Los costos ocultos del montaje instantáneo

Por Ignacio De Amestica, Gerente de Ventas Zona Norte, Henkel Chile 

 Los adhesivos estructurales presentan significativas ventajas sobre otros tipos de montaje, específicamente los instantáneos como soldaduras, fijadores mecánicos y cintas de doble faz. Entre ellas se encuentran la reducción de costos, simplificación en el uso de tecnologías adicionales y una mejor estética de los elementos adheridos.

Métodos de montaje.

Actualmente, existen cuatro métodos de montaje principales en el entorno de fabricación:

• Los métodos térmicos, como la soldadura por puntos o pliegue
• Fijadores mecánicos, como pernos, tornillos o remaches
• Cinta de doble faz
• Adhesivos líquidos

Los tres primeros se consideran métodos de montaje «instantáneo», y su efectividad depende del uso final, los requisitos de uso final y las limitaciones ambientales, como el clima, la humedad, la sal o las sustancias químicas.

La soldadura por pliegue y los adhesivos estructurales son los métodos de montaje más fuertes que existen. Por el contrario, la resistencia baja drásticamente al utilizar tornillos, soldadura por puntos, adhesivos flexibles, remaches de acoplamiento y cinta adhesiva de doble faz. Para algunas aplicaciones, la cinta adhesiva de doble faz puede proporcionar una resistencia adecuada, pero para todas las aplicaciones el objetivo es una mezcla de la resistencia adecuada y el costo total más bajo.

En varias industrias, los adhesivos estructurales están reemplazando o ampliando los métodos de montaje instantáneo, ya que pueden reducir los costos de producción, mejorar el rendimiento y la estética del producto, y reducir los requisitos generales de tiempo de montaje. 

Los adhesivos ofrecen muchas ventajas en comparación con los métodos mecánicos y térmicos de montaje: distribuyen la carga de tensión de manera uniforme en un área amplia, reduciendo así la tensión sobre una unión; se aplican dentro de la unión y son prácticamente invisibles; pueden resistir las tensiones de flexión y vibración, y formarán un sello y una adhesión para proteger las uniones contra la corrosión. Algunos adhesivos pueden llenar holguras grandes y unir superficies irregulares de forma más sencilla que con la fijación mecánica o térmica. Además, reducen mínimamente el peso de la unión, prácticamente no generan cambios en las dimensiones o la geometría de las piezas y adhieren rápida y fácilmente distintos sustratos y materiales sensibles al calor.

Aplicaciones de montaje actuales con adhesivos estructurales

Los adhesivos estructurales son alternativas excelentes para adherir metales, plásticos y compuestos. Los avances recientes en la tecnología de adhesivos estructurales ampliaron de manera importante el alcance de las posibles aplicaciones de adherencia, incluidos sustratos como el acero galvanizado y las poliolefinas, como el polietileno y el polipropileno.

En vehículos especiales, como remolques, carrocerías de camiones, autobuses y equipo de construcción, los adhesivos estructurales se utilizan para montar las carcasas, los paneles, las grúas y las cabinas de metal, plástico y compuestos. En ambientes de uso final con humedad, como bañeras y bañeras de hidromasaje, estos adhesivos adhieren estructuras de acero galvanizado a las tinas de fibra de vidrio y ABS. Los fabricantes de mobiliario comercial pegan metales y plásticos simples, pintados o revestidos en sillas, mesas y armarios. En placas y bastidores expuestos a la intemperie, los adhesivos pegan metales, plásticos y compuestos, y crean un aspecto único para el cliente.

Los costos reales de la unión térmica (soldadura)

Una vez finalizado el proceso de soldadura, la unión resultante inmediatamente adquiere resistencia total. Sin embargo, térmica es ampliamente reconocido como un proceso de montaje costoso que requiere mano de obra especializada, calificada y largas extensiones de tiempo, dependiendo del tamaño del área a soldar. Además, los fabricantes también deben considerar otros costos, tales como equipos, metales de relleno, gas, energía y el tiempo que toma finalizar el proceso de soldadura.

Las uniones soldadas generalmente no son uniformes y no presentan la estética limpia deseada para las aplicaciones de alto nivel. Una vez terminada la soldadura, se deben limpiar la mayoría de las uniones, un largo proceso en que las enmiendas de la soldadura se lijan y pulen para satisfacer las exigencias estéticas. Para reducir el tiempo de soldadura, los fabricantes pueden seleccionar la soldadura por punto, con lo que sacrifican la resistencia y, aun así, deben invertir tiempo en la limpieza. Las piezas soldadas también son muy difíciles de desmontar.

Por su parte, bebido a que los adhesivos se pueden aplicar fácilmente con equipo automatizado, el tiempo de aplicación baja al pegar áreas de gran volumen. Los parches se deben aplicar en el lugar correcto y en cantidades suficientes para rellenar las brechas entre las superficies para pegar. La necesidad de mano de obra y limpieza es mínima, y los adhesivos ofrecen la misma resistencia de adhesión que la soldadura por pliegue y una resistencia significativamente mayor que los sujetadores mecánicos.

Los costos reales de la fijación mecánica (roscas o tornillos)

El montaje con sujetadores mecánicos, como pernos, remaches y tornillos, también se considera inmediato. Sin embargo, son costosos ya que requieren mano de obra que haga agujeros e inserte los sujetadores. Los fabricantes deben mantener un gran stock de sujetadores disponibles y el montaje con los sujetadores consume tiempo.

Los sujetadores no distribuyen la carga en toda el área de unión; de hecho, concentran la tensión en el punto de fijación. Esta tensión concentrada generalmente resulta en la falla del sustrato justo encima del agujero del sujetador o la falla del sujetador mismo. Tanto los tornillos como las uniones térmicas pueden causar fallas prematuras de la unión y presentar tensiones que soportan las dificultades ocasionadas por la flexión o vibración.

Los costos reales de la cinta de doble faz

Aunque las cintas adhesivas de doble faz no se consideran un método de montaje de alta resistencia, proporcionan una adhesión instantánea. La aplicación de cinta de doble faz es un proceso de varias etapas, como se ilustra en la Tabla 1, donde se comparan los pasos de procesamiento necesarios para líquidos adhesivos y cinta de doble faz.

Las cintas de doble faz requieren la eliminación total de contaminantes de la superficie para que no perjudiquen su rendimiento. En la Figura 4 se ilustra el efecto de la contaminación de la superficie sobre el rendimiento de los adhesivos estructurales, los adhesivos flexibles y la cinta de doble faz. Aunque la contaminación tenga como resultado una resistencia disminuida con los adhesivos estructurales, estos superan significativamente a las cintas de doble faz, incluso en superficies limpias. Las cintas de doble faz exhiben una falla total de rendimiento cuando se utilizan en superficies aceitosas.

Los adhesivos líquidos estructurales, por su parte,  tienen una resistencia al cizallamiento menos drástica (aproximadamente un 15 %). Los adhesivos líquidos ofrecen un 80 % de aumento en la resistencia a la descamación a medida que aumenta la brecha y la resistencia al cizallamiento es casi 20 veces mayor. Puesto que los adhesivos estructurales son fuertes, el efecto de la brecha no es un factor importante en el diseño del sistema, pero se debe considerar cuidadosamente al usar cinta de doble faz.

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