Los tipos más usuales de uniones de elementos con adhesivos.

a. La junta de solape simple es la más económica de fabricar pero en aviación no es muy utilizada, a salvo de que se trate de soportar cargas muy lige­ras.

Se aplica para superficies de poco espesor.

Las fuerzas laterales que actúan en los adherentes no están alineadas, son excéntricas, y por tanto se crea un momento  que tiende a despegar las superficies.

Aparecen también esfuerzos normales que tienden a separar los adherentes.

Una forma de alinear las cargas es con la unión en montura.

b. La unión de doble solape  corri­ge la deficiencia anterior pero, no se suelen emplear en estructuras de aviones comerciales.

c. Más apropiadas son las uniones en bisel  y en doble bisel, porque permiten distribuir mejor la carga.

Esto se aprecia en los ensayos rea­lizados con uno y otro tipo de unión.

Para otras condiciones iguales, es menor el esfuerzo cortante que soporta la junta biselada en relación con la unión de solape simple.

d. La unión escalonada } ofrece mayor resistencia (para otras cosas iguales, esto es, para mismo pegamento e igual carga).

La forma geométrica de la unión es más compleja con el objetivo de incrementar la superficie de adhe­sión y su resistencia mecánica, a costa de su difí­cil fabricación y mayor coste.

 

Fallos en las uniones

 

Los fallos más comunes de las uniones con pega­mento se sitúan en dos grupos, fallos de adhesión y de cohesión.

El fallo de adhesivo (separación del pegamento de su adherente) es inaceptable en el campo industrial, y no digamos en las estructuras aeronáuticas.

El fallo de cohesivo ocurre en el pegamento o bien en el adherente.

Este fallo indica que la resistencia mecánica del enlace entre adhesivo y adherente es mayor a la de cada uno por separado.

Como regla general las uniones están calculadas para que, si se produce el fallo, ocurra en el adherente.

Afortunadamente, casi todos los fallos empiezan por los bordes de la unión y esto concede la oportunidad de detectarlos a tiempo.

Adhesivos para aplicaciones estructurales de alta temperatura

Es una categoría especial de los adhesivos estruc­turales.

No es clara en aviación la frontera entre adhe­sivo estructural convencional y el de alta temperatura.

Pero se corresponde -a grandes rasgos-con su aplicación para el avión subsónico y supersónico.

En este último, por calentamiento aerocinético, la temperatura del revestimiento puede alcanzar hasta 200 °C.

En todo caso, la utilización de adhesivos en uniones para trabajo a alta temperatura presenta problemas de diversos tipos.

De una parte, sabemos que la resisten­cia mecánica de todos los adhesivos disminuye a medi­da que aumenta la temperatura de trabajo.

Por otra, tanto en aviones subsónicos como supersónicos llega­mos al otro extremo:

A baja temperatura la capa de adhesivo es más frágil.

Los tres factores que afectan a la unión en estas con­diciones (alta+ baja temperatura) son los siguientes:

• Contracción del pegamento cuando está en fase de curado.
• Diferencia de los coeficientes de dilatación del pegamento y los adherentes.
• Variación de las fuerzas de cohesión en la unión con el cambio de temperatura.

Clasificación

Los pegamentos estructurales para temperaturas de trabajo superiores a 150 oc se clasifican en:

a. Fenólicos.
b. Polibenzimidazoles, polímeros de altas prestacio­nes.
c. Poliimidas.
d. Epoxi.

 

Breve explicación:

• Los adhesivos fenólicos se emplean modificados con otros polímeros para mejorar características de fragilidad durante el curado.
La combinación fenólico-epoxi ofrece buena resistencia mecánica hasta 250 °C.
Del mismo modo, los pegamentos de polibenzimi­dazol pueden llegar hasta 450 ºC de temperatura de trabajo.
Esta cualidad solo se conserva durante períodos cortos de servicio.
Razón: se degradan por oxidación a partir de 250 °C.
Los adhesivos de poliimida, para uso a largo plazo, deben limitarse a temperaturas de trabajo en torno a 275 °C.
Los adhesivos de base epoxídica representan el campo de investigación más moderno. La indus­tria japonesa es activa en este sector y ofrece adhesivos para aplicaciones a 230 ºC.
Pero con procedimientos de preparación del pegamento más fáciles que los tres primeros señalados.

En todos los casos de aplicación de adhesivos de alta temperatura es imprescindible contrastar la resis­tencia mecánica del adhesivo con el cambio de tempe­ratura.

La variación suele ser lineal.

Así, por ejemplo, para el adhesivo epoxi XN1244, que tiene resistencia a la tracción de 68 MPa a temperatura ambiente, pasa a MPa a 150 ºC de temperatura.