Soldadura a tope con herramienta calefactada para paneles de PP según DVS 2207-11

Alcance de esta guía

Esta guía describe el procedimiento de soldadura a tope con herramienta caliente para polipropileno (PP), según lo especificado en la norma DVS 2207-11 (traducción al inglés de la edición alemana de agosto de 2008, publicada en diciembre de 2008). La norma DVS 2207-11 abarca tuberías, componentes de tuberías, accesorios y paneles de PP. Esta guía se centra en la aplicación a paneles de PP. El procedimiento se aplica a PP-H (homopolímero), PP-B (copolímero de bloque) y PP-R (copolímero aleatorio).

Descargo de responsabilidad de la edición: Este artículo se basa en la traducción al inglés de diciembre de 2008 de la norma DVS 2207-11. Los usuarios deben verificar si se aplica una edición más reciente o algún requisito específico del proyecto antes de basarse en los valores y procedimientos aquí descritos.

Los valores cuantitativos presentados aquí provienen de DVS 2207-11 Tablas 1 y 2Los requisitos de procedimiento provienen de las Secciones 3 y 4 de la norma. Los tiempos de calentamiento, los tiempos de cambio, los tiempos de acumulación de presión y los tiempos de enfriamiento se toman de la Tabla 2; las tolerancias de separación se toman de la Tabla 1. Los espesores intermedios deben interpolarse. La tabla es válida para una temperatura exterior de aproximadamente 20 grados centígrados con una circulación de aire moderada.

Según la edición suministrada, el procedimiento puede considerarse generalmente adecuado para materiales de PP con un MFR 190/5 de 0,4 a 1,0 g/10 min, que corresponde aproximadamente a un MFR 230/2.16 de 0,2 a 0,6 g/10 min. Los materiales que se encuentren fuera de este rango requieren una prueba de soldabilidad por separado.

La tabla 2 abarca paneles de hasta 50 mm de espesor. No extrapole más allá de 50 mm basándose en la tabla 2.

2. Respuesta rápida: Flujo de soldadura según DVS 2207-11

1. 1. Limpie las superficies de unión antes del mecanizado, cuando sea necesario, utilizando un agente de limpieza que se evapore por completo y cumpla con los requisitos aplicables.
2. 2. Mecanice las superficies de unión inmediatamente antes de soldar. No toque las superficies mecanizadas. Retire las virutas sin tocar las superficies.
3. 3. Alinee las láminas. Aplique presión de alineación (0,10 N/mm²) hasta que se forme el cordón de alineación requerido.
4. 4. Reduzca la presión a un valor inferior o igual a 0,01 N/mm² (presión de calentamiento). Caliente durante el tiempo especificado en la Tabla 2 del DVS.
5. 5. Retire la placa calefactora rápidamente. El tiempo de cambio se indica en la Tabla 2 del DVS; manténgalo lo más breve posible.
6. 6. Aumente la presión de unión (0,10 más o menos 0,01 N/mm cuadrados) dentro del tiempo de acumulación de presión especificado en la Tabla 2 de DVS.
7. 7. Enfriar bajo presión durante el tiempo especificado en la Tabla 2 del DVS. Solo se permite la carga mecánica una vez que el enfriamiento esté completo. Para la soldadura en taller de paneles de 15 mm o más de espesor, el enfriamiento bajo presión puede reducirse hasta en un 50 % si la carga durante la extracción y el almacenamiento es mínima. La carga mecánica completa sigue prohibida hasta que el enfriamiento esté completo.
8. 8. Inspeccione la soldadura según DVS 2202-1.

Todos los valores cuantitativos se encuentran en las tablas de parámetros a continuación.

Equipo necesario

Equipo principal

Cualificación del personal y de los procesos

• La soldadura debe ser realizada por personal capacitado y debidamente cualificado. La cualificación para la soldadura a tope de paneles con herramientas calentadas sigue la norma DVS 2212-1.
• Las máquinas y los dispositivos de sujeción deben cumplir con los requisitos aplicables de la norma DVS 2208-1.
• Se deben realizar soldaduras de prueba y ensayarlas en las condiciones reales de trabajo antes y, cuando sea necesario, durante la soldadura de producción.
• Se deben registrar los datos del proceso de soldadura para cada soldadura de producción.

