Máquina de soldagem por ultrassom com sonotrodo sobre suporte metálico

Soldar com ultrassom

Diferentes materiais como plásticos, não-tecidos, embalagens ou metais podem ser soldados por ultrassom. Nós explicamos como funciona!

rolar para baixo

O que é o ultrassom?

Do canto dos pássaros até ao barulho de um copo quebrando: o som é mais do que aquilo que podemos perceber com nossos ouvidos. Este surge a partir da vibração mecânica dos corpos. Por exemplo, quando uma corda de guitarra é tocada, sua vibração cria flutuações de pressão e densidade no ar, que se espalham em ondas em todas as direções, a partir da fonte sonora. Isto funciona não apenas no ar, mas em qualquer meio elástico, ou seja, em gases, fluidos e sólidos.

O ultrassom é um exemplo do fato de que os humanos não conseguem ouvir todos os tipos de som. Sem ruído, suas ondas de som de alta frequência são utilizadas na indústria e na medicina.

As ondas de som são classificadas conforme sua frequência (quantidade de ondas por segundo) . O ultrassom, por exemplo, varia de 20 kHz a 1 GHz. A soldagem por ultrassom utiliza frequências de 20 kHz a 70 kHz. Para o ouvido humano, isto é apenas perceptível na faixa mais baixa. Isto porque o som auditivo varia apenas de 16 Hz a 20 kHz. Vibrações acima disso são, na melhor das hipóteses, percebidas como vibrações.

Como funciona a soldagem por ultrassom?

Quando o ultrassom atinge um material (por exemplo, um plástico), as cadeias moleculares que o compõem são colocadas em vibração. As moléculas começam a se mover e a friccionar umas contra as outras. Isto produz energia (o chamado calor de fricção). No caso dos plásticos termoplásticos, isto faz com que eles comecem a derreter. A soldagem por ultrassom faz uso deste princípio. Após um curto tempo de retenção sob pressão adicional, diferentes materiais (componentes) podem ser soldados a nível molecular na área de união.

Vantagens

A soldagem por ultrassom oferece uma série de vantagens em comparação com métodos de união convencionais como adesivo ou soldagem a gás:

  • Ultrarrápida: Os materiais são soldados e unidos em uma fração de segundo.
  • Alta qualidade constante: Técnica de regulagem precisa para resultados reprodutíveis, exatos e elegantes.
  • Flexível: ajustável a variados materiais, formas e processos.
  • Não poluente: A soldagem por ultrassom é limpa, energeticamente econômica e não produz substâncias residuais.
  • Econômica em termos de custo: curtos tempos de processo, baixo consumo de energia, sem meios auxiliares adicionais, como parafusos, adesivos, etc.

O sistema de soldagem por ultrassom

O sistema de soldagem por ultrassom completo é composto por diferentes componentes. Os componentes ativos são responsáveis por criar, transmitir e aplicar o som às peças soldadas. Os componentes passivos absorvem as forças aplicadas, mantêm as peças soldadas na posição e oferecem suporte principalmente para o cordão de solda (ponto em que os componentes são unidos).

Componentes de soldagem por ultrassom com sonotrodos e unidade de controle

O princípio de focalização de energia

Para fundir os componentes com precisão exata, a energia vibratória deve ser concentrada em um único ponto. Isso se chama focalização de energia. Neste ponto, em particular, a produção de calor é mais forte e ocorre a fusão para um processo de soldagem definido com baixo consumo de energia.

Tipos de focalização de energia

É tudo uma questão de forma: Para concentrar a energia vibratória no lugar certo, a geometria das peças a serem soldadas ou as ferramentas devem ser projetadas de acordo. No caso de foco integrado no componente, os direcionadores da energia (abreviado: ERGs) agrupam a energia sobre os próprios materiais. Com a geometria da ferramenta focalizada, as ferramentas são especialmente moldadas.

Perfis da soldadura

No perfil da soldadura, a energia é focalizada pela forma dos componentes. A área onde as duas partes devem ser unidas tem uma forma especial. Geralmente há uma ponta ou uma aresta nesse ponto. É exatamente aqui que a energia é focalizada, e é daí que vem o nome direcionador da energia (abreviado: ERG).

Design do sonotrodo

A energia também pode ser focalizada através da ferramenta de soldagem. Deste modo, o contorno do sonotrodo serve como auxílio de fusão. A energia é concentrada em sua ponta, que é onde fica mais quente. Este tipo de focalização de energia é utilizado na rebitagem por ultrassom.

Contornos em bigorna

Também aqui, a forma da ferramenta desempenha um papel decisivo. A bigorna possui estruturas elevadas. Isto determina os pontos de contato dos componentes. A energia é focalizada nos pontos, o que leva à fusão. Isto é usado principalmente em materiais da trama, tais como filmes e não-tecidos ou cartonagem.

Os parâmetros de processo mais importantes na soldagem por ultrassom

Estanque, firme e visualmente atraente, a ferramenta de soldagem, o material e o processo de soldagem devem ser coordenados para o cordão de solda perfeito. Depende do ajuste: Os parâmetros certos do processo garantem resultados ideais e reprodutíveis.

Não visível a olho nu, a ferramenta de soldagem vibra com uma amplitude entre 5 e 50 μm. Para atingir a potência necessária, a vibração mecânica gerada no conversor é convertida pelo booster.

O ponto de disparo define o início da soldagem: O sonotrodo pressiona o componente com a chamada força de disparo. Se este ceder apenas minimamente dentro de um certo período de tempo, o ultrassom é acionado e a força de disparo muda para a força de soldagem. Desta forma, o ponto de partida da soldagem permanece sempre o mesmo e a qualidade dos resultados é constantemente elevada.

Para cordões de solda uniformes e estanques, o som deve ser introduzido no componente com força. A força depende da potência, da superfície de união e do tamanho da peça.

Ligados em um instante: Depois de o ponto de disparo ser atingido e o ultrassom ser acionado, o processo real de soldagem demora apenas frações de um segundo. O tempo de soldagem termina quando um critério de desativação previamente definido é atingido.

Após o final do tempo de soldagem, os componentes são mantidos brevemente sob pressão. Isto os permite esfriar e solidificar uniformemente. Como a ferramenta de soldagem não aquece durante todo o processo, ela suporta adicionalmente o processo de resfriamento.

Quais materiais podem ser soldados por ultrassom?

Em princípio, o ultrassom pode soldar a maioria dos termoplásticos (plásticos termoformáveis). A regra é: quanto mais duro o material, melhor é. Além dos plásticos, vários metais não ferrosos, como alumínio, níquel, bronze e cobre são adequados para soldagem por ultrassom.

Histórias de sucesso de nossos clientes

Juntamente com nossos clientes, resolvemos mais de 1.500 aplicações em todo o mundo todos os anos. Leia as histórias de nossos clientes para descobrir como nossas soluções ultrassônicas os ajudam a produzir com mais segurança, eficiência e sustentabilidade.

Apra-plast

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