11 Tipos de métodos de conexión de piezas de plástico

En nuestro artículo sobre elementos de fijación, mencionamos brevemente varias técnicas de conexión de elementos de fijación. Por razones técnicas o estructurales, muchos productos o componentes de plástico pueden ensamblarse a partir de piezas de materiales y funciones diferentes. Para ensamblar dos piezas entre sí, hay que diseñar una conexión entre ellas. El objetivo del diseño de la conexión es crear el método de conexión más adecuado en función de diversos factores para ensamblar y asegurar las piezas entre sí.

Dado que los métodos de conexión de plásticos son una lección importante para los diseñadores de productos, este artículo seguirá explorando los métodos de conexión entre piezas de plástico.

Métodos de conexión para piezas de plástico

Existen muchas formas de conectar piezas de plástico. A grandes rasgos, pueden dividirse en conexiones desmontables, conexiones semidesmontables y conexiones no desmontables. Esta clasificación no es muy precisa. Algunos métodos de conexión pueden cambiar de un tipo a otro con los cambios de los parámetros estructurales. Por ejemplo, si el enganche del cierre es demasiado fuerte, puede resultar difícil o imposible despegarlo. Algunos adhesivos pueden eliminarse calentándolos. Por lo tanto, la siguiente clasificación es sólo orientativa y no debe tomarse como norma.

La conexión y fijación de piezas de plástico puede utilizar un método o una combinación de dos o más métodos, como la combinación de broche + tornillo. Sin embargo, independientemente del método de conexión, antes de elegirlo deben tenerse en cuenta los siguientes factores principales:

1. Rendimiento de desmontaje: Si es necesario el desmontaje, la frecuencia del desmontaje, la reversibilidad del desmontaje y la conveniencia del desmontaje.
2. Propiedades de las piezas de conexión: Si la forma geométrica es admisible, si hay espacio suficiente y si las propiedades del material cumplen los requisitos.
3. Entorno operativo: Carga (requisitos de resistencia), temperatura (requisitos de resistencia a la temperatura) y medio (requisitos de resistencia al polvo y al agua).
4. Factores económicos: Costes de material auxiliar, costes de montaje y costes de mantenimiento.
5. Requisitos estéticos: La integridad del aspecto y los efectos estéticos.

Es difícil o incluso imposible satisfacer todos estos factores simultáneamente, por lo que debe elegirse el método de conexión adecuado en función del producto específico o de los requisitos estructurales.

A continuación, presentaremos diferentes métodos de conexión entre piezas de plástico a través de ejemplos. Por ejemplo, dadas las dos piezas siguientes (el tamaño y la estructura específicos deben diseñarse en función del producto concreto), ¿qué métodos de conexión existen y hay estructuras similares en la vida cotidiana?

1. Encaje a presión en voladizo

1). Ajuste a presión de brazo recto: Este método se utiliza habitualmente para conectar y asegurar piezas decorativas. Es fácil y rápido de instalar, estéticamente agradable y su desmontabilidad depende de la cantidad de enganche.

2). Ajuste a presión en forma de U: Comúnmente visto en conexiones de tapas de baterías. La estructura en forma de U proporciona espacio para la deformación elástica y permite múltiples montajes y desmontajes.

La siguiente estructura de encaje a presión es una variante del encaje a presión en forma de U. La muesca alargada proporciona un espacio de deformación elástica que permite múltiples montajes y desmontajes.

La siguiente es otra forma de la anterior, con el espacio de deformación trasladado al interior. Causa mucho menos daño a la apariencia en comparación con los dos tipos anteriores. Sin embargo, el inconveniente es que la tapa de la batería tiene que envolver el borde inferior de la carcasa, lo que la hace menos adecuada para instalaciones de baterías en el centro del producto.

3). Ajuste a presión + tornillo: Este método de conexión de la tapa de la pila se utiliza habitualmente en productos de juguete para evitar que los niños desmonten la pila.

4). Ajuste a presión suave: Se consigue mediante moldeo por inyección de dos colores. El suave ajuste a presión tiene una buena deformación elástica y puede montarse y desmontarse repetidamente. El pequeño asa del broche no afecta a la integridad de la apariencia y se utiliza habitualmente para cubiertas antipolvo en interfaces de productos electrónicos y digitales.

