Antes de hoy, ¿sabía que los sonidos de alta frecuencia se pueden utilizar para unir diferentes materiales? Lo más probable es que no lo fueras. Aquí hay información para agregar a su conocimiento: La tecnología de soldadura ultrasónica se utiliza para combinar artículos de una variedad de industrias, incluidas las industrias automotriz, de calzado deportivo y de equipos médicos.
Entonces, ¿qué es la soldadura ultrasónica? Es un método popular y ampliamente utilizado para conectar materiales termoplásticos. Esta técnica proporciona varias ventajas, incluida la eficiencia y la reproducibilidad de los procedimientos, el ahorro de recursos y un menor uso de energía que otros métodos de unión. Aquí, discutiremos todo lo que hay que saber sobre la soldadura ultrasónica.
¿Qué es la soldadura ultrasónica?
Algunas de las técnicas comunes que usamos para conectar dos materiales son sujeción, encuadernación y pegado. Sin embargo, no podemos ignorar el hecho de que la soldadura produce los mejores resultados. Las soldaduras crean conexiones sólidas que duran mucho más que la mayoría de los otros tipos de juntas.
Hoy en día, existen varias técnicas de soldadura en uso. Cada técnica es específica a su manera y se utiliza de acuerdo con el tipo de material y las especificaciones involucradas. La soldadura ultrasónica se encuentra entre las técnicas de soldadura más sofisticadas que se utilizan actualmente. Se utiliza para unir varios elementos. Un gran beneficio que obtiene con la soldadura ultrasónica es que puede utilizarse en materiales no metálicos, como los termoplásticos.
¿Qué es el proceso de soldadura ultrasónica?
En la industria de procesamiento de plásticos, la tecnología de unión ultrasónica se ha utilizado en una amplia gama de aplicaciones como herramienta de unión para materiales termoplásticos especializados. La soldadura ultrasónica tiene una operación rápida y fácil. Este proceso de soldadura se puede realizar en los siguientes seis sencillos pasos.
Paso 1: anidar las piezas juntas
Los componentes termoplásticos que deben erigirse se juntan en un accesorio, que es un nido de apoyo. Se colocan uno sobre el otro.
Paso 2: poner el cuerno en contacto con el plástico
La bocina ultrasónica construida de aluminio o titanio entra en contacto con el componente de plástico superior en la parte superior. Este es el mismo componente que debe quemarse para realizar la conexión.
Paso 3—Aplicar presión
Los componentes reciben una presión controlada, que los sujeta con el accesorio.
Paso 4—Tiempo de soldadura
La soldadura ultrasónica ocurre durante la cantidad de tiempo especificada que requiere el diseño. La bocina se pulsa en posición vertical entre 20 kHz y 40 kHz veces por segundo, manteniendo un contacto mínimo con el plástico en llamas. La vibración mecánica genera un calor de fricción lo suficientemente fuerte como para quemar el material plástico y el plástico comienza a fluir en un ambiente semilíquido. Cuando la junta de plástico utilizable se forma molecularmente, la soldadura se detiene, lo que permite que el plástico se enfríe.
Paso 5—Tiempo de espera
La fuerza de sujeción se mantiene para permitir que las partes se conecten a medida que el plástico fundido se enfría y se fortalece durante un período predeterminado. Esto se llama tiempo de espera. El sellado hermético y la mejora de la fuerza de la junta se pueden lograr mediante la aplicación de una mayor fuerza durante el tiempo de retención. Esto se logra aplicando presión doble durante el tiempo de espera en diferentes etapas.
Paso 6—Retracción de la bocina
Este es el sexto y último paso en el proceso de soldadura ultrasónica. La fuerza de sujeción se reduce cuando el plástico fundido se enfría y endurece por completo. Al mismo tiempo, la bocina se retira del conjunto soldado. Puede separar el ensamblaje del accesorio y comenzar el ciclo nuevamente para la siguiente colección de piezas.
La soldadura por ultrasonidos para ensamblar plásticos es una técnica que requiere muy poca energía y es simple, segura, confiable y reproducible. Además, no se necesitan aditivos, selladores, abrazaderas mecánicas u otros suministros. A pesar de ello, se consiguen conjuntos acabados sólidos y pulcros.
¿Cómo funciona la unión ultrasónica?
Lo primero que le viene a la mente cuando piensa en unir dos o más componentes es un tornillo común o una mezcla de pernos y tuercas. Aunque esto es fácil de realizar, puede agregar costos y complejidad a un proceso de fabricación que podría no ser necesario. Una solución simplificada es la soldadura ultrasónica que minimiza el costo y la complejidad al mismo tiempo que cumple con los criterios de confiabilidad del ensamblaje.
La soldadura ultrasónica utiliza tensiones térmicas producidas por movimientos mecánicos de alta frecuencia para fundir plásticos. La vibración se produce mediante la conversión de energía eléctrica a través de una bocina mecánica ultrasónica que utiliza el calor generado y la fricción para quemar los plásticos y formar una conexión molecular mecánica entre los componentes relacionados.