Tabla 1 de DVS: Separación máxima permitida (paneles)

Desalineación máxima permitida

La desalineación entre las caras de unión no debe exceder 0,1 veces el espesor del panel. Una mayor desalineación puede reducir la capacidad de carga de la junta soldada. Este requisito se aplica además de las tolerancias de separación indicadas en la Tabla 1.

Herramientas de apoyo

• Agente de limpieza: debe evaporarse por completo y cumplir con los requisitos aplicables. Utilice papel sin pelusa ni tintes.
• Sonda de temperatura superficial: para verificar la temperatura de la superficie de la herramienta calentada.
• Calibre de espesores: para verificar las tolerancias de separación según la Tabla 1 de DVS
• Cronómetro: para verificar los tiempos de calentamiento, cambio, acumulación de presión y enfriamiento.
• Medidor de espesor: para la verificación del espesor del panel.

Preparación y limpieza según DVS 2207-11

Condiciones de la pieza de trabajo 

•  •La zona de soldadura debe estar protegida del viento y la humedad.
•  •Las piezas deben estar a la misma temperatura. Evite el calentamiento desigual causado por la luz solar directa.

Limpieza y mecanizado

•  •Limpie las superficies de unión antes del mecanizado, si es necesario, utilizando un agente de limpieza que se evapore por completo y cumpla con los requisitos aplicables. Utilice papel sin pelusa ni tintes.
•  •Mecanice las superficies de unión inmediatamente antes de soldar. No mecanice las superficies y luego espere.
•  •Retire las patatas fritas sin tocar las caras.
•  •No limpie de forma rutinaria las superficies recién mecanizadas. Deben quedar limpias tras la soldadura. Solo límpielas de nuevo si posteriormente se han contaminado.
• •No toque las superficies mecanizadas con las manos.

Nota sobre los productos de limpieza: La norma DVS 2207-11 exige un agente de limpieza de evaporación completa y proporciona como ejemplo una mezcla de 99 partes de etanol de alta pureza (99,8 % de pureza) y una parte de MEK. Los agentes de limpieza probados según la norma DVGW VP 603 también cumplen este requisito. Utilice papel sin pelusa ni tintes.

Procedimiento de soldadura paso a paso

1. Alineación

Sujete los paneles. Verifique que la separación entre las caras de unión esté dentro de las tolerancias de la Tabla 1 de DVS. Compruebe la desalineación: menor o igual a 0,1 veces el espesor del panel. Aplique presión de alineación: 0,10 N/mm². Forme el cordón de alineación requerido. Las dimensiones del cordón de alineación se encuentran en la Tabla 2 de DVS. El cordón de alineación confirma un contacto uniforme entre las caras de unión.

2. Calentamiento

Inserte la herramienta calentada (temperatura: 210 ± 10 °C) entre las caras de unión. La herramienta calentada debe utilizarse al menos diez minutos después de alcanzar la temperatura nominal para que se produzca el equilibrio térmico. Reduzca la presión a un valor inferior o igual a 0,01 N/mm² (presión de calentamiento). Mantenga la presión durante el tiempo de calentamiento especificado en la Tabla 2 del DVS.

3. Cambio de turno

Retire la placa calefactora rápidamente. El tiempo de cambio debe ajustarse a la Tabla 2 del DVS y ser lo más breve posible.

4. Incorporación

Presión de unión: 0,10 ± 0,01 N/mm² dentro del tiempo de acumulación de presión especificado en la Tabla 2 de DVS. Debe formarse un cordón doble uniforme en ambos lados. Puede producirse cierta asimetría debido al diferente comportamiento del flujo en los bordes de los dos paneles. La dimensión mínima del cordón K debe ser mayor que cero.

5. Enfriamiento

Mantenga la presión de unión durante todo el período de enfriamiento especificado en la Tabla 2 de DVS. La carga mecánica solo está permitida después del enfriamiento completo. Condición: para la soldadura en taller de paneles con un espesor de pared de 15 mm o más, el tiempo de enfriamiento bajo presión puede reducirse hasta en un 50 %, siempre que solo se aplique una carga leve durante la extracción y el almacenamiento. La carga mecánica completa permanece prohibida hasta que se haya alcanzado el enfriamiento completo.

