Soldadura por ultrasonidos
Las piezas moldeadas, las láminas y los textiles técnicos hechos de materiales termoplásticos se unen de forma segura, resistente y hermética mediante la soldadura por ultrasonidos.
La soldadura por ultrasonidos es un proceso respetuoso con el producto que funciona de manera sostenible y eficiente en cuanto a materiales y energía. Sus mayores ventajas son los ciclos cortos, la reproducibilidad de los resultados de soldadura y la alta resistencia de las costuras de soldadura.
La tecnología ofrece amplias posibilidades de uso. Así, la soldadura por ultrasonidos se emplea en muchas áreas, como el sector automotor, la industria de la alta tecnología y la tecnología médica.
¿Qué plásticos se pueden soldar con ultrasonidos y qué materiales se pueden combinar?
Los ultrasonidos permiten unir de forma fuerte y segura piezas moldeadas, así como soldar o sellar láminas y textiles técnicos. Los materiales de unión deben consistir principalmente en termoplásticos, que se pueden dividir en materiales semicristalinos y amorfos. Los termoplásticos semicristalinos incluyen POM, CA, LCP, PEEK, PA, PBT, PE, PPS, PP, PTFE. Y entre los plásticos amorfos se encuentran , por ejemplo ABS, MABS, PMMA, PC, PET, PS o PVC. Los ultrasonidos son particularmente adecuados para soldar materiales del mismo tipo, pero también pueden hacerse combinaciones.
Aquí encontrará una lista con plásticos compatibles.
¿Cómo funciona la soldadura por ultrasonidos de plásticos?
«Soldar» consiste en fundir dos o más piezas o materiales mediante la aplicación de calor en las superficies límite para lograr su unión permanentemente.
¿Cómo se sueldan las piezas de plástico por la acción de los ultrasonidos? - Explicación breve del generador de ultrasonidos
En la soldadura por ultrasonidos de termoplásticos, se transmiten vibraciones mecánicas ultrasónicas a las piezas de plástico durante un cierto período de tiempo, a una cierta frecuencia y amplitud, así como con una cierta presión. La vibración crea fricción a nivel molecular y, por lo tanto, genera calor en el propio material. Las uniones moleculares del plástico se rompen por efecto del calor y la vibración. Ese proceso se acelera por sí solo durante el ciclo de soldadura. El material se plastifica, se ablanda y se funde. Si se interrumpe la aplicación del sonido, el termoplástico se vuelve a enfriar rápidamente por la falta de suministro de energía y se solidifica. Al hacerlo, las moléculas se vuelven a unir en ambas piezas de plástico. Durante este proceso de endurecimiento, la presión de unión existente debe mantenerse durante un breve tiempo para lograr una estructura homogénea del material y unir el plástico de forma permanente.
Explicación breve de las bases de la soldadura por ultrasonidos para plásticos
Descubra los conceptos básicos de la soldadura por ultrasonidos en este vídeo. Le mostramos detalladamente cómo funciona el proceso de unión.
¿Qué requisitos puede cumplir la tecnología de soldadura por ultrasonidos?
La soldadura con ultrasonidos debe considerarse como tecnología de procesos para una aplicación en los casos en los que la costura de soldadura deba ofrecer una alta resistencia mecánica, pues las piezas unidas con ultrasonidos son resistentes a la tensión y las cargas mecánicas. Además, la unión es muy resistente al desgarro. La costura está sellada herméticamente contra el agua, la presión y el vacío.
Sin embargo, los altos niveles de hermeticidad o resistencia de la tecnología ultrasónica no son sus únicas ventajas. Otro argumento a favor de la soldadura por ultrasonidos es que se trata de un proceso de unión especialmente rápido y eficiente en cuanto a materiales. La soldadura de ultrasonidos se pone en marcha extremadamente rápido: solo hay que encender un ordenador.
Otro plus: las costuras soldadas con ultrasonidos también son visual y estéticamente muy atractivas. No tienen marcas, las piezas moldeadas no se deforman y la soldadura en sí es muy precisa.
Las piezas moldeadas deben tener un diseño adecuado para los ultrasonidos - El diseño de las piezas moldeadas
Para garantizar que dos piezas moldeadas puedan soldarse de forma reproducible y con un buena resistencia en poco tiempo, una de las dos piezas moldeadas debe contar con unas puntas de material afiladas.