Para unir dos componentes de termoplástico, las propiedades deben ser químicamente compatibles. Si ese no es el caso, no habría conexión molecular, aunque los dos materiales pueden fundirse juntos. Por ejemplo, intente soldar polipropileno a polietileno.
Aunque estas sustancias semicristalinas tienen una estructura similar y comparten varias propiedades físicas, no son químicamente compatibles y, por lo tanto, no se pueden soldar entre sí. Solo pueden soldarse a sí mismos oa materiales con propiedades químicas similares. La única forma en que dos termoplásticos con diferentes propiedades químicas pueden ser compatibles es si sus temperaturas de fusión están por debajo de los 40ºF y tienen una estructura molecular idéntica.
¿Cuáles son las diferentes partes de la soldadura ultrasónica?
Conocer las diferentes partes involucradas en el proceso de soldadura por ultrasonidos es sumamente importante para realizar esta técnica de soldadura de manera eficiente. Las máquinas de soldadura por ultrasonidos están diseñadas para transformar la electricidad de manera eficiente en vibraciones mecánicas. Están equipados con un microprocesador que lee las condiciones y luego controla la calefacción en consecuencia. Los siguientes son algunos de los componentes que habilitan las máquinas ultrasónicas.
Fuente de alimentación
El sistema de soldadura ultrasónica de alta frecuencia necesita un suministro de energía de alto voltaje.
transductor
La corriente de alto voltaje es utilizada por el transductor y transformada en vibraciones de alta frecuencia.
Refuerzo
Funciona como un amplificador. Esto significa que el amplificador toma las frecuencias altas y las hace aún más eficientes.
Cuerno
También conocido como sonotrodo, la bocina es una conexión entre los materiales a soldar y la máquina de soldadura ultrasónica. Las vibraciones ultrasónicas están dirigidas a un nivel específico. Generalmente, los materiales a soldar se colocan sobre yunques u otro tipo de estructuras que los mantienen unidos. La máquina también se conecta a una prensa neumática para que la bocina pueda pasar la tensión a los componentes.
Aunque la técnica de soldadura ultrasónica puede involucrar algunos otros elementos, las partes mencionadas son las que se usan comúnmente para realizar el proceso de soldadura. Es útil comprender el papel de los diferentes componentes de la máquina de soldadura ultrasónica y cómo funcionan. Esto ayudará a acelerar el proceso.
¿Cuáles son las ventajas de la soldadura ultrasónica?
Con la rápida velocidad de soldadura, la alta fuerza de soldadura y la excelente eficiencia de sellado, la tecnología de soldadura ultrasónica se destaca. Es un sustituto eficaz de los métodos convencionales de soldadura/unión. El método es seguro porque no utiliza productos químicos tóxicos ni adhesivos. Tampoco causa ningún daño al producto. Además, esta tecnología es fácil de incorporar en el proceso de fabricación y tiene una baja tasa de fallas. Todos estos beneficios pueden ayudar a reducir el costo de producción.
¿Cuál es la diferencia entre la soldadura ultrasónica y la soldadura por vibración?
A menudo, la gente confunde la soldadura por vibración con la soldadura ultrasónica y viceversa. Esto se debe a que ambos métodos utilizan fuerza vibratoria para soldar conjuntos de plástico. Sin embargo, la realidad es que ambas técnicas de soldadura son muy diferentes entre sí.
El método de soldadura por vibración pulsa en un movimiento lineal de lado a lado con una parte proporcional a la otra. La fricción entre las dos partes produce el calor, que se utiliza para realizar la soldadura. En comparación, el método de soldadura ultrasónica pulsa una parte paralela a la otra, como un martillo neumático o un pavimento.
¿Qué materiales se pueden soldar por ultrasonidos?
Hay una gama de aplicaciones de soldadura ultrasónica. Estos incluyen (pero no se limitan a) el montaje de lentes y ventanas en carcasas, uniones de plástico a plástico y la colocación de abrazaderas mecánicas, espárragos e insertos perforados en componentes moldeados para inyección de plástico. ¿Es su artículo un candidato adecuado para la soldadura ultrasónica? Si es así, entonces el uso de este método de soldadura tiene muchos beneficios, a diferencia de la soldadura convencional. Estos incluyen lo siguiente:
Herramientas de soldadura en frío
Como este método utiliza vibraciones ultrasónicas, no hay tiempo de espera para que el equipo encienda o caliente los productos que se están soldando.
Soldaduras a prueba de agua
Las soldaduras ultrasónicas son perfectas para unir. Esto se debe a que las propias soldaduras son herméticas al aire y al agua, por ejemplo, en el embalaje.
Respetuoso del medio ambiente
El uso de una soldadora ultrasónica necesita menos energía que una soldadura convencional. Por lo tanto, no hay desperdicio de rellenos o aditivos.
Pensamientos finales
A estas alturas ya sabemos qué es la soldadura por ultrasonidos, el proceso que se utiliza para realizarla, cómo funciona la unión por ultrasonidos, las diferentes partes que intervienen en esta técnica de soldadura y las ventajas del proceso por ultrasonidos. Con esta información, puede averiguar si la soldadura ultrasónica es apropiada para su aplicación específica y también cómo puede realizarla de manera eficiente para obtener los mejores resultados.