2. Ajuste a presión anular

Este ajuste a presión requiere que una de las partes sea una pieza deformable, y la pieza deformable debe estar hecha preferiblemente de un material con buena tenacidad para evitar que se agriete tras múltiples montajes.

El ajuste a presión anular no tiene por qué ser un círculo completo. Debe diseñarse en función de la situación real. Por ejemplo, el tapón de botella de abajo tiene cuatro encajes a presión interiores divididos uniformemente en lugar de un círculo completo. La razón para no diseñar un círculo completo es probablemente la facilidad de montaje y una buena sensación en la mano. Si el ajuste a presión no es ajustado, la longitud del ajuste a presión interior puede ampliarse añadiendo adhesivo para una modificación posterior del molde.

3. Ajuste a presión por torsión

Este ajuste a presión funciona de forma diferente a los anteriores. Implica dos acciones: en primer lugar, colocar las dos piezas en posición y, a continuación, girarlas para conseguir el efecto de encaje a presión y fijación.

4. Conexión roscada

Se utiliza comúnmente en botellas de líquidos o en el campo de las tuberías, como botellas de agua mineral, tapones de botellas de bebidas y juntas de tuberías.

5. Conexión por tornillo

Un método muy común y familiar para la mayoría.

6. Conexión magnética

Generalmente se utiliza en productos que necesitan ser desmontados con frecuencia. Aunque añadir un imán aumenta el coste, una conexión magnética bien diseñada proporciona una excelente experiencia al usuario, es duradera y no daña la apariencia.

7. Conexión de las piezas de la bisagra

Se refiere específicamente a las bisagras integradas de plástico fabricadas con polipropileno (PP), conocido por su calidad "cien veces plástica". Añadiendo un soporte elástico, se puede proporcionar pretensión para los estados abierto y cerrado.

8. Conexión de piezas a presión

Se refiere principalmente a las conexiones con ajuste de interferencia. Durante el montaje mecánico, muchas piezas necesitan un ajuste apretado para evitar la desconexión o transmitir un par importante, lo que da lugar a la tecnología de interferencia. El ajuste por interferencia utiliza la elasticidad de los materiales para expandir o deformar el orificio y encajarlo en el eje (o utilizar un eje hueco para deformar el eje). Cuando el orificio recupera su forma original, sujeta el eje con fuerza, conectando las dos piezas. En las piezas de plástico, las conexiones de bloques de construcción suelen utilizar conexiones de ajuste de interferencia.

Otros ejemplos incluyen diversos tapones de goma de interfaz externa y tapones de goma de rosca.

9. Soldadura por ultrasonidos

Una conexión no desmontable se utiliza mucho en productos que prohíben el desmontaje o requieren sellado, como los adaptadores de corriente.

10. Remachando

Se divide en remachado por ultrasonidos, remachado en caliente y remachado por aire caliente en función de la fuente de energía. Se trata de una conexión no desmontable, especialmente adecuada para conectar y fijar piezas finas como placas de circuito impreso, chapas metálicas y botones.

11. Conexión de piezas adhesivas

Se refiere al uso de una capa de medio (adhesivo) para conectar y fijar dos piezas, generalmente difíciles o imposibles de desmontar.

Sensible a la presión:

Se refiere principalmente a la cinta adhesiva, sensible a la presión. Aplicando una cierta presión se consigue una buena unión, por lo que se suele utilizar cinta adhesiva de doble cara para unir dos piezas planas.

Adhesivos curables a temperatura ambiente

Estos adhesivos pueden curarse a temperatura ambiente, como el caucho de silicona RTV y el pegamento amarillo electrónico, que suelen utilizarse para fijar componentes electrónicos y evitar que se aflojen.

Adhesivos termoestables

Curan al calentarse, se utilizan habitualmente para encapsular y fijar componentes electrónicos, como los encapsulantes epoxídicos y la cola roja.

Adhesivos termoplásticos

Sólido a temperatura ambiente, necesita calentarse antes de su uso para convertirse en un fluido viscoso, requiere prensado previo y tiempo de curado después de su uso. Los tipos más comunes son la cola termofusible EVA y la cola termofusible PUR. Diferencias entre ellos:

Composición:

PUR es poliuretano, EVA es etilvinilacetato.

