Soldadura por ultrassons
A soldadura por ultrassons permite unir peças moldadas, películas e têxteis técnicos em plásticos termoplásticos de forma segura, firme e estanque.
A soldadura por ultrassons é um método delicado que funciona de forma sustentável e eficiente em termos de materiais e de energia. As maiores vantagens são os tempos de ciclo curtos, a reprodutibilidade dos resultados de soldadura e a elevada resistência das costuras de soldadura.
A tecnologia pode ser utilizada de forma versátil. A soldadura por ultrassons é utilizada em vários setores, como a indústria automóvel, a indústria de tecnologia de ponta e a tecnologia médica.
Que plásticos podem ser soldados com ultrassons e que materiais podem ser combinados?
Os ultrassons permitem unir peças moldadas de forma estanque e segura, bem como soldar ou selar películas e têxteis técnicos. Os componentes para união devem ser maioritariamente compostos por plásticos termoplásticos, que podem ser divididos em materiais semicristalinos e amorfos. Os termoplásticos semicristalinos incluem POM, CA, LCP, PEEK, PA, PBT, PE, PPS, PP e PTFE. Os plásticos amorfos incluem, por exemplo, ABS, MABS, PMMA, PC, PET, PS ou PVC. O ultrassom é particularmente eficaz na soldadura de materiais idênticos, mas também permite a união de materiais diferentes entre si.
Aqui encontra uma lista de plásticos compatíveis.
Como funciona a soldadura de plásticos por ultrassons?
A "soldadura" representa a fusão de dois ou mais materiais ou peças de trabalho através da aplicação de calor nas superfícies de contacto, de forma a uni-los permanentemente.
Como é que as peças de plástico são soldadas por ultrassons? - Explicação breve do processo de soldadura por ultrassons
Na soldadura de plásticos termoplásticos por ultrassons, as oscilações de ultrassons mecânicas com uma frequência, uma amplitude e uma pressão específicas são transmitidas às peças de plástico durante um determinado período de tempo. A oscilação gera inicialmente fricção a nível molecular e, por conseguinte, calor no próprio material. As ligações moleculares do plástico são quebradas pelo calor e pela oscilação. Este processo é automaticamente acelerado durante o ciclo de soldadura. O plástico é plastificado, amolece e derrete. Quando a transmissão das ondas ultrassónicas é interrompida, o termoplástico arrefece rapidamente devido à ausência de fornecimento de energia e solidifica. Neste processo, as moléculas voltam a ligar-se umas às outras em ambas as peças de plástico. Durante este processo de consolidação, a pressão de união tem de ser mantida brevemente, de forma a obter uma estrutura homogénea do material e a unir o plástico de forma permanente.
Explicação breve dos princípios básicos da soldadura de plásticos por ultrassons
Conheça os princípios básicos da soldadura por ultrassons neste vídeo. Mostramos-lhe de forma detalhada como funciona o processo de união.
Que requisitos é que a tecnologia de soldadura por ultrassons pode satisfazer?
A soldadura por ultrassons deve ser considerada como tecnologia de processo para a aplicação pretendida sempre que a costura de soldadura necessitar de elevada resistência mecânica, uma vez que as peças unidas com ultrassons são resistentes às cargas e às tensões mecânicas. Além disso, a ligação apresenta uma resistência muito elevada à rutura. A costura de união é hermeticamente estanque à água, à pressão e ao vácuo.
No entanto, não são apenas as elevadas exigências em termos de estanquidade ou resistência que podem justificar a utilização da tecnologia de ultrassons. Um outro argumento a favor da soldadura por ultrassons é o facto de ser um processo de união particularmente eficiente em termos de materiais e rápido. Um dispositivo de soldadura por ultrassons fica operacional muito rapidamente – não demora mais do que o arranque de um computador.
Outra vantagem: as costuras soldadas com ultrassons também são muito apelativas visual e esteticamente. Não apresentam quaisquer marcas, as peças moldadas não se deformam e a própria costura de soldadura é muito precisa.
As peças moldadas devem ser projetadas de forma compatível com ultrassons - O design das peças moldadas
Para que duas peças moldadas possam ser soldadas de forma reproduzível e com boa resistência em pouco tempo, uma das duas peças moldadas deve apresentar nervuras de material afiadas.
Estas nervuras, os chamados direcionadores de energia ou costuras de compressão, conduzem a oscilação de ultrassons para a segunda peça moldada. Ambas as peças moldadas derretem simultaneamente na costura e unem-se de forma permanente.
