Caracterización de mallas metálicas utilizadas en soldadura por resistencia para materiales compuestos de matriz termoplástica

En este trabajo se ha estudiado la relación entre la resistencia eléctrica y la temperatura de dos mallas metálicas utilizadas como agente de calentamiento para el proceso de soldadura por resistencia de materiales compuestos de matriz termoplástica. Las mallas ensayadas al aire mostraron una relación lineal entre ambas variables en sucesivos calentamientos. Por el contrario se encontró que el orden de los calentamientos aplicados a las mallas colocadas entre las partes a soldar es de gran relevancia, siendo el comportamiento de las mallas durante el primer calentamiento completamente diferente al generado en subsiguientes calentamientos. Se observó que el comportamiento eléctrico-térmico de los agentes de calentamiento está claramente influenciado por la naturaleza del material de los substratos, especialmente en el caso de la malla metálica M24, la que muestra una clara evolución no lineal de la resistencia con la temperatura durante el primer calentamiento. El distinto comportamiento mostrado por ambas mallas metálicas durante el primer calentamiento de los insertos metálicos puede ser atribuido a una resistividad no homogénea a lo largo de los hilos de las mallas debido a una gradual modificación del mecanismo de transferencia de calor que se traduce en grandes gradientes de temperatura, provocado por diferentes condiciones de contorno a lo largo del agente de calentamiento. Este fenómeno se repite, aunque en menor medida, incluso trabajando con mallas preimpregnadas en resina y mallas aisladas con pintura. En estos casos los gradientes de temperatura están relacionados con el aire localizado en las interfases malla preimpregnada-laminado y malla aislada-laminado. Se concluye entonces que incluso evitando el contacto directo entre el agente de calentamiento y el aire, el cambio en las condiciones de contorno durante el primer calentamiento provoca un comportamiento eléctrico-térmico en los elementos resistivos diferente al mostrado en calentamientos posteriores. El comportamiento no lineal de la resistencia con la temperatura, más pronunciado en la malla M24 que en la M200, especialmente cuando se trabaja con los insertos metálicos sin impregnación previa de los mismos, hace difícil monitorizar y controlar la temperatura desarrollada en la intercara de la soldadura a través de mediciones de la resistencia eléctrica. Por otro lado, las significativas diferencias obtenidas en los valores de resistencia para muestras idénticas sugieren problemas de repetitividad en las mediciones. Las pendientes obtenidas en la regresión lineal calculada para describir los datos experimentales son del orden de 10-04Ω/°C, lo que significa que incrementos muy pequeños en la resistencia eléctrica de las mallas metálicas son traducidos en considerables variaciones de la temperatura. Por consiguiente sería necesaria una gran precisión en los instrumentos de medida de la resistencia eléctrica para asegurar un control adecuado del proceso de soldadura mediante medidas indirectas. Con el objetivo de utilizar las mediciones de resistencia eléctrica como método indirecto para monitorizar la temperatura de la intercara y controlar así el proceso de soldadura, las futuras investigaciones deberían focalizarse en hallar soluciones para reducir la no linealidad en las curvas. A la vista de los resultados arrojados por los experimentos llevados a cabo en este estudio, se sugiere un estudio en profundidad de las mallas metálicas preimpregnadas, ya que estas parecen ser menos sensibles a los cambios físicos del polímero y muestran una evolución más lineal de la resistencia eléctrica con la temperatura. Sería interesante comprobar además, si una aproximación lineal de la relación entre ambas variables daría lugar a resultados aceptables en un proceso de soldadura a temperatura constante llevado a cabo con una realimentación de los valores de las medidas de resistencia eléctrica del agente de calentamiento.Ingeniería Industria