As técnicas de soldadadura são normalmente utilizadas quando se pretende unir, de uma forma permanente, dois componentes de materiais compatíveis. A soldadura corresponde ao entrelaçamento das cadeias moleculares na linha de soldadura. Isto é obtido com um aumento de temperatura e com o aumento do tempo de contacto entre os materiais.Os termoplásticos são normalmente caracterizados por temperaturas de amolecimento e de fusão relativamente baixas, sendo a escolha das técnicas de aquecimento escolhidas para satisfazer estes critérios. O calor na linha de soldadura pode ser gerado via contacto directo ou via indirecto por movimento ou indução, como mostra a tabela seguinte:

Fonte	Técnica	Fenómeno
Calor	Soldadura por chapa quente Soldadura por ar aquecido Infravermelhos	Contacto/Radiação Convecção Radiação
Fricção	Soldadura por vibração Soldadura por rotação	Fricção dinâmica Fricção dinâmica
Ultra-sons	Soldadura por ultra-sons	Perda por amortecimento
Eléctrica	Soldadura por indução Soldadura por resistência	Perda por histerese Condutor de calor

SOLDADURA POR CALOR

A técnica mais simples é a de soldadura por lâmina quente (fig. 1). Os componentes são mantidos em contacto com uma lâmina aquecida até 200 a 360 ºC. Após um período de 10 a 30 segundos, a lâmina é removida e os componentes são postos em contacto com uma pressão que pode variar entre 0,1 a 0,3 MPa.

Figura 1	Soldadura por lamina quente

A humidade presente no material plástico pode provocar poros na linha de soldadura, já que as bolhas de ar não podem escapar quando existe contacto entre os componentes e a lâmina. As bolhas ao evaporarem ficam presas no material, podendo ser vistas sob a forma de cavidades quando ocorre ruptura na linha de soldadura.
Outro problema que é habitual acontecer é a aderência do fundido à lâmina quente. Este problema pode ser resolvido com um revestimento em PFTE (Teflon) que suporta temperaturas até 270 ºC. Para temperaturas de lâmina na gama dos 500 a 600 ºC pode ser aproveitada a radiação em vez do contacto directo. Existe também equipamento de infravermelhos que usa a radiação na soldadura de termoplásticos.
Como a soldadura por calor normalmente envolve tempos de aquecimento longos, as tensões residuais causadas pela contracção posterior são relativamente baixas. A resistência da soldadura pode ser até 100% da resistência do restante material.
As aplicações mais habituais desta técnica são as baterias, luzes traseiras e “piscas” dos automóveis, bem como, tanques para líquidos e paletes.
Para produções mais pequenas de componentes de grandes dimensões, a soldadura por ar quente pode ser utilizada, especialmente quando placas ou outros componentes extrudidos têm de ser unidos.
O princípio deste processo é idêntico àqueles que normalmente são utilizados na soldadura de metais. A fonte de energia é o ar quente que aquece tanto a vareta de material como os componentes a soldar (ver figura 2.).

Figura 2	Soldadura por Ar quente

Os parâmetros desta técnica são temperatura do ar, velocidade de fluxo de material e velocidade de soldadura (manual ou automático). O material da vareta de soldadura costuma ser igual ao material dos componentes.

SOLDADURA POR FRICÇÃO

A soldadura por fricção consiste na geração de calor através do movimento friccional entre os componentes sujeitos a uma pressão (0,5 – 5 MPa) durante alguns segundos, com um movimento linear a uma frequência de 100 Hz a 400Hz e uma amplitude de 2 a 0,5 mm (figura 3.).

Figura 3	Soldadura por Fricção

A linha de soldadura encontra-se sobre uma superfície plana paralela à direcção do movimento.
Para assegurar uma rigidez suficiente, bem como um suporte directo para a superfície soldada, é habitual utilizar-se uma flange com um “rib” de soldadura.
As aplicações mais comuns deste processo são a tubagem para o ar, pára-choques de automóveis, contadores de gás e cabos de plástico para as serras manuais.
Os recentes desenvolvimentos na soldadura orbital oferecem vantagens quando se pretende unir componentes de pequenas dimensões.
Na soldadura por rotação, um movimento circular contínuo promove a fricção entre os componentes. Este processo pode ser usado em peças até 250 mm de diâmetro.

SOLDADURA POR ULTRA-SONS

Na soldadura por ultra-sons, vibrações longitudinais a frequências de 20 – 40 KHZ, são impulsionadas e direccionadas, passando pela peça superior até à linha de soldadura onde ocorre a interface de fusão.
A duração do ciclo neste processo é bastante curta, variando entre 0,1 e 1 segundo.
O tamanho máximo das peças soldadas, é limitado pelo princípio do processo, uma vez que o sonotrodo metálico expande e contrai durante o processo.

Figura 4	Princípio da Soldadura por Ultra-sons

Para materiais amorfos o tamanho máximo é cerca de ± 250 mm, enquanto que para materiais semi-cristalinos é cerca de ± 70 mm.
Deverá existir uma distribuição uniforme de amplitude de vibrações na superfície de contacto entre componentes, sendo o projecto do sonotrodo fundamental na obtenção deste critério.
Um projecto específico de um componente depende do tipo de material e requisitos funcionais da peça final.
Aquando do projecto, é necessário ter em conta qual a melhor configuração a dar aos componentes para facilitar a operação de soldadura por ultra-sons. Assim, é habitual utilizar-se “encaminhadores” de energia, tanto em materiais amorfos como semi-cristalinos. Para aplicações de fecho hermético é preferível utilizar uma junção de corte em vez do “encaminhador” de energia. Saliente-se também que os materiais semi-cristalinos são mais difíceis de soldar, utilizando o processo de ultra-sons, do que os materiais amorfos.

Figura 5	Projecto de peças para soldadura por Ultra-sons

Uma vez que o calor é gerado localmente e a zona afectada pelo calor apenas atinge uns décimos de milímetro de profundidade, as tensões residuais devido à contracção é superior àquele registado por outros processos de soldadura.
As aplicações mais habituais desta técnica são os “microswitches”, reservatórios de água para os ferros a vapor, portadores de fusíveis e conectores.

SOLDADURA ELÉCTRICA

A soldadura por indução electromagnética é utilizada quando componentes estruturais necessitam de um fecho hermético.
O calor é gerado na zona de soldadura onde é colocado o material de adição. Este material consiste em plástico extrudido que contém pequenas esferas metálicas.
Uma bobine carregada produz as ondas electromagnéticas que excitam as partículas metálicas no seio do material de adição, ao mesmo tempo que uma baixa pressão junta os dois componentes.

Figura 6	Soldadura por Indução

O tempo de ciclo pode ser de vários segundos ou mesmo minutos. Durante um ciclo, o material de adição funde inicialmente e consequentemente aquece o material circundante.
A união soldada pode ser separada reactivando a bobine.
Para uma melhor soldadura dos componentes é habitual utilizar-se as junções da figura seguinte.

Figura 7	Projecto de junções para a soldadura por Indução

A soldadura por resistência eléctrica é muito idêntica à soldadura por indução, excepto que o calor é gerado por um fio condutor. As resistências ficam retidas nas peças depois da soldadura.
A soldadura por alta frequência (HF) gera calor no centro de filmes ou lâminas de polímeros polarizados, como o PVC. Esta técnica apenas pode ser utilizada em plásticos que contêm aditivos polarizados.