Valores generales del proceso

Estos valores de proceso provienen de la norma DVS 2207-11. La herramienta calentada solo debe utilizarse al menos diez minutos después de alcanzar la temperatura nominal para que se produzca el equilibrio térmico.

DVS 2207-11 Tabla 2 Valores de referencia para paneles PP

Los siguientes valores de referencia agrupados se aplican a una temperatura exterior aproximada de 20 °C con ventilación moderada. Las alturas de los cordones de alineación y los tiempos de enfriamiento son valores mínimos. Los tiempos de cambio son valores máximos. Estos son valores de referencia DVS. Los espesores intermedios deben interpolarse y cualquier desviación debe validarse mediante el procedimiento de cualificación de soldadura aplicable. La tabla 2 abarca paneles de hasta 50 mm. No extrapole más allá de 50 mm basándose en esta tabla.

Fuente: DVS 2207-11 Tabla 2 (edición en inglés de diciembre de 2008). Las alturas de los cordones de alineación y los tiempos de enfriamiento son valores mínimos, mientras que los tiempos de cambio son valores máximos. Estos son valores de referencia de DVS. Los espesores intermedios deben interpolarse y cualquier desviación debe validarse mediante el procedimiento de calificación de soldadura correspondiente. Los valores de referencia asumen una temperatura ambiente aproximada de 20 °C con una circulación de aire moderada.

Guía práctica para la inspección posterior a la soldadura

La siguiente lista de verificación de inspección tiene como objetivo servir de guía práctica. La aceptación formal debe realizarse de acuerdo con la edición aplicable de DVS 2202-1. La inspección visual debe verificar:

• Doble cordón uniforme visible en ambos lados. Puede producirse cierta asimetría debido a un comportamiento de flujo diferente. K debe permanecer mayor que cero.
• Alineación correcta. Sin desniveles ni diferencias de altura a lo largo de la línea de soldadura.
• Sin contaminación. Sin partículas extrañas incrustadas.
• Sin grietas. No se observan grietas visibles en el cordón ni en la zona afectada por el calor.
• Sin huecos. Sin burbujas ni cavidades.
• Sin decoloración. El color de la zona de soldadura debe coincidir con el del material base.

Solución de problemas (Guía práctica de ingeniería)

Mejores prácticas para la soldadura conforme a la normativa DVS

• Mecanizar las superficies de unión inmediatamente antes de soldar. No mecanizar y luego retrasar la soldadura.
• Nunca toque las superficies mecanizadas con las manos.
• No limpie habitualmente las superficies recién mecanizadas. Suéldelas hasta que queden limpias. Límpielas de nuevo solo si se contaminan posteriormente.
• Proteja la zona de soldadura del viento, la humedad y la luz solar directa.
• Limpie la superficie caliente de la herramienta antes de cada soldadura. Utilice papel sin pelusa ni tintes.
• La herramienta de calentamiento debe tener un recubrimiento o cubierta antiadherente intacto. Inspecciónela antes de cada soldadura.
• Exprese la presión de soldadura en N/mm² (presión específica), no en bares. El valor en bares depende del área del cilindro. Realice la conversión utilizando los datos del fabricante de su máquina.
• Registre todos los parámetros por soldadura para garantizar la trazabilidad: espesor del panel, tiempo de calentamiento, tiempo de cambio, presión de unión, tiempo de enfriamiento y temperatura de la herramienta.

Lista de verificación de cumplimiento de DVS 2207-11

Pre-soldadura

Durante la soldadura

Inspección posterior a la soldadura

Preguntas frecuentes

¿Por qué la presión de calentamiento es casi cero (menor o igual a 0,01 N/mm²)?

Para la transferencia de calor solo se requiere un contacto ligero. Una mayor presión durante el calentamiento expulsaría la capa fundida, reduciendo el volumen de material fundido disponible para la fusión en la fase de unión.

¿Por qué es necesario completar el cambio tan rápidamente?

La superficie de PP fundido comienza a enfriarse inmediatamente después de salir de la herramienta caliente, lo que puede afectar negativamente la calidad de la soldadura. Si el cambio de herramienta supera el máximo de la Tabla 2 de DVS, la temperatura de la superficie puede descender por debajo del punto de fusión, produciendo una soldadura fría.

¿Por qué nunca se deben tocar con las manos las superficies mecanizadas?

