UNION DE MATERIALES
Ing. Alexis Arismendi Vegas
Tipos de Uniones
ADHESIVOS
Curado/Secado/Fraguado Junta
UNIONES MECÁNICAS
Acople mecánico
UNIONES HIBRIDAS
Combinación de las anteriores
SOLDADURA
Fusión/Estado Sólido
UNIÓN DE MATERIALES
Uniones permanentes
Soldaduras
AdhesivosUNIONES HIBRIDAS
Uniones no permanentes
sujetadores mecánicos
CLASIFICACION DE UNIONES
UNIONES PERMANENTESSoldaduras:• Proceso de unión en el que funden
las superficies en contacto mediante el uso de calor o presión
• Tipos de Soldaduras– Por fusión: usan calor para
fundir
– En estado solido: Usan solamente presión
• Tipos de Uniones– Difusión
– Fricción
– ultrasónica
Adhesivos• Proceso de unión en el que se usa un
material ajeno a los materiales para la fijación de las superficies
• Tipos de Adhesivos– Adhesivos naturales: derivado de
plantas y animales, incluye goma, almidón, dextrina, flúor de soya y colágeno
– Adhesivo inorgánico se basan en silicio de sodio y oxicloruro de magnesio
– Adhesivos sintéticos polímeros termoplásticos y duroplásticos
• Adhesión: Conjunto de fuerzas generadas por interacción física y química en la interfaseadhesivo/sustrato o entre las superficies de dos o mas cuerpos, ya sean iguales o diferentes, que se mantienen unidas por fuerzas intermoleculares. El mejor ejemplo es el de dos vidrios planos superpuestos. La única forma de poder separarlos es deslizando un vidrio sobre otro.
• Cohesión: conjunto de fuerzas generadas por interacción física y química, a nivel molecular en el interior del adhesivo, que mantiene unidas entre sí las moléculas que conforman al adhesivo impidiendo que se rompa.
• Cuanto más fuertes estas uniones, más fuerte es el adhesivado.
ADHESION - COHESION
ADHERENCIA / COHERENCIA
Prueba de Tracción
UNION ADHESIVA
• Adhesivo es aquella sustancia que aplicada entre las superficies de dos materiales permite una unión resistente a la separación.
• El conjunto de interacciones físicas y químicas que tienen lugar en la interfaseadhesivo/adherente recibe el nombre de adhesión.
Denominamos sustratos o adherentes a los materiales que pretendemos unir por medio del adhesivo.
Esquema básico de unión adhesiva.
SUSTRATO
ADHESIVO
SUSTRATO
UNION ADHESIVAVENTAJAS
•Distribución uniforme de tensiones•Rigidización de las uniones•No se produce distorsión del sustrato•Permiten la unión económica de distintos materiales•Uniones selladas•Aislamiento•Reducción del número de componentes•Mejora del aspecto del producto•Compatibilidad del producto•Uniones híbrida
INCONVENIENTES
• Necesidad de preparación superficial
• Espera de los tiempos de curado
• Dificultad de desmontaje
• Resistencias mecánica y a la temperatura limitadas
• Inexistencia de ensayos no destructivos
UNION ADHESIVAadhesión -cohesión
El mecanismo de unión depende de:
• La fuerza de unión del adhesivo al sustrato (adhesión).
• La fuerza interna de consistencia del adhesivo (cohesión).
Esquema básico de unión adhesiva.
SUSTRATO 1
ADHESIVO
SUSTRATO 2
adhesión cohesión
FUERZAS
FALLO DE LA UNIÓN ADHESIVAPuede ocurrir de cuatroposibles modos:
• FALLO ADHESIVO (NO DESEABLE)
• FALLO MIXTO
• FALLO COHESIVO (DESEABLE)
• FALLO DE SUSTRATO
Se pretende que la rotura no sea adhesiva, es decir, que la ruptura nunca se produzca en la interfase sustrato-adhesivo,
pues la rotura adhesiva es impredecible.
COHESIVO ADHESIVO SUSTRATOMIXTO
Clasificación de Uniones
adhesivos prepolimerizados
• Aquéllos cuyo polímero ya existía antes de ser aplicado el adhesivo.
a) En fase líquidai)Soluciones acuosas como los cementos, las colas o el almidónii)Soluciones orgánicas como el caucho naturaliii)Emulsiones o líquidas como los adhesivos en base a PVC
b) En fase sólidai)Adhesivos piezosensibles como los adhesivos de contacto o las cintas adhesivasii)Adhesivos termofusibles o hot meltsadhesivo sobre la unión.
adhesivos reactivos
• Aquellos constituido por monómeros o cadenas de oligomeros que polimerizan y/o se entrecruzan durante el proceso de curado.
a) Curado mediante poliadición I. como los cianoacrilatos, los anaeróbicos o
los acrílicos
b) Curado mediante policondensaciónI. como los epoxis o las siliconas
Se pueden distinguir dos grandes grupos de adhesivos basados en el mecanismo de formación de la junta adhesiva.
