de peixes, tanques de retenção de água e outras peças plásticas soldadas utilizadas em ambiente marinho. O ambiente marinho utiliza plástico devido à sua resistência à corrosão e outras propriedades. No entanto, as peças soldadas de plástico podem ser montadas e soldadas entre si.

Encanamento

A soldagem de plástico é muito comum em encanamentos, onde é aplicável na fabricação de tubos DWV, ralos, torneiras, etc. Essas peças são produzidas individualmente e precisam de montagem. Ao contrário de outros processos de união plástica, a soldagem é permanente, o que é um forte fator na sua escolha.

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Perguntas frequentes

Por que o plástico é tão amplamente utilizado?

Os plásticos têm amplas aplicações industriais porque estão prontamente disponíveis e são de baixo custo em comparação com os metais. Além disso, são fáceis de moldar e usinar. Eles também são recicláveis ​​e reparáveis. Portanto, não há muitos problemas quando o plástico racha, ao contrário de materiais como o vidro.

É possível soldar plásticos diferentes?

Sim, é possível soldar plásticos diferentes. No entanto, a ligação não será forte em comparação com materiais plásticos semelhantes.
Materiais semelhantes têm a ligação mais forte, seguidos por plásticos diferentes com propriedades semelhantes e, em seguida, materiais diferentes com propriedades diferentes.  

As soldas são fortes?

Por um lado, as juntas soldadas termoplásticas são muito resistentes, especialmente quando unidas com materiais semelhantes. Isto ocorre porque a junta soldada tem as mesmas propriedades que os plásticos originais. Por outro lado, as juntas soldadas de peças plásticas diferentes não são fortes.