Técnicas de fijación para carcasas de plástico

Los plásticos se han vuelto cada vez más comunes en la fabricación, y aún hay mucho margen para el crecimiento. Por ello, los ingenieros deben asegurarse de que los nuevos productos de plástico cumplan con los requisitos de rendimiento, al tiempo que tienen en cuenta los costos de los componentes y el tiempo del ciclo de ensamblaje. Si bien los materiales plásticos ofrecen muchas ventajas, pueden plantear retos de fabricación durante el proceso de ensamblaje que dan lugar a ineficiencias, piezas desechadas y costos adicionales. Este artículo aborda las ventajas y desventajas de los siguientes métodos de fijación utilizados para ensamblar componentes plásticos: Pasadores Sólidos, adhesivos, tornillos, pernos y uniones a presión.

Antes de seleccionar el método de fijación, los diseñadores deben decidir si su producto necesita ser reparable. Por ejemplo, productos como detectores de incendios, controles remotos de televisión y llaveros deben diseñarse de manera que los consumidores puedan desmontar el producto para reemplazar las baterías. Por el contrario, productos como secadoras de pelo y dispositivos médicos de un solo uso no suelen estar diseñados para ser desmontados o reparados. Además, algunos diseñadores diseñan específicamente componentes a prueba de manipulaciones para que los consumidores no puedan desmontar fácilmente el producto (por ejemplo, los dispositivos electrónicos).

Los pasadores sólidos, los adhesivos, los tornillos, los pernos y las uniones a presión se utilizan habitualmente para fijar ensamblajes permanentes. Aunque es posible que los diseñadores no exijan específicamente que el diseño de un nuevo producto sea reparable, muchos productos siguen utilizando elementos de fijación reparables, como tornillos, por comodidad y por la familiaridad de los operadores. Por ejemplo, como se muestra en la figura 1, la mayoría de las calculadoras de bolsillo utilizan tornillos para unir la carcasa de plástico, aunque los consumidores no necesitan desmontar el ensamblaje durante la vida útil del producto.

Los pasadores sólidos y los adhesivos son los preferidos para los ensamblajes permanentes que deben ser resistentes a la manipulación, ya que proporcionan una excelente retención en los plásticos. Los adhesivos proporcionan retención al unir varios componentes. Por su parte, los pasadores sólidos proporcionan retención al deformar el material de acogida, creando interferencia. Cabe señalar que los pasadores sólidos con características de retención (es decir, moleteados, púas) son preferibles a los pasadores lisos, ya que permiten tolerancias de orificio más amplias y reducen las tensiones en los componentes plásticos.

La resistencia a la manipulación ayuda a mitigar el riesgo de garantías, daños en el producto o exposición ambiental (por ejemplo, humedad, partículas). Además, los sujetadores reparables, como los tornillos, crean un riesgo significativo para la seguridad en productos como los juguetes para niños (riesgo de asfixia). Por estas razones, los Pasadores Sólidos y los adhesivos suelen ser las opciones de sujeción preferidas para los artículos que no requieren mantenimiento.

Los adhesivos se pueden aplicar con pistolas manuales o equipos de dispensación automatizados. A menudo, es necesario preparar la superficie de los componentes receptores. El proceso de aplicación del adhesivo durante el ensamblaje es bastante complicado y requiere operadores cualificados. Si se aplica muy poco o demasiado adhesivo a un solo ensamblaje, se pueden producir fallos en el campo. Además, muchos adhesivos requieren control de temperatura, control de presión y/o la mezcla controlada de diferentes fluidos antes de entrar en contacto con los componentes receptores. Después de aplicar el adhesivo, hay un proceso de curado que, en algunos casos, puede prolongarse más de 24 horas.

El equipo de instalación de adhesivos requiere un mantenimiento y una supervisión exhaustivos, ya que los adhesivos son sucios y el equipo puede obstruirse si se introducen contaminantes. Además, muchos adhesivos tienen una vida útil limitada. Todo ello añade costes y complejidad al proceso de ensamblaje y también reduce la disponibilidad de la maquinaria. Con tantas variables involucradas, la repetibilidad y el control pueden ser un reto.

Las uniones a presión se suelen montar manualmente presionando los componentes entre sí. El proceso de montaje de las uniones a presión puede variar significativamente en función del diseño de los componentes entrelazados. Algunas uniones a presión están diseñadas para ser reparables, mientras que otras están diseñadas para ser permanentes. Mediante el uso de uniones a presión, los fabricantes minimizan el número total de piezas utilizadas por montaje. En última instancia, esto reduce los costos, el inventario y la manipulación. Sin embargo, las uniones a presión proporcionan una menor retención que otros métodos de fijación, ya que dependen de la resistencia de los propios componentes plásticos. Las uniones a presión son preferibles para ensamblajes que están expuestos a cargas mínimas. Sin embargo, las uniones a presión son propensas a fallar y pueden crear riesgos ambientales, como el riesgo de asfixia.

Los diseñadores deben tener en cuenta el rendimiento, la simplicidad, los costos de los sujetadores y el costo del ensamblaje al diseñar carcasas de plástico. Se recomienda que los ingenieros de diseño trabajen con los ingenieros de fabricación en las primeras etapas del diseño, de modo que se tenga en cuenta el proceso de ensamblaje total. Con demasiada frecuencia, los diseños de nuevos productos se finalizan sin tener en cuenta el tiempo del ciclo de ensamblaje, la tasa de desechos, los costos de mantenimiento y el comportamiento de los consumidores a lo largo de la vida útil del producto.