Mecanismo de reacción:

El PUR se cura por la humedad, una reacción irreversible. Después de calentarlo y pegarlo, reacciona con la humedad del aire, volviéndose irreversible (no se funde al recalentarlo, pero pierde su fuerza adhesiva, por lo que suele ser necesario recalentarlo para desmontarlo). Esta reacción irreversible proporciona una mayor resistencia y un mejor rendimiento a altas y bajas temperaturas, con una gran fiabilidad. Se utiliza habitualmente en productos electrónicos y digitales como teléfonos, tabletas, auriculares y electrónica del automóvil, para fijar pantallas y cubiertas traseras de smartphones de bisel estrecho y para impermeabilizar.

El EVA se adhiere físicamente, enfriándose y solidificándose tras su aplicación. El recalentamiento lo vuelve a fundir, permitiendo una nueva unión, lo que lo hace reversible. Su fuerza adhesiva es baja, y tiene un punto de reblandecimiento bajo, no resistente a las altas temperaturas.

Fotocurado:

Se refiere a los adhesivos que curan bajo luz ultravioleta, como el pegamento UV, también conocido como adhesivo de curado UV o pegamento sin sombras. ¡Se trata de un adhesivo de acrilato monocomponente, de baja viscosidad y alta resistencia, con una larga vida útil, sin disolventes, de curado rápido, buena transparencia y excelente resistencia al calor y a los productos químicos.!

A base de agua:

En comparación con los adhesivos con disolventes, los adhesivos al agua utilizan agua como disolvente o dispersante, sustituyendo a los disolventes orgánicos tóxicos que contaminan el medio ambiente. Los adhesivos al agua actuales no están 100% exentos de disolventes y pueden contener compuestos orgánicos volátiles limitados como auxiliares para controlar la viscosidad o el flujo. El adhesivo al agua más popular es la cola blanca o cola para madera, utilizada habitualmente en la decoración del hogar. La pasta utilizada para pegar coplas durante el Año Nuevo chino también es un adhesivo de base acuosa, adecuado para pegar papel. Debido a su inconveniencia, los desarrolladores crearon más tarde el pegamento sólido, especialmente adecuado para su uso en oficinas.

A base de disolventes:

Se refiere a los adhesivos que utilizan disolventes orgánicos (benceno, tolueno, etc.) como disolvente o dispersante. Debido a las sustancias nocivas que afectan a la salud humana, como los compuestos orgánicos volátiles, el benceno y el tolueno, no es respetuoso con el medio ambiente. Entre los adhesivos típicos a base de disolventes se incluye la cola universal.

Adhesivo instantáneo:

Fabricado con α-cianoacrilato como componente principal, al que se añaden agentes adherentes, estabilizadores, endurecedores e inhibidores de la polimerización. Es un adhesivo monocomponente de curado instantáneo que cura rápidamente al contacto con trazas de humedad en el aire, uniendo firmemente las piezas.

Adhesivo de dos partes:

Consiste en dos líquidos que se endurecen al mezclarse, a menudo llamada cola AB. Los tipos más comunes son acrílico, epoxi y cola AB de poliuretano. La gente también lo llama pegamento fuerte porque tiene una gran fuerza de unión, comparable a la soldadura.

12. Moldeo por inyección en molde

Es la forma perfecta de conectar dos piezas, combinando diferentes materiales o colores de plástico o plástico + metal en una sola, eliminando los pasos de montaje posteriores. Sin embargo, se trata de una conexión no desmontable con elevados costes de molde, por lo que el método de conexión debe elegirse en función de la estructura específica del producto. Existen tres tipos principales: moldeo por inyección de dos colores, moldeo por inyección secundaria y moldeo por nanoinyección. Para más detalles, consulte la introducción a la estructura del molde de dos colores.

• Moldeo por inyección bicolor
• Sobremoldeo
• Nano moldeo por inyección

Conclusión

Cada método de conexión puede extenderse a muchos contenidos. Si le interesa, puede buscar más información para comprenderlo mejor. También ofreceré amplias introducciones individuales a algunos de estos métodos de conexión en futuros artículos. Permanezca atento.