SOLDAGEM POR ULTRASSOM: o guia completo

A soldagem por ultrassom é uma técnica de soldagem que usa vibrações ultrassônicas de alta frequência para soldar duas peças. É mais comumente usado para soldagem de termoplásticos e materiais diferentes. Metais de seção fina também podem ser soldados usando soldagem ultrassônica.

Confira no guia que preparamos sobre Soldagem por Ultrassom, suas características, vantagens e propriedades.

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HISTÓRIA

A aplicação prática da soldagem por ultrassom em plásticos rígidos foi concluída na década de 1960, quando apenas plásticos rígidos podiam ser soldados. O método de soldagem por ultrassom para soldagem de peças termoplásticas rígidas foi patenteado em 1965 por Robert Soloff e Seymour Linsley.

Soloff, fundador da Sonics & Materials Inc., era gerente de laboratório da Branson Instruments, onde filmes plásticos eram soldados em sacos e tubos usando sondas ultrassônicas. Inadvertidamente, ele moveu a sonda para perto do dispensador de fita plástica e notou que as duas metades do dispensador estavam soldadas.

Ele percebeu que a solda não precisa ser movida manualmente ao redor da peça, mas a energia ultrassônica pode atravessar e ao redor do plástico rígido e soldar toda a junta. Ele desenvolveu a primeira prensa ultrassônica. A primeira aplicação desta nova tecnologia de soldagem por ultrassom foi na indústria de brinquedos.

PRINCÍPIO DE TRABALHO

A vibração ultrassônica de alta frequência (20 kHz a 40 kHz) é usada para unir as duas peças de plástico. A vibração de alta frequência gera energia térmica na interface das duas partes e funde o material. O material fundido derrete após o resfriamento e solidificação para formar uma solda forte.

As frequências típicas usadas são 15, 20, 30, 35 ou 40 kHz.

COMPONENTES

As partes principais da soldagem por ultrassom são:

A Prensa: É utilizada para aplicar pressão sobre as duas peças plásticas a serem unidas. Pode ser do tipo pneumático ou elétrico.

Ninho ou bigorna ou anexo: É um dispositivo de fixação usado para prender dois pedaços de plástico juntos. As vibrações de alta frequência podem apontar para a interface das duas partes.

Pilha ultrassônica: consiste em três componentes, um transdutor ou transdutor piezoelétrico, um amplificador e uma corneta ou sonotrodo. Os três elementos são ajustados para operar em frequências ressonantes de 15 kHz, 20 kHz, 30 kHz, 35 kHz ou 40 kHz.

Transdutor: Converte sinais elétricos em vibrações mecânicas de alta frequência. É conseguido através do efeito piezoeléctrico.

Booster: Modifica mecanicamente a amplitude de vibração. Em alguns sistemas padrão, é usado para prender pilhas em uma prensa.

Buzina ou Sonotrodo: Vibra em alta frequência e transmite vibrações mecânicas para as duas peças a serem soldadas. Também pode modificar a amplitude mecanicamente. Tome a forma da peça. Chifres são feitos de titânio ou alumínio

MÉTODOS

Um gerador ultrassônico: Gera e fornece sinais elétricos de alta frequência correspondentes à frequência de ressonância da pilha.

Controlador: É usado para controlar o movimento da prensa e a entrega da energia ultrassônica. As duas peças plásticas a serem unidas são montadas no ninho (bigorna ou fixação). O chifre é feito para entrar em contato na parte superior da peça.

Uma pressão é aplicada às duas peças contra o acessório. A pressão é aplicada através da prensa pneumática ou elétrica.

A corneta é vibrada verticalmente em frequência muito alta (20 kHz a 40 kHz), transmite a vibração mecânica para as duas peças plásticas. Isso gera energia térmica na ponta de contato das duas superfícies e as derrete.

Uma força de fixação é aplicada às duas peças por um período predeterminado para fundi-las para formar uma solda forte no resfriamento e na solidificação.

Após a solidificação, a força de fixação é removida e o chifre retraído. A peça de plástico soldada é retirada do dispositivo como uma peça. É usado principalmente nas indústrias de computadores e elétrica, aeroespacial e automotiva, médica e de embalagens.

Indústrias de Informática e Elétrica: Aqui é usado para unir conexões cabeadas e criar conexões em pequenos circuitos delicados.

Indústria Aeroespacial e Automotiva: Nas indústrias automotivas, é usado para montar grandes componentes plásticos e elétricos, como painéis de portas, painéis de instrumentos, dutos de ar, lâmpadas, volantes e componentes de estofados e motores.

Na indústria aeroespacial, é usado para unir medidores de chapas finas e materiais leves como o alumínio.

Indústria médica: Não introduz contaminantes ou degradação na solda. É por isso usado em indústrias médicas. Itens como filtros de anestesia, filtros arteriais, filtros de sangue, tubos de diálise, pipetas, filtros de sangue/gás, reservatórios de cardiometria, etc. podem ser feitos pelo método de soldagem ultrassônica.

Indústria de Embalagens: É utilizado para embalar diversos materiais nas indústrias alimentícias. É usado para embalar materiais perigosos como explosivos, fogos de artifício e produtos químicos.

VANTAGENS E DESVANTAGENS DA SOLDAGEM POR ULTRASSOM

VANTAGENS

• É um processo de soldagem rápido;
  Possui tempo de secagem rápido, ou seja, as peças não permanecem por muito tempo nas luminárias para secar;
• Pode ser facilmente automatizado;
• Produz uma junta limpa e precisa;
• Apresenta pontos de solda limpos e não requer trabalho de retoque;
• Produz um baixo impacto térmico nos materiais.

DESVANTAGENS

• Não pode ser usado para produzir juntas grandes (superiores a 250 x 300 mm);
• Requer juntas especialmente projetadas, para que possa fazer contato com a ponta durante o processo de soldagem;
• Alto custo de ferramentas para os acessórios;
• O processo de soldagem ultrassônica é restrito às juntas sobrepostas.

SEGURANÇA

Os perigos da soldagem por ultrassom incluem a exposição a altas temperaturas e tensões. Este equipamento deve ser operado conforme as diretrizes de segurança fornecidas pelo fabricante para evitar ferimentos. Por exemplo, os operadores nunca devem colocar as mãos ou braços perto da ponta de soldagem quando a máquina estiver ativada.

Além disso, os operadores devem receber proteção auditiva e óculos de segurança. Os operadores devem ser informados sobre os regulamentos das agências governamentais para o equipamento de soldagem por ultrassom e esses regulamentos devem ser aplicados.

As máquinas de soldagem por ultrassom requerem manutenção e inspeção de rotina. As portas do painel, as tampas da caixa e as proteções podem precisar ser removidas para manutenção.[18] Isso deve ser feito quando a energia do equipamento estiver desligada e somente por um profissional treinado que faça a manutenção da máquina.

Vibrações sub-harmônicas, que podem criar ruídos audíveis irritantes, podem ser causadas em peças maiores próximas à máquina devido à frequência de soldagem ultrassônica.

Esse ruído pode ser amortecido prendendo essas peças grandes em um ou mais locais. Além disso, soldadores de alta potência com frequências de 15 kHz e 20 kHz normalmente emitem um guincho agudo potencialmente prejudicial na faixa de audição humana. A blindagem desse som radiante pode ser feita usando um gabinete acústico.

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