Princípio para soldagem de plástico ultra-sônico
A soldagem ultra-sônica é um método de unir duas partes feitas dos mesmos materiais ou quimicamente compatíveis usando vibrações ultra-sônicas de alta freqüência que criam uma soldagem de estado sólido entre elas . A vantagem de usar esta técnica com plásticos é que, em segundos, uma ligação de alta resistência, gás e água é formada sem parafusos, cola, roscas, solda ou qualquer outro tipo de material de ligação. Peças que foram soldadas não precisam ser deixadas em um gabarito para a cura, fazendo com que elas usem imediatamente capaz em uma linha de automação. A soldagem ultra-sônica de plásticos é um processo ecológico que consome muito pouca energia enquanto produz uma solda econômica, permanente e limpa. O processo é usado nos setores elétrico, de informática, automotivo, aeroespacial, médico e de embalagens, para citar alguns .
Uma máquina de solda ultrassônica é composta de um conjunto de transdutores chamado pilha . Esta é composta por três componentes: um sonotrodo, um booster e um chifre de solda. O sonotrodo é a fonte de vibração. No seu interior estão discos cerâmicos piezoelétricos colocados em torno de placas de metal que são presas firmemente a um cilindro de titânio. A eletricidade de alta freqüência é então alimentada através de um cabo do módulo de energia do sistema. Como isso não cria vibração suficiente para obter uma temperatura de fusão para a maioria das resinas termoplásticas, um reforço é usado para amplificar as vibrações de entrada para a proporção necessária para o processo de soldagem. O chifre de solda transfere a energia nas vibrações para as peças de trabalho termoplásticas. A buzina de solda é projetada para combinar com os contornos das peças de trabalho específicas. Ele atenua a vibração para um valor específico e aplica as forças necessárias para fazer o processo funcionar
Este processo de soldagem depende dos plásticos sendo usados amaciando, mas não derretendo , portanto, é mais adequado para termoplásticos e não para polímeros termofixos. A maioria dos termoplásticos tem uma estrutura amorfa com algum grau de cristalinidade, o que significa que existem algumas áreas que possuem uma estrutura ordenada. Os termoplásticos amolecem em uma ampla faixa de temperaturas e têm uma temperatura de transição vítrea. Polímeros termofixos são cristalinos e têm um ponto de fusão distinto. Um polímero cristalino permanecerá sólido até atingir seu ponto de fusão e depois derreter tudo de uma vez. Termoplásticos amorfos também têm menor gravidade específica, menor resistência à tração e módulo de tensão, maior ductilidade e resistência ao impacto e menor resistência à fluência em comparação com a maioria dos polímeros cristalinos. Por exemplo, ABS, acrílico, policarbonato e PVC são polímeros amorfos com pouca ou nenhuma estrutura cristalina. Esses plásticos são adequados para soldagem ultrassônica. A soldagem ultra-sônica de duas partes feitas do mesmo material plástico geralmente obtém o melhor resultado. No entanto, em alguns casos, dois termoplásticos diferentes podem ser soldados usando ultra-sons, por exemplo, quando os materiais são quimicamente compatíveis e têm pontos de fusão semelhantes. Uma das melhores combinações de plásticos para este tipo de soldagem é ABS e acrílico.
Polímeros tais como PE, PP, PE e PIA são cristalinos e tendem a absorver vibrações antes que a energia do soldador ultrassônico possa passar através do local da solda. É, portanto, difícil unir qualquer um deles usando esse tipo de soldagem. Uma das combinações mais solicitadas é o polietileno e o polipropileno, mas ambos são cristalinos e não são quimicamente compatíveis.
A soldagem sónica é usada para fazer isqueiros de butano, brinquedos, pipetas e cateteres intravenosos. As porções superiores de calçados esportivos são freqüentemente feitas usando soldagem ultra-sônica ao invés de costura ou colagem. O processo de fabricação de eletrodomésticos requer muitas peças plásticas a serem unidas. Exemplos desse processo incluem a tela de exibição no painel frontal de uma máquina de lavar roupa e as duas metades de uma roda de bomba. Na indústria automotiva, existem centenas de usos para soldagem sônica, incluindo a soldagem de partes de luzes traseiras, o painel de instrumentos e os pára-choques. Houve relatos de que a Apple está procurando usar essa técnica para fazer seus fones de ouvido, tendo usado o processo com sucesso em alguns de seus outros produtos. Isso dará aos fones de ouvido uma aparência mais aerodinâmica .
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