Los aceites de la piel contaminan la superficie de fusión e impiden la unión molecular en el punto de contaminación, creando un punto débil local.

¿Por qué la presión de soldadura se expresa en N/mm² en lugar de en bares?

La unidad "bar" indica la presión manométrica de la máquina y varía según la configuración del cilindro. La presión específica (N/mm²) es el parámetro de proceso correcto, ya que considera la fuerza real por unidad de área de soldadura. Consulte al fabricante de su máquina para obtener la conversión de "bar" a "N/mm²" para su equipo.

¿Por qué es necesario proteger los paneles de la luz solar antes de soldarlos?

El calentamiento desigual provocado por la luz solar directa o por fuentes de calor locales causa una dilatación térmica diferencial, lo que modifica la separación entre los paneles e imposibilita mantener la alineación.

¿Por qué se describen los valores de la Tabla 2 del DVS como valores de referencia?

La Tabla 2 del DVS proporciona valores de referencia para una temperatura ambiente de aproximadamente 20 °C con una circulación de aire moderada. Sin embargo, las alturas de los cordones de alineación y los tiempos de enfriamiento son valores mínimos, mientras que los tiempos de cambio son valores máximos. Se deben realizar soldaduras de prueba cuando las condiciones de trabajo reales difieran significativamente de las condiciones de referencia indicadas.

¿Cuál es la diferencia entre DVS 2207-11 y DIN EN ISO 15013?

La norma DVS 2207-11 trata sobre los procedimientos de soldadura a tope con herramientas calentadas y los valores de referencia para el PP. La norma DIN EN ISO 15013 trata sobre los paneles de PP extruido, sus requisitos y los procedimientos de ensayo. Abordan temas diferentes. Una es una norma de procedimiento de soldadura, la otra una norma de material o producto. No son alternativas intercambiables.

¿Se puede acortar el tiempo de enfriamiento bajo presión?

La norma DVS 2207-11 incluye una excepción. Para la soldadura en taller de paneles con un espesor de pared de 15 mm o superior, el tiempo de enfriamiento bajo presión puede reducirse hasta en un 50 %, siempre que la carga durante la extracción y el almacenamiento sea mínima. Se prohíbe la carga mecánica completa hasta que se haya alcanzado el enfriamiento total. En todos los demás casos, siga los tiempos de enfriamiento completos que figuran en la Tabla 2.

Conclusiones clave

La soldadura a tope con herramienta calentada de PP según DVS 2207-11 define un procedimiento con tres etapas de presión distintas y valores guía agrupados para el tiempo de calentamiento, el tiempo de cambio, el tiempo de acumulación de presión y el tiempo de enfriamiento. Los parámetros clave son:

• •Herramienta calefactada: 210 grados centígrados con una tolerancia de ±10 grados; recubrimiento antiadherente intacto.
• •Presión de alineación: 0,10 N/mm² hasta obtener las formas de cordón requeridas.
• •Presión de calentamiento: Menor o igual a 0,01 N/mm²
• •Presión de unión: 0,10 más o menos 0,01 N/mm cuadrados, acumulado dentro del tiempo de la Tabla 2
• •Enfriamiento: Según la Tabla 2. Reducción condicional del 50 por ciento permitida para soldaduras de taller de 15 mm y más gruesas con carga ligera únicamente.

Esta guía se centra en las aplicaciones de paneles. Para consultar la norma completa, véanse las referencias que figuran a continuación.

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1. •DVS 2207-11: Soldadura de termoplásticos. Soldadura con herramienta calefactada de tuberías, componentes, accesorios y paneles de polipropileno (PP). Traducción al inglés de la edición alemana de agosto de 2008, publicada en diciembre de 2008.
2. •DVS 2202-1: Imperfecciones en uniones soldadas termoplásticas: clasificación, descripción y evaluación.
3. •DVS 2212-1: Ensayos de cualificación de soldadores de plásticos — Grupos de ensayos de cualificación I y II
4. •DVS 2208-1: Soldadura de termoplásticos. Máquinas y dispositivos para la soldadura por herramienta caliente de tubos, piezas de tuberías y paneles.
5. •DIN EN ISO 15013: Requisitos y procedimientos de ensayo para paneles extruidos de polipropileno (PP).