Cómo unir materiales con diferentes coeficientes de dilatación

Como pegar materiales de diferente naturaleza

A la hora de unir materiales de diferente naturaleza, uno de los aspectos que se deben tener en cuenta son los diferentes coeficientes de dilatación.

Este coeficiente mide el cambio relativo de longitud o volumen que se produce cuando un material cambia de temperatura y como consecuencia, se produce una dilatación térmica.

Por lo general, los coeficientes de dilatación por temperatura de los materiales cerámicos y vidrios son generalmente inferiores a los de los metales, que son a su vez menores que los de los polímeros.

En algunos materiales, también podemos observar una dilatación por humedad (especialmente en materiales muy porosos como la cerámica o la madera). En productos como las celdas de las baterías, se pueden producir dilataciones por cambios químicos.

Los desafíos para unir materiales diferentes surgen cuando los coeficientes de expansión térmica varían significativamente, lo que se traduce en que las superficies y los materiales podrían expandirse y contraerse a diferentes velocidades (por ejemplo Aluminio: 23; Vidrio Pyrex: 3,2). También deben tenerse en cuenta los materiales circundantes para evitar fracturas, deformaciones, etc.

 

Creando uniones que compensen los diferentes coeficientes de dilatación

A la hora de unir materiales diferentes, debemos conjugar: resistencia y durabilidad; diseño y estética; bajo peso y eficiencia; ensamblaje y fabricación; coste-eficiencia… Y uno de los aspectos que debemos resolver es la posible dilatación de los materiales por la temperatura.

Dentro de las diferentes alternativas de unión, una de las opciones para compensar los diferentes coeficientes de dilatación son las cintas de espuma acrílica por sus propiedades viscoelásticas.

Las cintas de espuma acrílica crean líneas de unión flexibles que se adaptan a los cambios de longitud o volumen de los sustratos 

Si bien no son aptas para cualquier aplicación, en aquellas donde se pueden emplear, ofrecen enormes ventajas tanto para el producto como para simplificar la fabricación y reducir los costes.

Gracias a sus propiedades viscoelásticas proporcionan una unión más flexible. A diferencia de una unión mecánica rígida, la unión adhesiva se mueve con los diferentes sustratos a medida que la temperatura hace que se expandan o contraigan. De esta manera podemos ensamblar materiales muy diferentes,

Unión de materiales diferentes - coeficientes de dilatación

Al mismo tiempo, el núcleo acrílico de la espuma también es capaz de absorber y disipar el estrés, lo que protege y fortalece aún más la unión. Esto también se traduce en una reducción de vibraciones y ruido.

Cinta adhesiva viscoelástica
Los materiales viscoelásticos presentan una ligera demora a la hora de regresar a la forma original. En el proceso, parte de la energía se pierde. – The University of Texas at Arlington

 

Otras ventajas de la espuma acrílica

Unión de metales diferentes sin producir corrosión galvánica

Otra de las ventajas de la espuma acrílica para unir materiales diferentes se pone de manifiesto cuando vamos a unir metal con metal.

Los metales y aleaciones diferentes tienen potenciales de electrodo diferentes. La diferencia reactiva entre los electrodos es la fuerza impulsora de un ataque acelerado sobre el metal del ánodo, lo que conduce a la corrosión del metal más rápidamente de lo que lo haría de otra manera.

En esta aplicación, el material adhesivo actúa como un aislante entre los dos metales y evita la corrosión galvánica.

 

Unir materiales aplicando simultáneamente un aislamiento térmico o eléctrico

Existen formulaciones especiales del adhesivo y del soporte para proporcionar resistencia a temperaturas extremas y cambios bruscos de temperatura. Esto es especialmente útil si queremos ensamblar antes de pintar en procesos con secado en horno.

Para otras aplicaciones como el ensamblaje de celdas de baterías, también hay referencias con capacidad de aislar eléctricamente, absorber vibraciones y compensar la deformación de las celdas.

 

Otras características

  1. Permiten crear uniones duraderas cuya resistencia se incrementa con el tiempo.
  2. Son resistentes a la intemperie (resiste lluvia, sol, viento, frío o calor) y el paso del tiempo.
  3. Las uniones son invisibles y no debilitan los materiales con perforaciones y pintos que pueden concentrar estrés.
  4. Unen y sellan al mismo tiempo, frente al polvo, líquidos, etc.
  5. Absorben vibraciones y reducen ruidos.
  6. Las superficies de unión se pueden preinstalar y montar en diferentes momentos / lugares.
  7. Cuestan menos que los enganches mecánicos, son más fáciles de aplicar y generalmente no requieren herramientas especializadas durante la aplicación.
  8. Proporcionan una unión más flexible gracias a las propiedades viscoelásticas, ofreciendo un desempeño superior frente a cargas cíclicas.

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En definitiva, para determinadas aplicaciones, las cintas de espuma acrílica para uso industrial permiten unir plásticos a metal, cristal a metal, cristal a plásticos, aleaciones de metal diferentes… eliminando la necesidad de usar tornillos, remaches, grapas, etc. Ofreciendo un mejor rendimiento (sellado, reducción de vibraciones), una mayor durabilidad (se evita la corrosión, roturas por concentración de estrés / impacto) y una mayor eficiencia (componentes más ligeros, supresión de elementos mecánicos).

Y al mismo tiempo simplificando la fabricación: procesos más simples, tiempos de fase más cortos y supresión de tiempos de curado y tareas de acabado (pulido, rectificado, limpieza…)

Cintas adhesivas de espuma acrílica de diferentes fabricantes
Cintas adhesivas de espuma acrílica de diferentes fabricantes

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