COMO FUNCIONA O PROCESSO ULTRA-SÔNICO
Na soldagem ultra-sônica, as vibrações de alta freqüência são aplicadas nas superfícies de duas partes por uma ferramenta vibratória, comumente chamada de “chifre” ou “sonotrodo”. A soldagem ocorre como resultado do calor de atrito gerado na interface entre as partes. As vibrações ultra-sônicas são criadas por uma série de componentes - fonte de alimentação, conversor, booster e buzina - que fornecem vibração mecânica às peças.
A fonte de alimentação usa uma tensão de linha elétrica padrão e a converte em uma freqüência de operação. No exemplo a seguir, utilizaremos uma frequência de soldagem ultrassônica comum de 20 kHz, embora a soldagem possa ocorrer em uma faixa de 15 a 60 kHz para atender a necessidades específicas. Em operação, a fonte de alimentação envia energia elétrica na freqüência especificada através de um cabo RF para o conversor. O conversor utiliza cerâmicas piezoelétricas para converter a energia elétrica em vibrações mecânicas na freqüência de operação da fonte de alimentação. Esta vibração mecânica é aumentada ou diminuída com base na configuração do booster e do horn. A amplitude de vibração mecânica adequada é determinada por um engenheiro de aplicações e é baseada nos materiais termoplásticos usados nas peças.
As peças a serem soldadas são colocadas sob uma carga mecânica, geralmente com um atuador pneumático que segura o booster e a buzina. Sob essa carga, as vibrações mecânicas são transmitidas para a interface entre as superfícies do material, que focaliza as vibrações para criar atrito de superfície e intermolecular. Esse atrito cria calor e um subseqüente derretimento, que se solidifica em uma ligação soldada.
Os componentes básicos de um sistema ultra-sônico são uma fonte de alimentação, um atuador e uma pilha. A fonte de alimentação leva a tensão de linha a um valor nominal de 120-240V e a transforma em um sinal de alta voltagem e alta frequência. Ele também contém a programação necessária para operar o atuador e empilhá-lo de maneira controlada para obter o resultado de solda desejado. O atuador, tanto pneumaticamente quanto elétrico operado por servomotor, e disponível como uma unidade autônoma de bancada ou integrado em um sistema automatizado, move a ferramenta ultrassônica em direção às peças a serem unidas. Aplica a força necessária aos materiais para ajudar a criar as condições de soldagem.
A pilha ultrassônica completa o sistema. Transfere energia vibratória, através de contato direto com as partes, para a superfície de vedação / união. A pilha consiste tipicamente em três itens: o transdutor ou conversor (descrito acima), que contém os cristais cerâmicos piezoelétricos que oscilam na freqüência do sinal da fonte de alimentação aplicada. À medida que esses cristais oscilam, eles se expandem e contraem fisicamente, criando um movimento mecânico mensurável (chamado de amplitude pico-a-pico) no lado de saída do transdutor.
A segunda seção, o booster, com um anel acoplado em sua seção central, tem duas funções: atua como um ponto de montagem da pilha no atuador e também serve para amplificar ou reduzir o movimento de saída criado no transdutor.
O terceiro e último componente da pilha é o horn (sonotrode) que contatará as partes a serem unidas. A corneta será projetada para combinar com o perfil de partes rígidas a serem unidas ou pode ter um perfil de vedação adicionado à sua face de contato em uma aplicação de filme / têxtil. Para cada aplicação, a buzina é projetada para combinar com os outros componentes da pilha para atingir o nível ideal de saída de amplitude para permitir que a soldagem ultrassônica ocorra da forma mais eficiente possível.
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