Resumen de Soldadura termoplástica potenciada mediante susceptores nanocargados como potencial método de unión para los elementos poliméricos de altos requerimientos en automoción

M. Asensio, J. Guerrero, Esteban Cañibano Álvarez, M. Mazzechi, M. Fernandez, C. Alonso, K. Núñez

• español

  La inminente electrificación de los vehículos, con el fin de reducir las emisiones perjudiciales al medioambiente, ha impulsado a que sectores como la automoción introduzcan materiales compuestos termoplásticos de altas prestaciones (HP-TPC) en sustitución de los metales para la fabricación de de elementos primarios de los automóviles (por ejemplo chasis de automóvil). La introducción de los HP-TPC está siendo un proceso lento y limitado, ya que no cuenta con un método de unión eficiente y asumible por dicho sector. Actualmente, para unir elementos fabricados a partir de HP-TPC, se emplean técnicas como el remachado o el adhesivado derivado de los materiales que les preceden (metales o composites termoestables) dando lugar a procesos con altos costes y/o tiempos que generan numerosas piezas defectuosas. Ante esta problemática, y aprovechando la capacidad de fundir de la matriz termoplástica de los HP-TPC, la técnica de soldadura termoplástica por inducción se está abriendo camino como método de unión o integración.

  Este método de soldadura se encuentra aún en fase de desarrollo debido a que la complejidad del sistema de los HP-TPC, no alcanza los requerimientos mecánicos necesarios para la unión de elementos. Es por ello que, la presente investigación tiene por objetivo la obtención de un método de unión basado en la soldadura termoplástica por inducción empleando films potenciadores (susceptores) en la zona de unión, capaces de superar las propiedades de los elementos remachados o adhesivados. La capacidad de potenciar la unión es derivada de un aumento en la conductividad eléctrica de los polímeros y esto se logró con la introducción de nanopartículas conductoras de distinta naturaleza (metálica y carbonosa) en la matriz del film. Los resultados principales mostraron que el empleo de susceptores con alto contenido en nanopartículas (>20% en peso) permitió la unión de HP-TPC con propiedades mecánicas superiores a las de los materiales soldados sin dicho susceptor y que, el empleo de susceptores de magnetita lograba superar la resistencia a la tracción de una unión adhesivada o remachada

• English

  The imminent electrification of vehicles, with the aim of reducing environmentally harmful emissions, has prompted sectors such as the automotive industry to introduce high-performance thermoplastic composite (HP-TPC) materials to replace the metals that make up the primary elements of automobiles. The introduction of HP-TPCs is a slow and limited process, as it lacks an efficient and affordable joining method for the industry. Currently, to join elements manufactured from HP-TPC, techniques such as riveting or adhesive bonding derived from the materials that precede them (metals or thermosetting composites) are used, resulting in processes with high costs and/or times that generate numerous defective parts. Faced with this problem, and taking advantage of the melting capacity of the thermoplastic matrix of HP-TPCs, the thermoplastic induction welding technique is making its way as a joining or integration method. This welding method is still in the development phase because the complexity of the HP-TPC system does not meet the mechanical requirements necessary for joining elements. For this reason, this present research aims to obtain a joining method based on thermoplastic induction welding using enhancers films (susceptors) in the joining area, capable of overcoming the properties of the riveted or adhesive elements. The susceptor films were carried out by introducing conductive nanoparticles of different nature (metallic and carbonaceous). The main results showed that the use of susceptors with high nanoparticle content (>20% by weight) allowed the joining of HP-TPC with mechanical properties superior to those of welded materials without such susceptor and that the use of magnetite susceptors was able to overcome the tensile strength of an adhesive or riveted joint