Estas puntas, llamadas direccionadores de energía o costuras de apriete, dirigen la vibración de los ultrasonidos hacia la segunda pieza moldeada. Así, las dos piezas moldeadas se funden al mismo tiempo en la costura y se unen de forma permanente.
Si no se disponen direccionadores de energía ni costuras de apriete, se produce una soldadura superficial en lugar de una costura. Como resultado, la resistencia de la soldadura es deficiente, el tiempo de soldadura aumenta significativamente y no se pueden descartar daños en los componentes.
Veamos las dos geometrías más frecuentes de la zona de unión:
Direccionador de energía
Los direccionadores de energía dirigen la energía de forma muy precisa hacia el material y suelen tener forma triangular o perfil en V, y se utilizan preferentemente para termoplásticos amorfos. Durante la aplicación de los ultrasonidos, los ERG se derriten y el exceso de material se expulsa por los lados. El diseño de la pieza moldeada determina por dónde sale el material.
Costura de apriete
Las costuras de apriete también se conocen como costuras escalonadas debido a su forma. Son idóneas para soldaduras de sellado y cuando se utilizan plásticos semicristalinos. Este tipo de geometría de unión también se utiliza para obtener costuras estéticas.
Soldadura de espiga
Cuando es necesario unir dos piezas moldeadas de forma fuerte pero no hermética, es posible recurrir a la soldadura de espiga. Es adecuada para plásticos duros amorfos y semicristalinos.
El diseño de las piezas moldeadas es esencial para la hermeticidad, resistencia y estética de la soldadura. Por esa razón, una estrecha coordinación con RINCO ULTRASONICS desde el inicio del proyecto es de gran importancia. Estaremos encantados de asesorarle. Póngase en contacto con nosotros a través de info@rincoultrasonics.com o utilice el formulario de contacto a continuación.
Ventajas de la soldadura por ultrasonidos
Rentabilidad
La soldadura por ultrasonidos es una tecnología muy rentable. En comparación con la soldadura térmica, la soldadura por ultrasonidos
- no requiere tiempo de calentamiento
- no requiere fase de enfriamiento de la aplicación
- utiliza menos material
Eficiencia
El ciclo de soldadura suele durar solo unas décimas de segundo. La fase de solidificación de la costura de soldadura también dura menos de un segundo.
Puesto que las costuras se pueden realizar con una forma muy estrecha, también se ahorra material.
Costuras de soldadura perfectas
Las costuras de soldadura se pueden adaptar a sus requisitos. Tanto si deben estar selladas herméticamente o ser estéticamente perfectas, las costuras de soldadura son siempre resistentes y precisas.
Sin materiales adicionales
La soldadura ultrasónica es muy eficiente en cuanto al uso de materiales, ya que no se requieren materiales adicionales para unir los componentes, lo que también permite un reciclaje impecable.
La soldadura sin materiales adicionales como tornillos o adhesivos hace que los productos sean más seguros, por ejemplo, los juguetes para niños.
Costuras de unión tridimensionales
El sonotrodo, es decir, la propia herramienta de soldadura, se diseña y fabrica de forma específica para las necesidades del cliente. Gracias a su forma personalizada, también es posible soldar costuras tridimensionales.
Preguntas y respuestas sobre el tema de la soldadura por ultrasonidos - FAQ
¿La soldadura de ultrasonidos deja marcas en la superficie?
Puede ocurrir en algunas aplicaciones, dependiendo del ajuste de los parámetros y la forma de los componentes (estabilidad dimensional). En este caso, se pueden utilizar películas protectoras con el mecanismo de avance adecuado para proteger la superficie. Esto no afecta al resultado de soldadura.
¿Cuáles son las desventajas de la soldadura por ultrasonidos?
No es posible soldar todos los plásticos ni no todas las combinaciones de plásticos. Así, es posible procesar termoplásticos con ultrasonidos, pero no duroplásticos. Los textiles deben contener plásticos, de lo contrario solo se quemarán.
¿Es posible soldar también metales con ultrasonidos?
Sí, también se pueden soldar metales con ultrasonidos. La soldadura por ultrasonidos es especialmente popular para el empalme de cables.
¿Es posible soldar plásticos con rellenos?
Sí, los plásticos que contengan materiales de relleno como fibra de vidrio, carbonato de calcio, talco o fibra de carbono también se pueden soldar, pero no por sí mismos. Por lo tanto, se recomienda realizar pruebas de soldabilidad en las piezas de plástico con relleno. Estaremos encantados de asesorarle.