ADHESIVOS
• El adhesivo/sellador debe ser capaz de copiar, cubrir e incluso mojar las microcavidades en toda la superficie de los materiales a unir o sellar.
• Las características finales de la junta adhesiva dependen de los componentes básicos que constituyen la formula del producto
proceso de curadomecanismos
adhesivos prepolimerizados. Mecanismos físicos:
a)Evaporación de un vehículo o solvente que emulsiona o disuelve la base del adhesivo.
b) Paso desde un estado fluido a temperaturas elevadas a un estado sólido a temperatura ambiente.
c) Mecanismos combinados: como ciertos hot-melts que se preaplican sobre los sustratos como adhesivos en base solvente
PolimerizaciónMecanismos químicos
a)Polimerización por policondensación.
b)Polimerización por poliadición.
c)Fenómenos de postcurado o reticulación del adhesivo una vez curado.
d)Mecanismos combinados: como las cintas adhesivas curables por calor.
adhesivos reactivoscomponentes básicos
Los componentes básicos de los adhesivos reactivos son los que siguen:1. Producto base, casi siempre, una mezcla de monómeros,
oligómeros y/o polímeros2. Aditivos:
a. Colorantesb. Antioxidantesc. Iniciadoresd. Plastificantese. Agentes de "tack" (untuosidad)f. Sustancias fluorescentesg. Agentes de acoplamiento o promotores de la adhesiónh. Estabilizantes
3. Cargas/espesantes
UNE-EN 1346: Adhesivos para baldosas.
Determinación del tiempo abierto
• Para los resistencia a la tracción sobre baldosas de alta capacidad de absorción de agua (E = (15 ± 3) %)
• Instaladas sobre el adhesivo para tiempo prefijado desde aplicación de 5, 10, 20 y 30 min
• El resultado del ensayo debe dar una resistencia mínima de 0,5 N/mm2 en las probetas que se instalaron después de 20 minutos de aplicado el adhesivo.
Adhesivo para baldosa. Tiempo Abierto
Nota: Si la prueba no es valida se repiten todos los ensayo del tiempo abierto .
Descripción Condiciones NORMA
Codificación Europea de Adhesivos
Tres tipos de adhesivos: C. Cementoso D: Dispersión R: Reactivo
UNE-EN 12004
Adhesivos especiales Tipo [1] y [2] , [F] : Fraguado rápido, [T]: Deslizamiento reducido ,
[E] : Tiempo ampliado[S] : Deformación Transversal
UNE-EN 12004
Tiempo Abierto prefijado (Adh. cementoso)
5, 10, 20 y 30 min UNE-EN 1346
Validez: Se realizan 10 ensayos(Adh. cementoso)
Cinco o mas ensayos se encuentran dentro del promedio +/- 20%
UNE-EN 1346
Cumplimiento: Valor de adherencia mínima (Adh. cementoso)
Tipo 1: 0,5 N/mm2
para probetas con 20 minutos de aplicado el adhesivo.Tipo 2: 1,0 N/mm2 para probetas con 20 minutos de aplicado el adhesivo.
UNE-EN 1346
Grado de absorción de la cerámica
Tipo Rango Absorción Observación Adhesivo
Grupo I E 3%
BAJA
Poca Porosidad
Tipo C2adhesivoreforzado con polímero
Grupo IIa
3% E 6%
MEDIAPorosidad media
Tipo C2
Grupo IIb
6% E 10%Tipo C1
Grupo III E 10%
ALTA
Porosidad Alta
Tipo C1 no requiere características especiales.
Ejemplo
Probeta No L1 L2 A1 A2 Lpromedio Apromedio
1 5,3 5,2 5,05 5
2 5 5 5,2 5,2
3 5,4 5,45 5,2 5,2
4 5 5,1 5 5,1
L
A
Dimensiones de probeta para ensayos de tracción L y A
Ensayo de tracción en cada Probeta Resultados
Probeta t Kg-f N area (T) area R MPa T MPa R
1 50 min 8,33 2500
2 33 h 39,12 2500
3 50 h 69,05 2500
4 50h 65,75 2500
Hacer curva de Resistencia a la Tracción en función del tiempoRealizar análisis y conclusiones