Se não forem previstos direcionadores de energia ou costuras de compressão, ocorre uma soldadura de superfície em vez de uma formação de costura. Como resultado, a resistência da soldadura fica comprometida, o tempo de soldadura aumenta significativamente e não é possível excluir a possibilidade de danos nos componentes.
Analisemos mais detalhadamente as geometrias mais comuns das zonas de união:
Direcionadores de energia - ERG
Os direcionadores de energia conduzem a energia de forma muito precisa para o material e, geralmente, apresentam uma forma triangular ou um perfil em V, sendo preferencialmente utilizados para termoplásticos amorfos. Durante a condução de ultrassons, os ERG fundem-se e o material em excesso é expelido lateralmente. A conceção da peça moldada determina o local de saída do material.
Costura de compressão - QN
As costuras de compressão também são conhecidas como costuras em degrau devido à sua forma. São particularmente adequadas para soldaduras estanques e para utilização com termoplásticos semicristalinos. Esta geometria da zona de união também é utilizada para costuras esteticamente muito apelativas.
Soldadura por pinos
Se duas peças moldadas tiverem de ser unidas de forma firme, mas não estanque, também pode ser utilizada a soldadura por pinos. É adequada para plásticos amorfos e semicristalinos resistentes.
O design das peças moldadas desempenha um papel importante na estanquidade, na resistência e no aspeto da soldadura. É por isso que é importante uma estreita coordenação com a RINCO ULTRASONICS desde o início do projeto. Teremos todo o gosto em aconselhá-lo. Contacte-nos através de info@rincoultrasonics.com ou utilize o formulário de contacto.
Vantagens da soldadura por ultrassons
Rentabilidade
A soldadura por ultrassons é uma tecnologia muito rentável. Em comparação com a soldadura térmica, a soldadura por ultrassons
- não requer qualquer tempo de aquecimento
- não requer uma fase de arrefecimento para a aplicação
- requer menos material
Eficiência
Geralmente, o ciclo de soldadura demora apenas alguns décimos de segundo. A fase de solidificação da costura de soldadura também demora apenas uma fração de segundo.
Como as costuras podem ser muito estreitas, é igualmente possível poupar material.
Costuras de soldadura perfeitas
As costuras de soldadura podem ser adaptadas de acordo com as suas necessidades. Quer tenham de ser hermeticamente estanques ou esteticamente perfeitas, as costuras de soldadura são sempre firmes e precisas.
Sem materiais adicionais
A soldadura por ultrassons é muito eficiente em termos de materiais, uma vez que não são necessários materiais adicionais para unir os componentes. Isto também permite uma separação para reciclagem.
A soldadura sem materiais adicionais, como parafusos ou adesivos, torna os produtos mais seguros – por exemplo, os brinquedos para crianças.
Costuras de união tridimensionais
O sonotrodo – a ferramenta de soldadura propriamente dita – é concebido e fabricado individualmente de acordo com as necessidades do cliente. Graças à forma personalizada, também é possível soldar costuras de união tridimensionais.
Perguntas e respostas sobre o tema da soldadura por ultrassons
A soldadura por ultrassons deixa marcas na superfície?
Isto pode ocorrer em algumas aplicações, dependendo das definições dos parâmetros e da forma dos componentes (precisão dimensional). Neste caso, podem ser utilizadas películas de proteção com um avanço adequado para proteger a superfície. Isto não afeta o resultado da soldadura.
Quais são as desvantagens da soldadura por ultrassons?
Nem todos os plásticos e nem todas as combinações de plásticos podem ser soldadas. Apenas os termoplásticos podem ser processados com ultrassons, os termoendurecedores não podem ser processados desta forma. Os têxteis têm de conter plásticos; caso contrário, queimam-se simplesmente.
Os metais também podem ser soldados por ultrassons?
Sim, os metais também podem ser soldados com ultrassons. A soldadura por ultrassons é particularmente apreciada para a união de cabos.
Os plásticos com cargas também podem ser soldados?
Sim, os plásticos com cargas, como fibra de vidro, carbonato de cálcio, talco ou fibra de carbono, também podem ser soldados, mas não em todos os casos. Por conseguinte, é aconselhável realizar testes de soldabilidade em peças de plástico com cargas. Teremos todo o gosto em aconselhá-lo sobre esta questão.