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?
Na soldagem ultrassônica, vibrações mecânicas de alta frequência são introduzidas de forma controlada nos componentes. Em combinação com a pressão, elas criam uma união resistente na zona de união. Os processos envolvidos variam de acordo com o material e a aplicação: plásticos, não tecidos e materiais de embalagem são aquecidos localmente e unidos. Nos metais, a união é formada pela ação mecânica e pela aproximação das superfícies, sem que as peças sejam fundidas. Após um breve tempo de retenção, a união se estabiliza.
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.
- Processo de união eficiente: a soldagem por ultrassom utiliza energia apenas durante o curto ciclo de soldagem e, em aplicações adequadas, não requer agentes de união adicionais.
- 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).
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).
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.
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.
