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