O que há de novo na soldagem ultrassônica

Matchmaking é uma habilidade única e, no mundo da montagem, poucas pessoas fazem isso melhor do que os fornecedores de equipamentos. Dia após dia, esses especialistas utilizam sua vasta experiência e conhecimento para combinar exatamente a máquina certa com uma aplicação de montagem específica. Quando o projeto envolve a união de peças termoplásticas, muitas vezes a melhor máquina é uma soldadora ultrassônica.

“Os fabricantes muitas vezes vêm até nós e dizem: 'Aqui está nossa peça termoplástica. O que você acha: o ultrassom é a melhor maneira de soldá-la?'” pergunta Jason Barton, diretor de desenvolvimento de negócios da Dukane. “Dizemos a eles que se o volume de produção necessário da peça for muito alto e a peça não for maior que uma caixa de sapatos, a soldagem ultrassônica definitivamente deve ser considerada.”

Há alguns anos, Dukane ajudou um fabricante de dispositivos médicos a encontrar o sistema ultrassônico certo para soldar três pequenas tampas de filme (menos de 0,25 polegada de largura) em sensores descartáveis ​​de policarbonato. Esses sensores monitoram o pH e os gases no sangue artificial durante a avaliação e avaliação ex vivo.

Antes de se encontrar com Dukane, o fabricante usava um sistema pneumático de soldagem ultrassônica que apresentava um desempenho um tanto ruim. As taxas médias de sucata eram de 50% e às vezes subiam para 90%. Além disso, a falta de controle de soldagem fez com que o propulsor da prensa descesse após o termoplástico derreter. Esta força desnecessária causou deflexão da peça, soldagem inconsistente e solidificação. Também exigia testes de vazamento a vácuo em cada sensor para garantir uma vedação hermética.

Barton diz que Dukane recomendou que o sistema antigo fosse substituído pelo soldador baseado em servo iQ ES da Dukane com tecnologia Melt-Match. Uma unidade de 40 quilohertz, o soldador controla com precisão a velocidade de soldagem durante a fase de soldagem e inicia o colapso da peça plástica somente quando um fundido for detectado.

Segundo Barton, o fabricante gosta do sistema servoacionado porque ele produz repetidamente uma solda que sela hermeticamente a tampa. Isso permite que a empresa reduza significativamente o tempo de teste de produtos para apenas 10%, ao mesmo tempo que reduz os custos de produção e melhora a qualidade do produto.

Os fabricantes das indústrias não médicas também utilizam soldagem ultrassônica em larga escala. Os fabricantes de automóveis unem por ultrassom peças que vão desde pára-choques até filtros de óleo, e os fabricantes de produtos da linha branca usam isso para soldar janelas e tubulações de luz em painéis. No lado dos produtos eletrônicos de consumo, as empresas soldam regularmente unidades de energia, capas de telefone, tomadas e interruptores de luz por ultrassom.

Embora a soldagem ultrassônica seja há muito tempo o método preferido para montagem permanente de peças plásticas, sua tecnologia continua a evoluir. As máquinas avançadas de hoje oferecem soldagem rápida, limpa, com eficiência energética e repetível, bem como controle sem precedentes sobre o processo de união. Esses recursos garantirão a popularidade da soldagem ultrassônica por muitos anos.

Desenvolvida pela primeira vez na década de 1960, a soldagem ultrassônica é uma forma de soldagem por fricção que une peças vibrando-as umas contra as outras. Sua fase inicial de crescimento ocorreu nas décadas de 1980 e 1990, segundo fornecedores, que afirmam que a tecnologia está agora em uma era de refinamento.

A soldagem ultrassônica é muito popular para unir termoplásticos amorfos e semicristalinos e compósitos termoplásticos, mas não é aplicável a materiais termofixos.

Todos os soldadores ultrassônicos possuem uma fonte de alimentação (gerador), controlador de computador, atuador, transdutor, amplificador e uma buzina sonotrodo (titânio ou alumínio). O atuador é acionado por um cilindro pneumático ou um parafuso esférico conectado a um motor de passo ou servomotor. O transdutor, o booster e a buzina constituem a pilha ultrassônica.

A energia é enviada para o transdutor, que contém cristais piezoelétricos que se expandem e contraem. Essa ação provoca vibrações mecânicas que o booster aumenta e transfere para a buzina, que, por sua vez, transfere energia ultrassônica para a interface articular.

O calor é gerado na junta através de uma combinação de fricção e histerese. O calor derrete uma pequena quantidade de plástico em cada parte. Quando as vibrações ultrassônicas param, o material fundido solidifica e a solda é obtida. O tempo real de soldagem é geralmente entre 200 e 400 milissegundos, e o tempo total do ciclo normalmente é inferior a 1 segundo.